Thiết kế dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng

Để gia công những chi tiết phức tạp như vậy, và để đảm bảonăng suất và hiệu quả cao, ta nên dùng dao tiện định hình.Đây là loại dao màprofin của dao có hình dạng gần giống với hình dạng

Phần I: Thiết kế dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng

1.Giới thiệu về dao tiện định hình

Trong thực tế sản xuất, nhiều khi gặp những chi tiết tròn xoay dạng địnhhình có profin phức tạp Chúng là tập hợp những mặt như mặt trụ, mặt côn, mặtcong, mặt cầu Để gia công những chi tiết phức tạp như vậy, và để đảm bảonăng suất và hiệu quả cao, ta nên dùng dao tiện định hình.Đây là loại dao màprofin của dao có hình dạng gần giống với hình dạng profin của chi tiết cần giacông

- Ưu điểm dao tiện định hình:

+ Đảm bảo độ chính xác gia công, chất lượng bề mặt gia công

+ Có thể gia công được những chi tiết có hình dáng phức tạp

+ Năng suất cao

- Nhược điểm của dao tiện định hình:

+ Lực cắt lớn vì toàn bộ lưỡi cắt tham gia cắt cùng lúc

+ Thoát nhiệt và thoát phôi khó khăn

+ Khó chế tạo dao

+ Chí phí chế tạo dao cao

- Phân loại:

+ Về dạng: dao hình trụ và dao hình đĩa

+ Về gá đặt: gá hướng kính, gá nghiêng, gá nâng

-Dao tiện định hình được kẹp trên cơ cấu kẹp dao,đồ gá có phần cán để kẹp trên máy

2.Phân tích chi tiết

Chi tiết gia công có dạng trụ tròn xoay, có prôfin là tập hợp của nhữngmặt trụ và mặt cong trên cùng một đường trục:

+ Hai mặt trụ tròn xoay có kích thước lần lượt là 34,5 và 22,5

+ Một mặt cong chuyển tiếp giữa đoạn đường kính là 34,5 và 20,5

- Bán kính chuyển tiếp là R = 10 mm,

- Chiều dài đoạn chuyển tiếp là 6 mm

+ Một mặt cong giữa 2 đoạn đường kính là 34,5 và 26,5

+ Chiều dài tổng cộng của chi tiết là L = 17 mm

Do đó ta có thể chọn dao tiện định hình lăng trụ để gia công có nhiều ưu điểm + Đảm bảo được năng suất

+ Đảm bảo được tính đồng nhất về sản phẩm trong cả loạt gia công chế tạo+ Có thể gia công trên máy chuyên dùng hoặc máy vạn năng

Để gia công chi tiết này ta dùng dao tiện định hình lăng trụ có prôfin trùng vớiprôfin của chi tiết

2 3

+/ Nguyên tắc chọn điểm cơ sở :

Điểm cơ sở được chọn thường là điểm nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp của dao nhất

+/ Phân tích và lựa chọn điểm cơ sở :

 Chi tiết tròn xoay có các bán kính là :

5 Tính toán prôfin dao cho các điểm

Giả sử x là một điểm trên lưỡi cắt chính mà ta cần tính toán prôfin của nó:Khi đó ta có:

r r

Do 5,6,7 là 3 điểm trùng nhau nên ta tính toán prôfin dao cho các điểm 6,7 giống

nh điểm 5.Điểm 7 giúp ta có thể xác định prôfin dao để tiện đoạn cong chuyển tiếp chính xác hơn

12.5

r r

18.5

r r

6 Lựa chọn và tính toán kết cấu Dao và dưỡng

Lựa chọn kết cấu dao :

2 3 4 5 6

a Lc

b b1

Ld

Ta chọn các kích thước cho lưỡi cắt của dao :

a(mm)

b(mm)

c(mm)

b1(mm)

Căn cứ vào bảng tra dao tiện định hình lăng trụ và chiều sâu hình dáng chi tiết ta

có được bảng thông số về kích thước của dao nhưsau :

B H E A D M F

X9 X10

2 3 4 5 6

X10 X1 X7 X2 X3 X4=X5 X6 X8

Profin của dao tiện

7 Lựa chọn và tính toán kết cấu d ưỡng.

7.1Dưỡng mặt sau :

1 2 3 4 5 6

Xác định các kích thước theo chiều sâu của DMS :

tg = 66,249 (mm)

 Lấy Y8= 67 mm

Y9 = Y1 - 150

5 , 1

7.2 Dưỡng mặt trước

1 2 3 4 6

X2' X7' X1' X8'

tg = 65,677 (mm)

