Đề bài tính toán thiết kế dao tiện Định hình Để gia công chi tiết theo hình 1 1 (dao có chuẩn bị Để cắt Đứt) vật liệu gia công phôi thanh ∅ 38 bằng thép 40xh

PHẦN 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH Nhiệm vụ của quá trình tính toán thiết kế dao tiện định hình được thự hiện theo trình tự sau: - Phân tích hình dạng, độ chính xác theo yêu

PHẦN 1: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

 Nhiệm vụ của quá trình tính toán thiết kế dao tiện định hình được thự hiện theo trình tự sau:

- Phân tích hình dạng, độ chính xác theo yêu cầu của chi tiết để chọn kiểu sao phù hợp.

- Xác định loại dao và cỡ dao.

- Xác định điểm cơ sở, góc trước, góc sau.

- Vẽ sơ đồ hình

- Thiết kế profin dao trong các tiết diện.

- Lựa chọn phần phụ.

- Vẽ profin và các hình chiếu của dao.

- Quy định về điều kiện kỹ thuật.

1.1 Đề bài

Tính toán thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết theo Hình 1.1 (Dao có chuẩn bị

để cắt đứt).

Vật liệu gia công: Phôi thanh ∅ 38 bằng thép 40XH.

Hình 1.1 Kích thước của chi tiết

Bảng 1.1 Thông số kích thước của chi tiết.

1.2 Phân tích chi tiết để chọn dụng cụ gia công.

Chi tiết có biên dạng mặt tròn xoay trên đó bao gồm mặt côn, mặt trụ Do chi tiết

có mặt côn nên khi gia công rất dễ mắc phải sai số do lưỡi cắt không song song với đường tâm chi tiết Song độ chính xác chi tiết yêu cầu không cao, mặt đầu chi tiết có đọ chênh lệch đường kính không quá lớn.

Đây là một chi tiết không phức tạp, chiều dài nhỏ, độ chênh lệch đường kính không quá lớn.

Chiều sâu lớn nhất: t max=D max

2 −D min

2Trong đó Dmax: Đường kính lớn nhất của chi tiết.

Dmin : Đường kính nhỏ nhất của chi tiết.

mà là mặt hypecboloit Trong trường hợp này để khác phục sai số này người ta dùng dao

có đoạn cơ sở nằm ngang tâm chi tiết Mà độ chính xác của chi tiết yêu cầu không cao, hơn nữa chiều dài phần côn của chi tiết ngắn, nên ở đây ta chỉ cần dùng dao có điểm cơ

sở nằm ngang chi tiết.

Dao tiện định hình có hai loại chính theo hình dáng đó là loại dao hình lăng trụ và dao tiện hình tròn, trong hai loại trên em chọn loại dao lăng trụ vì chúng có những ưu điểm sau:

- Được gá kẹp bằng rãnh mang cá có độ cứng cao.

- Dao lăng trụ chỉ gây ra sai số ∆1 còn dao hình tròn còn gây ra sai số gia công ∆2.

- Góc sau α có thể lựa chọn giá trị lớn vì điều kiện gia công cho phép.

- Truyền nhiệt tốt, tuổi thọ cao, mài lại dao dễ.

=> Dựa vào những ưu điểm trên và chiều sâu lớn nhất của chi tiết t max=6 mm nên em chọn dao tiện định hình hình lăng trụ.

1.4 Chọn cách gá dao

Để thuận tiện và đơn giản trong quá trình thiết kế cũng như chế tạo mà vẫn đảm

Mà do yêu cầu độ chính xác không cao nên ta chọn phương án gá dao thẳng Mặc

dù có suất hiện sai số nhưng ta chấp nhận sai số này.

1.5 Thiết kế dao

1.5.1 Chọn điểm cơ sở

Nguyên tắc chọn điểm cơ sở: Để đảm bảo góc sau tại các điểm trên lưỡi cắt không quá nhỏ, điểm cở sở khi thiết kế dao tiện định hình thường được chọn trùng với điểm của chi tiết có bán kính nhỏ nhất, điểm gần tâm chi tiết nhất.

Theo hình 1.2 ta thấy điểm 1 có bán kính nhỏ nhất(r1=26

2 =13 mm) làm điểm cơ sở:

Hình 1.2 Xác định các điểm trên chi tiết

 Xác định bán kính tại các điểm trên biên dạng chi tiết:

1.6 Sơ đồ tính toán thông số profin dao

Sơ đồ tính toán các thông số profin dao tại một điểm i bất kỳ trên lưỡi cắt được biểu diễn như sau:

Hình 1.3 Sơ đồ tính toán profin dao lăng trụ

1.7 Tính toán chiều cao profin của dao

1.7.1 Xây dựng công thức tính toán

a Xây dựng công thức xác định profin dao trong tiết diện trùng với mặt trước

Dựa vào bảng 3.2a [2] ta có kích thước cơ bản của dao:

Bảng 1.4: Kích thước cơ bản của dao

Hình 1.5 Chiều rộng B của dao tiện định hình

Theo Tr47 [1] ta tính toán được chiều rộng lưỡi cắt:

Do chi tiết không vát mép nên ta chọn φ = 56; φ1= 20° ; a=2mm, , c=1mm

- b= 7 mm , d=1mm

=>Chiều dài của dao : L = Lct +b+a+d+c= 44+7+2+1+1=55( mm).

Ta có profin trong hai tiết diện vuông góc với mặt sau và trùng với mặt trước:

Hình 1.6 Profin dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau

Hình 1.7 Profin dao trong tiết diện trùng với mặt trước

1.9 Điều kiện kỹ thuật

 Mặt tựa trên thân dao thấp hơn 0,63 [µm]

-Dung sai profin dao: ±0.005mm.

- Sai lệch góc :

 Sai lệch góc trước  = 20010

 Sai lệch góc sau α=1210

 Kí hiệu dao: DTĐH 40XH -ĐHBKHN

1.10 Bản vẽ thiết kế

Hình 1.8 Bản vẽ thiết kế

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MODULE

Nhiệm vụ cơ bản của quá trình thiết kế dao phay đĩa môđun được tiến hành theo trình tự sau:

- Phân tích hình dạng, độ chính xác yêu cầu của chi tiết để chọn dao cho phù hợp.

- Tính toán hình dạng lưỡi cắt.

- Tính toán profile đoạn làm việc.

- Thiết kế kết cấu dao.

2.1 Yêu cầu đề bài:

Thiết kế dao phay đĩa môđun theo bộ 8 con để gia công bộ bánh răng có yêu cầu sau:

2.2 Xác định các thông số hình học của dao

̶† Trước hết ta cần chọn một con dao trong bộ để thiết kế, dao số 8 (N o = 7) trong bộ 8 dao

có số răng gia công 55- 134 răng

̶† Dao cần thiết kế có số răng cần gia công là Z = 55÷134 vì với dao này độ cong đường thânkhai sẽ lớn, vì với các bánh răng Z >55 được gia công bằng bánh răng có Z= 55 sẽ có profindoãng hơn, sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ dàng hơn (rãnh lớn thì ăn khớp không bịkẹt)

̶† Ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng với các thông số sau:

2.3 Tính toán profile dao phay đĩa module

̶† Để thiết kế được profile dao, ta lập hệ tọa độ vuông góc Oxy với tâm O trùng với tâm của bánh răng thân khai Vì dao phay đĩa module có góc trước γ = 0 cho nên profile được tính toán chính

là profile trong tiết diện đi qua trục dao Giả sử có điểm M (x, y) bất kỳ nằm trên profle răng với bán kính rx thì tọa độ (x, y) chính là phương trình profile răng

Profile bao gồm hai đoạn:

 Đoạn làm việc : Là đoạn thân khai CB

 Đoạn không làm việc : Là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng BO1

Bán kính r đáy răng tính theo công thức sau:

r =km

Với k tra theo bảng 6.2 được k = 0,2, thay vào ta được:

r =0 , 2.5=1 mm

A, Profile dao trong đoạn làm việc

Nguyên lý tạo hình đường thân khai: Cho một đường thẳng lăn không trượt trên một đường tròn, quỹ đạo của một điểm M thuộc đường thẳng đó sẽ vẽ ra đường cong thân khai Vậy để tạo ra hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phương trình đường thân khai trong khoảng bán kính rf ≤ rm

≤ ra Việc xác định profile lưỡi cắt chính là việc xác định tọa độ của tập hợp các điểm M trong hệ tọa độ

đề các Oxy

Hình 2.2: Đường thân khai của đường tròn

r0 – Bán kính vòng tròn cơ sở

rm – Bán kính vector ứng với điểm M

θm – Góc thân khai

αm – Góc áp lực của đường thân khai

Theo sơ đồ tính toán hình 3.1 ta có:

x =r M sin δ M =r M sin(¿δ0+θ M)¿y =r M cosδ M =r M cos(¿δ0+θ M)¿ PT 2-1

α0 – Góc ăn khớp trên vòng tròn chia bánh răng tiêu chuẩn α0 = 200

Vậy ta cho rM biến thiên từ r0 đến re thì sẽ vẽ được profile của răng Chia thành 16 điểm và tínhtoán theo công thức ta có bảng thông số các điểm như sau:

B, Đoạn không làm việc O1B

Hình 3.3: Hình dáng profin trong tiết diện chiều trục

2.4 Chọn các kích thước kết cấu dao phay đĩa module

2.5 Phương trình đường cong hớt lưng là đường soắn Acsimet

Phương trình đường xoắn acsimet trong hệ tọa độ độc cực có dạng:

ρ =b θ

Trong đó: b – hệ số không đổi đặc trưng cho đường xoắn acsimet

Từ công thức ta thấy số gia của bán kính  tỷ lệ thuận với số gia của góc quay  Bước của đường xoắn Acsimet là không đổi, vì vậy dễ chế tạo cam hớt lưng Ngoài ra cam Acsimet có tính vạn năng hơn, nghĩa

là có thể dung để chế tạo đường cong Acsimet hớt lưng trên các dao phay có đường kính khác nhau

Từ phương trình trên, khi góc  = 2, nếu bán kính vector  = a = 40 thì

+ Mặt trước,mặt lỗ gá dao và các mặt tựa không thấp hơn 0,32

+ Mặt hớt lưng của hình dáng răng không thấp hơn 0,63

2.7 Thiết kế dưỡng

Dưỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo, được chế tạo theo cấp chính xác 7 với miền dungsai H, h Theo luật kích thước bao và bị bao

Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo, được chế tạo theo cấp chính xác 6 với miền dung sai Js;

js Theo luật kích thước bao và bị bao

Tính toán thiết kế dao chuốt then hoa chữ nhật

Theo yêu cầu thiết kế dao chuốt then hoa có các thông số kĩ thuật sau:

̶† Số răng: Z = 8

̶† Chiều rộng then: B = 7 (mm)

̶† Đường kính trong: d = 38 (mm)

̶† Đường kính ngoài: D = 42 (mm)

̶† Chiều dài lỗ then hoa: L = 60 (mm)

̶† Lắp ghép theo yếu tố định tâm theo H7/f7.

̶† Cấp chính xác gia công cần đặt H8.

̶† Vật liệu chế tạo: Thép 40X có σb = 650

(N/mm2)

Vật liệu làm dao chuốt

Dao chuốt được chế tạo từ 2 loại vật liệu, phần đầu dao (phần cán) được làm từ thép C45, phần phía sau( từ phần định hướng phía trước trở về sau) làm bằng thép gió P18

Phần răng cắt và phần sửa đúng

Phần răng cắt là phần quan trọng nhất của dao chuốt, nó được thiết kế trước để làm cơ sở cho các phần khác Thiết kế phần rang gồm xác định dạng profin răng, kích thước răng, số lượng mỗi dạng răng, đường kính các răng …

̶† Trên phần cắt thô có các răng có lượng nâng bằng nhau, trên phần cắt tinh lượng nâng của răng giảm dần đều, trên phẩn răng sửa đúng các răng có lượng nâng bằng 0.

̶† Trị số lượng nâng của răng phụ thuộc vào dạng lỗ gia công và vật liệu gia công tra theo bảng 5.2 [1], vật liệu thép 40X có σb = 650 (N/mm2), ta có thể chọn lượng nâng S z=0,065(mm)

̶† Sau răng cắt thô là răng cắt tinh, số răng cắt tinh chọn là 3 răng, với lượng nâng lần lượt là:

Lượng dư gia công

Ta có lượng dư gia công theo công thức đường kính được tính theo công thức sau:

A= Dmax−Dmin

2

PT 3-6

Trong đó:

+ D max - đường kính của răng sửa đúng, cũng chính là đướng kính lớn nhất của

lỗ sau khi chuốt kể cả sai lệch trên của lỗ Tra sách “Hướng dẫn làm bài tập dung sai” ( Ninh Đức Tốn và Nguyễn Trọng Hùng) với ∅ 42 H 8 được ∅ 420,039

II Profin mặt đầu

Để giảm ma sát trong quá trình cắt thì đường kính đáy trượt được chọn nhỏ hơn đường kính phần định hướng phía trước 1mm

Để giảm ma sát lưỡi cắt phụ với thành lỗ then hoa ta thiết kế thêm cạnh viền f =0, 8mm với góc

nghiêng φ1=3o

Để thoát đá khi mài cạnh viền f của lưỡi cắt phụ thì chân răng có rãnh thoát đá với bán kính góc lượn

r=1(mm)

Kết cấu rãnh chia phoi xem hình

III Số răng dao chuốt

̶† Số răng dao chuốt được tính theo công thức:

Z t h ô=A − A tinh

S z +1=2,0195−0,117

Lấy Z thô=¿ 31 răng

Trong công thức có dạng thêm 1 vì răng đầu tiên có lượng nâng bằng 0 để sửa bavia

Gọi phần lẻ của phép chia A th

Sz là q = 0,269 > 0,013 ta bố trí lượng dư này cao hơn răng đầu tiên trên

Z0= L

3-14

(với L, t là chiều dài chi tiết và bước răng dao chuốt)

Để dao định hướng tốt và không quá tải thì số răng đồng thời tham gia cắt nằm trong khoảng 3 ÷ 8 răng, trừ một số trường hợp đặc biệt, cho phép 2 ÷ 9 răng Như vậy số răng đồng thời cắt thỏa mãn yêu cầu trên

V Đường kính các răng dao chuốt

Đường kính các răng dao chuốt được trình bày trên khổ giấy A3.

Đường kính răng cắt thô:

Răng cắt thô Răng cắt

tinh Răng sửa đúng

VI Kiểm tra sức bền dao chuốt

Mỗi răng cắt của dao chịu hai lực thành phần tác dụng Thành phần hướng kính P y hướng vào tâm dao,

do tính đối xứng nền các thành phần lực P y sẽ triệt tiêu nhau Thành phần lực dọc trục P z song song với

trục chi tiết, tổng hợp các lực P z sẽ là lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao

Lực cắt tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng nhưng trường hợp này ít xảy ra Lực cắt tổng hợp P dễlàm dao đứt ở đáy răng cắt đầu tiên Điều kiện bền xác định ở mặt bên tiết diện hẹp nhất như sau:

̶† D1 – đường kính đáy răng đầu tiên

D1=d min −2 h=38−2.3 , 87=30 , 26(mm) PT 3-17

̶† P max – lực kéo lớn nhất tác dụng lên dao chuốt.

Với dao chuốt lỗ then hoa

Pmax =C p Sz x b n Zmax K K n Km PT 3-18

Các hệ số tra bảng 5.9 [1] ta có: C P =2120 , y p =0 , 85 , K n =1 , K m =1 ,15 Hệ số K=3 như trên.

Tra bảng 5.13 [1] ta có kích thước phần đầu kẹp:

Kích thước chiều dài dao chuốt

l1+l h +l m +l b =170 mm

l4 – chiều dài phần định hướng phía trước: l4=(0 , 8÷ 1)l ct=(0 , 8 ÷1).60=50

Nhưng do điều kiện l4≥ 40 mm do đó ta lấy l4=50 mm.

⇒l=170 +50=220 mm

̶† Chiều dài phần côn chuyển tiếp:l3=0 , 5 D1=0 , 5.40=20 mm Chọn l3=20 mm

̶† Chiều dài cổ dao:l2=l−(l1+l3+l4)=220−(90+20+50)=60 mm

̶† Chiều dài phần dao cắt:

Vật liệu phay đạt yêu cầu:

Lỗ tâm: Dùng trong chế tạo và mài lại dao, kích thước lỗ tâm được tra trong bảng 5.14 [1].

Kích thước lỗ tâm, mm

Yêu cầu kĩ thuật

Vật liệu làm dao: Thép gió P18, phần đầu dao bằng thép C45

̶† Độ cứng sau nhiệt luyện:

+ Phần dẫn hướng phía trước: 58÷62 HRC

+ Phần đầu dao: 40÷47HRC

+ Phần định hướng phía sau: 58÷62HRC

̶† Mỗi hàn nằm trên phần côn chuyển tiếp.

̶† Độ nhám bề mặt

+ Các mặt không mài: Ra = 2,5 µm

̶† Độ đảo tâm trên 100mm chiều dài là: 0,005mm

̶† Sao lệch chiều dài: ±2mm

̶† Sai lệch góc không vượt quá:

+ Góc trước: ±1o

+ Góc sau răng cắt thô và răng cắt tinh: ±30’

+ Góc sau răng sửa đúng: ±15’

̶† Dung sai đường kính các răng cắt (trừ hai răng cắt tinh cuối cùng) như sau:

σ =−0 ,02mm.

̶† Sai lệch chiều dày răng không được vượt quá: 0,01mm

̶† Dung sai chiều dày răng sửa đúng không được vượt quá chỉ số: 0,006mm (rãnh có cấp chính xác H8)

TỔNG HỢP CÂU HỎI BẢO VỆ ĐỒ ÁN

Q 1 Dao phay định hình hớt lưng khi thiết kế cần tính profile trong các tiết diện để làm gì và sử

dụng nó như thế nào?

Profile dao trong tiết diện chiều trục:

Profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước: