Thuyết minh đồ án thiết kế dao tiện tròn TNUT

Thiết kế dao tiện định hình trònVật liệu: Thép 30XĐộ nhám: cấp 6Độ chính xác: IT12Đại học kĩ thuật công nghiệp THái NGuyên 2013 Bộ Môn Chế Tạo MáyGiáo viên hướng dẫn : Thạc sĩ Nguyễn Thái Bình

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại hiện nay ngành cơ khí có vai trò to lớn trong sự nghiệp công nghiệphoá và hiện đại hoá đất nước

Cơ khí gia công, thì gia công bằng cắt gọt chiếm tỷ trọng lớn khi chế tạo các chi tiếtmáy nói riêng và các máy móc thiết bị nói chung Những hiểu biết về gia công bằng cắtgọt là cơ sở để nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế trong chế tạo cơ khí.Với quá trình đào tạo của trường, học sinh, sinh viên được học chuyên môn về giacông bằng cắt gọt, và được nhận đồ án môn học Thông qua việc làm đồ án môn học, họcsinh, sinh viên nâng cao được trình độ hiểu biết của mình biết trình tự thiết kế dao,phương pháp và quá trình cắt gọt tạo điều kiện để nâng cao năng suất cắt và chất lượngcủa quá trình gia công vì chất lượng của bề mặt gia công sau cắt gọt là yếu tố quan trọngquyết định hiệu quả cuối cùng của quá trình gia công

Trong quá trình làm đồ án em đã được sự giúp đỡ tận tình của các thầy , cô giáo

trong bộ môn “ Chế tạo máy ” và đặc biệt là của thầy Nguyễn Thái Bình- thầy giáo trực

tiếp hướng dẫn Tuy nhiên do hiểu biết của bản thân còn nhiều hạn chế nên đề tài của em

sẽ không chánh khỏi được sai sót Vậy em kính mong các thầy, cô chỉ bảo giúp em để em

có điều kiện nắm vững và hiểu sâu hơn, sau này phục vụ cho công tác được tốt hơn Thái

Nguyên, ngày 01 tháng 09 năm 2013

Sinh viên

Nguyễn Ngọc Thái

Hình 1.1 Chi tiết gia công

I ) Chọn vật liệu Dao tiện định hình

Sứ

Ưu điểm của nó là độ bền cứng rất cao 91÷95 HRA, độ bền nhiệt cao đạt tới 1300oc,

độ bên mòn rất cao và áp lực thép nhỏ nên khả năng hạn chế mìn do khuếch tán và bám dính

Nhược điểm của nó là có độ bền cơ học thấp do chỉ có biến dạng đàn hồi rồi phá hủy chứ không có biến dạng dẻo

 Ta chọn dao tiện định hình làm bằng thép gió P18 Vì nó có một số ưu điểm nổi bật

để so với các vật liệu còn lại đó là có khả năng cắt ở tốc độ cắt thấp, độ bền cơ học cao,

dễ chế tạo giá thành thấp, ngoài ra thép gióa P18 còn có tính công nghệ tốt cho phép tạo hình và mài lại dễ dàng hơn các loại thép gió khác

II Chọn kích thước kết cấu Dao tiện định hình

1 ) Kích thước chung

Kích thước kết cấu dao tiện định hình được chọn theo chiều cao hình dáng lớn nhất

tmax của chi tiết gia công

Dao tiện định hình tròn dễ chế tạo

Trong đó :

-dmax và dmin là đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của nhữmg điểm hình dáng trên bềmặt định hình của chi tiết gia công (mm)

-Ta chọn dao tiện định hình tròn vì:

+ Thông thường dao lăng trụ cho sai số gia công nhỏ ,đảm bảo độ cứng vững tốtkhi kẹp ,do đó thường dùng để gia công những chi tiết đòi hỏi cấp chính sác cao về hìnhdáng và kích thước như IT10, IT11