 Lấy Y8= 66 mm

Y’9 = Y’1 - 150

5 , 1

8.Yêu cầu kĩ thuật của bản vẽ chế tạo dao và dưỡng

+ Vật liệu :

- Phần cắt : Thép gió P18

- Phần thân dao : Thép 45+ Độ cứng sau khi nhiệt luyện :

- Phần lưỡi cắt từ 6062 HRC

- Phần thân từ 4045 HRC + Sau khi nhiệt luyện những dao có hiện tợng nứt rỗ hay cháy xém bề mặt cần loại bỏ

+ Độ nhám mặt sau của dao là 1,25 m, độ nhám các mặt còn lại của dao là 2,5

+ Độ cứng sau nhiệt luyện từ 5055 HRC

+ Kiểm tra và loại bỏ những dưỡng có hiện tượng rạn nứt sau khi nhiệt luyện.+ Độ nhám của các bề mặt làm việc của dưỡng tiếp xúc với dao cho phép bằng 1,25 m

+ Khe hở giữa dưỡng và dao khi kiểm tra  0,02m

+ Cấp chính xác chế tạo dưỡng là cấp 5

Phần II : Thiết kế dao chuốt

1 Thông số đầu bài

Chi tiết rãnh then bằng

2.Vật liệu dao chuốt

Để có được năng suất cắt gọt cao phần lưỡi cắt của dao ta dùng thép gióP18,phần đầu dao ta chọn thép 40X

3.Sơ đồ chuốt

Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật đặc điểm của chi tiết gia công, khả năng công nghệchế tạo dao chuốt người ta chọn một trong các sơ đồ sau đây :

+ Chuốt ăn dần

+ Chuốt theo lớp

+ Chuốt mảnh

4.Xác định lượng dư gia công

Đối với chuốt rãnh then , lượng dư được xác định theo công thức sau :

Lượng nâng của dao chuốt có ảnh hưởng lớn đến độ bóng bề mặt giacông, lực chuốt và chiều dài dao Chọn Sz tăng độ bóng bề mặt gia công, lựcchuốt nhỏ nhưng dao chuốt dài đồng thời lưỡi cất khó cắt vào kim loại và có thểgây ra cùn lưỡi cắt

Theo bảng 2-5 sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ kim loại , với trường hợp chuốtrãnh then, vật liệu phôi là Thép, b>1000(N/mm2) ta có Sz= 0,02 0,12 (mm)

6.Số răng thô của dao chuốt:

Số răng thô tính theo lượng dư lớn nhất

Zthô = ( Amax – Atinh )/Sz + 1

= (4.964 - 0,155)/0,1 + 1 = 49,090 (răng)

Chọn Zthô = 50 (răng)

Chọn số răng sửa đúng = 4 răng Tổng số răng của dao = 57 răng

7.Góc độ của dao chuốt ( Tra bảng 2-7 sách hướng dẫn thiết kế dụng cụ kim loại)

f

tb

8.Xác định hình dạng răng, kích thước răng và rãnh chứa phoi

Yêu cầu của rãnh chứa phoi :

+ Răng dao phải đủ bền

+ Không gian rãnh đủ chứa phoi và dạng rãnh chứa phoi tốt

+ Số lần mài lại lớn

Do gia công thép sẽ tạo ra phoi cuộn nên ta chọn răng có lưng cong

Tiết diện rãnh chứa phoi FR = Ff K

Trong đó : Ff diện tích tiết diện phôi

Ff = Lc Sz = 35 0,1 = 3,5 (mm2)

K : hệ số điền đầy rãnh, với giá trị nâng 0,1 (mm) dao lưng thẳng ( Tra bảng 2-8sách hdtkdckl ) có K= 3  FR = 3,5.3 = 10,5 (mm2

)Với FR = 10,5 tra bảng ta có : Theo bảng 2-9 chọn :

t = 10 (mm); h = 4 (mm); b = 3 (mm); t của răng sửa đúng = 7,răng cắt tinh = 8 mm (=0,60,8 t răng thô), r = 2 (mm),R=7(mm)

Chiều rộng phần cắt của dao chuốt :

bsd=Bmax+ 0,005 (mm)

Bmax là chiều rộng rãnh then kể đến sai lệch trên

Bmax= 8+0,076 =8,076(mm)

Với răng sửa đúng : bsd=8,076+0,005=8,081(mm)

Với răng cắt tinh : btinh=8,081-0,005=8,076(mm)

Với răng cắt thô : bthô=8,076-0,005=8,071(mm)

Chiều rộng phần thân dao B1=b+(24)mm =(10 ÷ 14)mm.Chọn B1=12

Để giảm ma sát giữa mặt sau phụ và với bề mặt chi tiết ta mài lưỡi nghiêng

đi một góc tho = 40 đối với răng cắt thô ,tinh = 20 với răng cắt tinh Chiều dàicạnh viền f = 0,08 0,1mm

Răng sửa đúng: Hisd=Hmax+comin= Hmax+0,005 = H + t1 axm + cmax+ 0,005 =18 + 4,305 + 0,659 +0,005 = 22,969 (mm).

Ta có bảng số liệu về chiều cao của răng như sau:

Chiều dài phần định hướng trước:Ldh=(5080)mm

9.Xác định số răng đồng thời tham gia cắt:

10.Xác định đường kính răng và đường kính răng sửa đúng

Răng sửa đỳng Hisd=Hmax+comin= Hmax+0,005=H1+t1 axm +cmax+0,005=22+3,43+1,290 +0,005=26,725 (mm)

Chiều dài phần định hướng phía trước Lđh = (50  80) mm chọn Lđh = 50 (mm)

11.Xác định kết cấu rãnh chia phoi

Rãnh chứa phoi để chia chiều rộng cắt ra làm những đoạn riêng biệt , để dễ cuộn và thoát phoi

Do b = 10 mm, góc sau của rãnh chứa phoi lấy từ 30  50, nên chọn kết cấu rãnh chứa phoi nh sau:

m = 0,6 1 (mm)

R = 0,3 0,5 (mm)

1 60°

12)Xác định kích thước dao chuốt :

Trong đó

H1=22(mm),B1=12(mm),B2=6(mm),a=20(mm),b=16(mm),f=4(mm),f1=0,8(mm),L1=160(mm)

Thôn

g số

L là khoảng cách từ đầu dao đến răng cắt thứ nhất của dao

L = L1 + LH + Lm+ Lb + L4

trong đó :

+ L1 : chiều dài phần kẹp dùng lắp vào mâm cặp của máy chuốt theobảng III -27 HDTKDCKL L1 = 70(mm)

+ LH : khe hở giữa mặt đầu và thành máy

+ Lb : chiều dày phần ngoài bạc

+ Lm: chiều dày thành ngoài máy chuốt

+ L4 = Lđh = 50 (mm)

Thông thờng ta chọn L1 + LH + Lm+ Lb + L4 = (160  200) mm

Ta chọn L1 + LH + Lm+ Lb + L4 =160 (mm) vậy L = 160 + 50 = 210 (mm)

L5 = Sz thô.tthô + Sz tinh.ttinh = 43.10 + 3.8 = 474 (mm)

Chiều dài phần sửa đúng :

Lsđ = Ssđ.tsđ

tsđ = (0,6  0,8)t ; chọn tsđ = 7 (mm)

L = 4.7 = 28 (mm)

Đuôi của dao chuốt rãnh then đợc kéo dài thêm một đoạn L7 = t + (5  10) = (17

 22) ; chọn L7 = 18 (mm)

13.Xác định phần định hướng phía trớc

Chiều dài phần định hướng phía trớc Ldh=(5080)mm

Chọn Ldh=50(mm)

14.Xác định phần định hướng phía sau

Dao chuốt then bằng không làm phần định hướng phía sau vì khi gia công dao chuốt đã đợc định hướng bằng đồ gá

Chiều dài tổng của dao chuốt : L0

L0 = L + L5 + Lsđ + L7 = 210 + 474 + 28 + 18 = 730 (mm)

Điều kiện cho phép của dao chuốt : L0< L0

Trong đó  L0 : chiều dài khống chế cho phép của dao chuốt để dao đủ độ cứng vững ; giá trị  L0 tra theo bảng III-8 sách hdtkdckl , với tiết diện đầu dao (B1.H1) = 15.22 = 330 (mm2)   L0 = 1100 (mm)

Vậy L0 thoả mãn điều kiện cứng vững cho phép đối với dao chuốt rãnh then

Theo công thức : Pmax = cp.Szx.b.Z0max.Kn.K.Km

Trong đó : + cp : hằng số vật liệu phụ thuộc vào vật liệu gia công tra bảng III-9 ta có cp = 1770

+ Szxlượng nâng lớn của răng Szx = 0,1 (mm)

+ bchiều rộng tổng của lưỡi cắt b =12 (mm)

+ Z0max số răng đồng thời tham gia cắt Z0max =5 ( răng) + Kn,K,Km các hệ số kể đến ảnh hởng lớn nhất của dung dịch trơn nguội , góc trớc , mức độ cùn dao , tra bảng III -10 sách hdtkdckl

17 Kiểm nghiệm lực chuốt và độ bền của dao chuốt

Tìm ứng suất tại điểm nguy hiểm (tiết diện dao đầu kẹp ) :

 z F0 tiết diện đầu kẹp

Ta chọn vật liệu chế tạo dao là thép gió P18 , theo bảng III-12 sách hdtkdckl ta

Vậy Chiều rộng cắt thô : bthô = 12,028-0,027(mm).

Chiều rộng cắt tinh : btinh = 12,033-0,027(mm)

Chiều rộng sửa đúng : bsđ = 12,038-0,027(mm)

PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MÔ ĐUN

- Yêu cầu: Thiết kế dao phay đĩa modun dể gia công bánh răng có các thông số sau:

m = 5,75 Z = 13

1.Xác định các thông số hình học của bánh răng

Căm cứ vào số răng Z =13 tra bảng 4-2 sách HDTKĐCKL trong bộ daophay đĩa module 8 con, dao mang số hiệu N01 có thể gia công được bánh răng

có số răng Z = 12÷13 răng Profile dao được tính toán theo số răng bé nhất (Z =

12 răng) bởi vì với con dao đó thì độ cong đường thân khai sẽ lớn Vì vậy vớicác bánh răng có số răng Z > 12 được gia công bằng dao có Z = 12 sẽ có profindoãng hơn sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ hơn

Theo bài ra , ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng vớicác thông số như sau:

Bán kính vòng tròn chia: Rc = rl = 2

m.Z =

5,75.12

2 = 34,5 mm

Bán kính đỉnh răng: Re = 2

2)m(Z 

= 5,75(12−2,5)

2 = 27,312 mm

Bán kính vòng tròn cơ sở: R0 = 2

m.Zcos  =

5,75.12

2 cos 200= 32,419 mm2.Tính toán profin thân khai của lưỡi cắt

- Profin bao gồm hai đoạn :

Đoạn làm việc : Là đoạn thân khai EO

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

- Tính toán profile đoạn làm việc

Nguyên lý tạo hình đường thân khai: Cho một đường thẳng lăn không trượttrên một đường tròn, thì quỹ đạo của điểm M thuộc đường thẳng đó sẽ vẽ rađường cong thân khai Vậy để tạo hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyểnđộng theo phương trình đường thân khai trong khoảng bán kính Ri  RMRe Việc xác định profile lưỡi cắt chính là việc xác định toạ độ của tập hợp tất

cả các điểm M trong hệ toạ độ đề các Oxy

Y

Re

Rm Rc

RoRiY

r0 : Bán kính vòng cơ sở

rM : Bán kính véc tơ ứng với điểm M

M : Góc thân khai

M : Góc áp lực của đường thân khai

Xác định toạ độ của điểm M

m

r r

 

- Chia khoảng Ro – Re thành 10 khoảng bằng nhau để tính toán profin răng:

a) Tính profin với số răng Z = 12:

Tính toán cho từng điểm ta có các bảng sau:

(mm)

X0(mm)

Y0(mm)

Y1=Y0-Ri(mm)

Mục đích tính toán : Để lập sơ đồ thể hiện sai lệch profin thân khai giữa profin

thực ( khi dùng dao phay N05 trong bộ 8 để gia công )với profin yêu cầu.Từ đó

Chiều dầy răng: S = m./2 = 2,75 2

3,14 = 4,318 mm

Bán kính vòng tròn chia: Rc = rl = 2

m.Z =

2,75.31

2 = 42,625 mm

Bán kính đỉnh răng: Re = 2

2)m(Z 

=

2,75.(31 2)2



= 45,375 mm

Bán kính chân răng: Ri = 2

2,5)-m(Z

2,75.31

2 cos 200= 40,054 mm

Tính toán cho từng điểm :

Sơ đồ tính và các công thức tính như đã trình bày ở trên:

Tính toán cho từng điểm :

Y1=Y0-Ri(mm)

3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU DAO

- Đường kính ngoài được tính theo công thức:

D = D1 + 2HD1 là đường kính chân rãnh được chọn theo đường kính lỗ gá d

ở đây lấy d = 27 mm (Bảng 8.4a)

Với môđun m = 2,75 ta có các kích thước của dao như sau:

Chiều rộng dao B = 9 mm (Bảng 8.4a)

Số răng Z = 12 (Bảng 8.4b)

Các thành phần khác:

t1 = 8,5 mm ; t2 = 7,5 mm

 = 250