Do chi tiết gia công cấp chính xác IT12 nên ta chọn dao tiện định hình có dạnghình tròn Để không gây sai số gá đặt thì phải gá dao sao cho lưỡi cắt trùng với đường sinh củachi tiết Khi đó lưỡi cắt sẽ là một đoạn thẳng Tuy nhiên dao tiện định hình tròn có lưỡi cắt làmột cung hypecbôn nên sẽ gây ra sai số về kết cấu khi gá dao Vì thế dao tiện định hình trònkhông đảm bảo độ chính xác bằng dao tiện định hình lăng trụ Nên dao tiện định hình tròn chỉgia công thô và bán tinh

dáng lớn nhất

của chi tiết tmax

Kích thước dao tiện (mm) Kích thước

lỗ chốtD(h12) d(H12) D1 bmax k r d2 l2

2 Chọn thông số hình học dao tiện định hình.

+ Góc sau : Dao tiện định hình thường cắt với lớp phoi mỏng nên góc sau  đượcchọn lớn hơn so với dao tiện thường.Trị số góc sau phụ thuộc vào loại dao định hình + Với dao tiện định hình tròn, góc sau được hình thành bằng cách gá trục dao caohơn tâm chi tiết gia công một lưọng :

h=Rsin

+ Trong đó : R là bán kính của dao tại điểm mũi dao

+Với dao tiện định hình tròn góc sau được chọn trong giới hạn

=100120

Ta chọn  = 120

+ Góc trước : Phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu gia công

Trị số được tra theo bảng 2-14(Trang 42) Với vật liệu gia công là thép 30X,có

b=700( N/mm2),HB=187 theo bảng tra ta được:

Vật liệu gia công Cơ tính của vật liệu gia công Góc trước 

(độ)

b (N/mm2) HBThép cứng vừa > 500  800 > 150  235 20 25

Bằng phương pháp nội suy ta tính được góc trứơc :

Ta có sơ đồ tính khoảng chia góc như sau:

Hình 1.2 mối quan hệ độ cứng của vật liệu và góc trước

3.Chiều rộng dao tiện định hình:

Chiều rộng dao tiện định hình được xác định dọc theo trục của chi tiết gia công và tínhtheo công thức:

L = Lct + a +c+ b + b1

Với:+) Lct: Chiều dài đoạn lưỡi cắt chính LCT = 40 mm

+) a: Chiều dai đoạn lưỡi cắt phụ nhằm tăng bền cho lưỡi cắt a=4 mm

+) t: Chiều cao đoạn lưỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt lấy tmax  t lấy t =5

+)b: Chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt lấy b= 8 mm

+)b1: Đoạn vượt quá lấy b = 0,5  1 mm chọn b1 = 1 mm

+) c: chiều dài lưỡi cắt phụ để xén mặt đầu c = 1 3 mm chọn c = 3 (mm)

+) : Góc nghiêng của đoạn lưỡi cắt đứt lấy  = 150

+)1: Góc nghiêng của đoạn lưỡi cắt xén mặy đầu 1 = 450

Thay số L = 40 + 4 + 3 + 8 + 1 =56 mm

c a

45°

Lg Lp

Hình 1.3 Chiều rộng chung của dao tiện định hình

III Tính hình dáng dao tiện định hình hướng kính gá thẳng

Xác định biên dạng lưỡi cắt :

Tính hình dáng dao tiện định hình tức là xác định biên dạng lưỡi cắt của dao Muốn vậyphải xá định toạ độ của các điểm biên dạng trên lưỡi cắt tương ứng với các điểm biêndạng của chi tiết gia công

Trên hình vẽ trên là các điểm : 0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5, Biên dạng lưỡi cắt được xác định trên

hệ toạ độ xoy Gốc toạ độ là điểm cơ sở ngang tâm Điểm cơ sở ngang tâm trên lưỡi cắtcủa dao ứng với điểm biên dạng của chi tiết có đường kính nhỏ nhất (ở bài này là điểm

0 )

Hoành độ biểu thị kích thước chiều trục của các điểm biên dạng trên lưỡi cắt của dáôvới điểm cơ sở ngang tâm Dao tiện định hình hướng kính gá thẳng , kích thước chiều

trục của các điểm biên dạng trên lưỡi cắt đúng bằng kích thước chiều trục của các điểmtương ứng trên chi tiết gia công

Trên hình vẽ trên thì các kích thước chiều trục là :

Tung độ biểu thị chiều cao hình dáng của các điểm biên dạng trên lưỡi cắt so với điểm cơ

sở ngang tâm Chiều cao biên dạng dao tình theo biên dạng vuông góc với mặt sau củadao để thuận tiện cho việc chế tạo dao

t2 = t3 ; t4 = t5 ;

1 Tính chiếu cao hình dáng dao tiện định hình có điểm cơ sở ngang tâm

Chiều cao hình dáng dao được tính theo các công thức sau :

ψ ; ti = R0 – Ri ; I = I - I ; Trong đó:

+  : góc sau tại điểm cơ sở ngang tâm

+  : góc trước của điểm cơ sở ngang tâm

+ R : bán kính của dao ứng với điểm cơ sở ngang tâm.

+ R1 Rn : bán kính của dao ứng với biên dạng trên lưỡi cắt

+ 1n: chiều cao hình dáng các điểm biên dạng của dao theomặt trước

+ t1tn : chiều caohình dáng các điểm biên đạng dao tính theo tiết diện vuông gócvới mặt sau

2 =19 (mm)

a)Tính cho điểm 0 và 1:

A =5,994

23 = 0,261  2 = 15,13o

H

= 16,776 0,958 17,506  2 = 43,771 + R2 =

2

16,776 sin ψ sin 43,771

H

 = 24,25 (mm) +t2 = R0 – R2 = 30 – 24,25 = 5,75 (mm)

+2 = 2 - 2 = 43,771– 15,13 = 28,6410

b)Tính cho điểm 4 và 5:

A =5,994

19 = 0,315  4 = 18,361

H

= 16,776 0,774 21,672  4 = 37,740 + R4 =

4

16.677

27, 246 sin ψ sin 37,74

H

  (mm) + t4 = R0 – R4 = 30 27, 246 2,754   (mm)

+ 4 = 4 - 4 = 37,74– 18,361 = 19,3790

+ Ta có bảng giá trị tính chiều cao hình dáng các điểm biên dạng dao:

IV.Xác định dung sai các kích thước biên dạng của dao tiện định hình

Độ chính xác hình dáng kích thước của chi tiết gia công phụ thuộc vào độ chính xác hìnhdáng , kích thước biên dạng của dao,vì vậy phảI xác định dung sai kích thước biên dạngcủa dao chặt chẽ

Trong quá trình gia công chi tiết định hình có thể coi dao như chi tiết trục

Vì vậy nên bố trí trường dung sai kích thước biên dạng dao như đối với trục cơ sở, nghĩa

là sai lệch trên bằng 0 , sai lệch dưới âm.Bố trí như vậy sai số biên dạng dao sẽ tạo ra sai

số có thể sửa được trên biên dạng chi tiết

Do yêu cầu chi tiết gia công đạt độ chính xác IT12 Do vậy độ chính xác của DTĐH nênlấy cao hơn độ chính xác của chi tiết gia công 23 cấp Ta chọn độ chính xác dao làIT9.Ta bảng 2-8 ta có dung sai kích thước của DTĐH:

Sai lệch kích thước góc là -15’

Tra B (2-8) được dung sai (sai lệch) kích thước đường kính và kích thước chiều trục củađiểm làm biên dạng chi tiết

Dung sai kích thước chiều trục các điểm biên dạng tương ứng của chi tiết và dao.

-0

1x45°

45°

15° 15° 0.63

Hình 1.4 Kích thước biên dạng dao

VIII Điều kiện kỹ thuật của dao tiện đinh hình

1 vật liệu phần cắt: Chọn théo gió P18

: Vật liệu thân dao Thép 40X

2 Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

IX>- Gá kẹp dao tiện định hình

Dao tiện định hình được định vị và kẹp chặt trong gá kẹp dao thích hợp Yêu cầu của gá kẹp là đảm bảo định vị dao tốt, đúng với sơ đồ tính toán Phải điều chỉnh tốt, kẹp chặt chắc chắn ổn định và có tính công nghệ tốt, chế tạo và lắp ráp dễ dàng

- Gá kẹp dao tiện định hình tròn ngoài

M10

A-A 8

9 7

5 6 A

Gá kẹp dao tiện định hình tròn ngoài được sử dụng trên máy tiện, máy tiệnRơvonve Dao được định vị trên bulông đỡ 2 và được kẹp chặt nhờ đai ốc kẹp 5 và chốt

3 gá kẹp loại này có 2 cơ cấu điều chỉnh ngang tâm máy

Cơ cấu điều chỉnh thô gồm: vít điều chỉnh 9, chốt 10, quạt điều chỉnh 7 và vòngkhía Cơ cấu điều chỉnh tinh là ống lệch tâm , khi quay ống lệch tâm 4 mũi dao đượcnâng lên hoặc hạ xuống sơ với trục của chi tiết gia công, vít kẹp 6 được kẹp chặt ống lệchtâm

PHẦN II

THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ LỤC GIÁC

Dao chuốt là một loại dụng cụ cắt có năng xuất cao thường dùng để gia côngnhững bề mặt định hình trong và ngoài Sau khi chuốt, bề mặt gia công có thể đạt độchính xác cấp 8  7 và đạt độ nhẵn 6  8 ( Ra = 2,50  0,63 ) Cũng có thể đạt tới độnhẵn cấp 9 ( Ra = 0,32 )

Dao chuốt là loại dao chuyên dùng Vì vậy chỉ cần thay đổi lượng dư, hoặc kíchthước bề mặt gia công hoặc vật liệu chi tiết là phải tính toán thiết kế và chế tạo dao chuốtmới

Dao chuốt cho năng xuất và độ nhẵn cao nhưng có nhược điểm là lực cắt lớn vàdao chóng mòn Khi lượng chạy dao lớn và khi lượng chạy dao nhỏ thì sảy ra hiện tượngtrượt do đó ảnh hưởng tới chất lượng gia công

Hình 2.1 Chi tiết gia công

Vật liệu thép 20XH

Cấp chính xác IT8

Độ nhám cấp 7

Chiều dài lỗ L = 36(mm)

Đường kính Dk = 48,5+0.1

1 Chọn kiểu dao chuốt và máy chuốt.

Theo đề tài ta gia công bề mặt định hình trong do vậy dùng dao truốt kéo vàtiến hành trên máy truốt ngang.Ta chọn máy truốt ngang vì máy truốt ngangcó trọng tâmmáy thấp hơn máy truốt đứng do đó cứng vững hơn nên ít rung động và gia công chínhxác hơn

- gia công bề mặt định hình trong,chiều dài lưỡi cắt tham gia cắt đồng thời lớn,nếu truốtdùng dao truốt ép thì dao dễ xảy ra mất ổn định(do chiều dài dao truốt khá lớn ) vì vậycần sử dụng dao truốt kéo

- Theo bảng 3 - 1/(II).61 chọn máy truốt kiểu 7530M các tính năng kỹ thuật của máy nhưsau:

Tốc độ hànhtrình làmviệc(m/ph)

Tốc độhành trìnhngược(m/ph)

Động cơ điện

Côngsuất(kw)

Số vòngquay(v/ph)

2 Chọn vật liệu dao chuốt.

Với vật liệu chi tiết gia công là thép gió 20XH 197HB

Đặc điểm: Sơ đồ truốt này có lực cắt lớn có thể vượt quá giới hạn bền của dao và lực kéocủa máy, chế tạo dao phức tạp nhưng có ưu điểm là đảm bảo độ bóng và độ chính xác bềmặt cao.

3.3 Truốt theo mảnh ( truốt nhóm):

Cũng như truốt ăn dần prôfin răng dao khi truốt theo mảnh không giống của chi tiết mỗilớp cắt của kim loại có chiều dày a và chiều rộng b được cắt bởi một nhóm răng (2 đến 3răng) Trong cùng một nhóm các răng có chiều cao bằng nhau (lượng nâng Sz = 0) để cắt

ra biên dạng chi tiết phảI có nhiều nhóm răng

ưu điểm của phương pháp này là chiều rộng lớp cắt và mỗi răng cắt nhỏ đI do đó có thểtăng chiều dày lớp cắt suy ra lực cắt nhỏ tuy nhiên a lớn nên dao dễ bị mòn mặt trước Nhược điểm : chế tạo phức tạp

Sơ đồ chuốt ăn đần

4 Xác định lượng dư gia công.

Lượng dư gia công phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ, chất lượng bề mặt , kíchthước bề mặt gia công và dạng gia công bề mặt trước khi truốt để xác định lượng dưđược truốt ta dựa vào đường kính của bề mặt trước và sau khi truốt và được xác địnhtheo công thức sau:

Amax=

2

min 0

D

Trong đó:

Dmax : đường kính vòng tròn ngoại tiếp lớn nhất của đa diện (mm)

D0 min: Đường kính lỗ nhỏ nhất trước khi truốt (mm)

: Lượng co hẹp hay lay rộng của bề mặt lỗ sau khi truốt

Dấu “+” ứng với trường hợp lỗ bị co hẹp

Dấu “-” ứng với trường hợp lỗ bị lay rộng

 phụ thuộc vào tính chất của vật liệu gia công,chất lượng chế tạo dao truốt,độ mòn củalưỡi cắt,chiều dày phôi và các yếu tố công nghệ khác

Với vật liệu là thép 20XH nên ta coi  = 0 mm



= 4,64mm

5 Xác định lượng nâng của răng dao.

Việc chọn lượng nâng của răng dao phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu gia công, kếtcấu dao truốt và độ cứng vững của chi tiết, trị số lượng nâng Sz ảnh hưởng lớn đến độbóng bề mặt gia công, lực chuốt và chiều dài dao chuốt, nếu chọn Sz lớn thì chiều dài daochuốt tính được sẽ ngắn, dễ chế tạo, năng xuất cao, nhưng lực truốt sẽ lớn, làm răng dao

sẽ mòn theo mặt trước và mặt sau ảnh hưởng xấu đến đọ chính xác và độ nhẵn bề mặt giacông Vì vậy không nên chọn Sz lớn hơn 0,15 mm khi gia công thép và 0,2 mm khi giacông gang Ngược lại lượng nâng của răng cắt thô không nên chọn nhỏ hơn 0,02 mm vìkhi đó dao chuốt sẽ dài, răng dao rất khó cắt vào kim loại gia công và thường bị trượt vàlàm cùn nhanh lưỡi cắt dẫn đến làm giảm độ nhẵn bề mặt gia công Trường hợp cần

chuốt tinh có thể chọn Sz nhỏ hơn 0,015mm nhưng phải đánh bóng cả mặt sau và mặttrước của dao đồng thời năng mài lại răng dao với chất lượng cao.

Răng cắt thô đầu tiên thường bố trí lượng nâng bằng 0 để chỉ làm nhiệm vụ sửađúng biên dạng lỗ phôi, các răng cắt thô còn lại có lượng nâng bằng nhau và được xácđịnh theo bảng 3 – 5

Với vật liệu là Thép 20XH tra bảng 3-5 (I) b=600(N/mm2) Với dao chuốt lỗ lụcgiác

Ta có: Sz = 0,020,15  Sz = 0,1 (mm)

Để tránh giảm lực cắt đột ngột giữa răng cắt thô và răng sửa đúng được bố trí từ

2  4 răng cắt tinh với lượng nâng giảm dần Thường chọn 3 răng cắt tinh với lượngnâng có thể được bố trí như sau:

Lượng nâng sơ bộ của răng cắt tinh là:

+ Lượng nâng của răng cắt tinh thứ nhất là:

Szt1= 0,8.Sz = 0,8.0,1 = 0,08 (mm)+ Lượng nâng của răng cắt tinh thứ hai là:

Szt2= 0,6.Sz = 0,6.0,1 = 0,06 (mm)+ Lượng nâng của răng cắt tinh thứ ba là:

Szt1= 0,4.Sz = 0,4.0,1 = 0,04 (mm)

6 Xác định số răng dao Z.

a Răng cắt thô: Số răng cắt thô Zth của dao chuốt được xác định phụ thuộc vào sơ đồ cắt,

nó làm nhiệm vụ cắt đi phần lớn lượng dư gia công Do chọn sơ đồ chuốt là chuốt ăn dầnnên có :

Với sơ đồ chuốt ăn dần ta có:

 * 1

S

A A Z

z

sb t

Trong đó:

A: Lượng dư tính theo một phía A = 4,64 (mm)

sb t

A : Lượng dư của các răng cắt tinh

mm

18 , 0 04 , 0 06 , 0 08 , 0 S S S S

A sb zt1 zt2 zt3

t sb

Sz: Lượng nâng của răng cắt thô ứng với sơ đồ truốt ăn dần

( Sz = 0,1 mm )Vậy ta có:

4,64 0,18

1 44,6 1 45,6 0,1

Lượng dư của răng cắt thô: A th  (46 1).0,1 4,5(   mm)

Lượng dư ban đầu: Amax  4,64(mm)

Lượng dư của răng cắt tinh là: tt max 4,64 4,5 0,14( )

A A  A    mm

Mặt khác

4 : 6 : 8 S : S :

Theo bảng 3 - 7 ta có: Dao truốt lỗ đa diện IT8 độ nhám cấp 7 : Zsđ = 4

7 Góc độ của răng dao truốt.

Đối với răng sửa đúng:  = 1o : sai lệch =+ 15’

Hình 2.3 Thông số hình học răng dao truốt

Để tăng độ bền kích thước, trên mặt sau của răng sửa đúng được để lại dải cạnhviền f = 0,05  0,2 mm ( chọn f = 0,1 mm )

Diện tích rãnh chứa phoi F được xác định theo công thức: