đồ án dao tiện định hình, dao chuốt lỗ then hoa, dao phay đĩa modul

Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng cụ cắt điển hình như là dao tiện định hình, dao phay đĩa modul và dao chuốt lỗ then hoa.. DAO TIỆN ĐỊNH HÌNHYêu cầu: Thi

Trong nghành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bị thiết

kế chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị thì việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt không thể không coi trọng Dụng cụ cắt cùng với trang thiết bị công nghệ khác đảm bảo tínhchính xác năng xuất và tính kinh tế cho chi tiết gia công Vì vậy việc tính toán thiết kế dụng cụ cắt kim loại luôn là nhiệm vụ quan trọng của người kỹ sư cơ khí Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng cụ cắt điển hình như là dao tiện định hình, dao phay đĩa modul và dao chuốt lỗ then hoa Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã được học trên sách vở tài liệu em còn được sự hướng dẫn tận tình chu đáo của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là

TS Trần Xuân Thái đã giúp em hoàn thành đồ án này

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, em mong được sự quan tâm chỉ bảo tận tình của các thầy để em thực sự vững vàng khi ra trường nhận nhiệm vụ công tác

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Yêu cầu: Thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết như hình vẽ (dao có phần chuẩn bị cắt đứt), với các thông số sau:

Hình 1-1 Chi tiết gia công

1 Phân tích chi tiết

Chi tiết được làm từ vật liệu Thép CT45 có бb = 750 N/mm2

Chi tiết có dạng mặt ngoài trụ tròn xoay trên đó bao gồm các mặt cong, mặt trụ, mặt côn và có mặt đầu

Ở lưỡi cắt gia công mặt phẳng (mặt đầu) cần làm góc nghiêng φ1=2o để giảm ma sát khi gia công.

4 Chọn thông số hình học dụng cụ

Dựa vào vật liệu gia công có бb = 750kg/mm2, tra bảng 3.1/16 ta chọn góc trước γ = 25o, ta chọn góc sau α = 12o

5 Tính toán thiết kế dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng

Xét điểm x bất kỳ trên profin chi tiết ta có điểm x’ tương ứng trên profin dao Gọi chiều cao của profin tại điểm x là hx

x

r arcsin( sin )

rx: bán kính chi tiết tại điểm tính toán

γx: góc trước tại điểm tính toánChọn điểm cơ sở: Điểm cơ sở được chọn là điểm dao và chi tiết trùng nhau nằm ngang tâm chi tiết đồng thời xét trên mặt trước của dao thì nó là điểm

xa chuẩn kẹp dao nhất

Dựa vào sơ đồ tính ta có các điểm được biểu diễn trên hình, cung tròn được chia thành 7 điểm (4 đến 10)

o 1

Hình 1-2 Sơ đồ tínhTính tại điểm 1:

Hình a: Profin theo tiết diện trùng mặt trước

Hình b: Profin theo tiết diện vuông góc với mặt sau

Ta có kết bảng kết quả profin:

Điểm rx

(mm)

A(mm)

B(mm) γx

6 Tính toán chiều rộng lưỡi cắt

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:

Chọn kích thước của phần phụ như sau:

a = 10 (mm) c = 1 (mm)

b = 1 (mm) d = 3 (mm)

  1 45 ;o   45o

Chiều dài của dao:

c

L L         a b c d g f 72 10 1 1 3 87 (mm)     

7 Điều kiện kỹ thuật

− Vật liệu làm dao: Thép gió P18

− Độ cứng sau khi nhiệt luyện:

CHƯƠNG 2 PHẦN II: THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRỤ THEN HOA

Tính toán thiết kế lỗ trụ then hoa của bánh răng với vật liệu gia công là thép CT45 và các dữ liệu:

- Chi tiết gia công là lỗ then hoa định tâm theo đường kính d

- Kích thước danh nghĩa của mối ghép là: D8x42x46

H

f x

7 46 7

H f

- Lỗ then chuốt: z = 6

- bề dày của then là b = 9 mm

S d ng máy chu t: ử dụng máy chuốt: ụng máy chuốt: ốt: 7 Γ 520

2.1 Hình dạng lỗ chuốt:

2.2 Sơ đồ chuốt:

Theo yêu cầu gia công chi tiết như đề bài thì ta chọn sơ đồ chuốt theo lớp, để quá trình thoát phoi được dễ dàng thì trên cạnh của các răng gần nhau ta làm rãnh thoát phoi thứ tự và xen kẽ nhau

2.3 Chọn dao:

Dao chuốt kéo thường được chia làm hai loại vật liệu:

+ Phần đầu dao (hai phần cán) được làm bằng thép kết cấu C45

+ Phần sau dao (phần định hướng trở về sau) làm bằng thép gió P18

2.4 Thiết kế phần răng và sửa đúng:

2.4.1: Cấu tạo dao chuốt:

Dao chuốt có thể chia làm 5 thành phần như sau:

I: Đầu dao: Phần kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp

II: Phần định hướng trước

III: Phần cắt: răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng

IV: Phần dẫn hướng sau

V: Phần đỡ

2.4.2 Tính lượng dư gia công:

- Lượng dư gia công khi chuốt lỗ then hoa được chọn theo yêu cầu công nghệ, trị số dụng cụ phụ thuộc vào chiều dài lỗ chuốt được tính theo đường kính răng sửa đúng, lỗ trước khi chuốt và được tính theo công thức:

2.5 Tính toán các thông số của dao chuốt:

2.5.1 Tính lượng nâng của răng:

- Ở răng dao chuốt, răng sau cao hơn răng trước một lượng gọi là lượng nâng của răng Sz Lượng nâng của răng dao chuốt là hiệu số đường kính các răng liên tiếp Theo bảng (5.2-tr78), với vật liệu gia công là thép 45 có b = 750 N/mm2, tachọn được: Sz = 0,065

- Các răng cắt chuốt bao gồm:

+ Răng cắt thô: phần cắt thô có lượng dư không đều Sz = 0,065 (mm) để cắt

Lượng dư cắt tinh được tinh theo công thức:

A1 S Ztinh  0, 052 0, 039 0, 026    0,117mm

2.5.2 Kết cấu răng và rãnh:

Hình dạng răng và rãnh cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Thông số hình học của răng phải đảm bảo tuổi bền tối đa

- Răng dao phải đảm bảo được số lần mài lại tối đa

- Răng phải đủ bền để không bị gãy trước tác dụng của momen uốn trong quá trình cắt

- Rãnh giữa các răng phải có hình dạng và kích thước sao cho khi cắt ra phoi

dễ dàng theo mặt trước, cuốn xoắn đều và nằm gọn trong rãnh

- Với vật liêu gia công là thép 45, có độ khá cao và độ dẻo thấp do vậy khi chuốt tạo ra phoi vụn nên rãnh được thiết kế có dạng lưng thẳng để chứa phoi vụn, đồng thời dễ chế tạo biên dạng lưng thẳng

Dạng răng và rãnh được đặc trưng bởi các thông số sau:

Theo bảng tra (5.4-tr82) với vật liệu gia công là thép 45, ứng với lượng nâng

Sz = 0,05 thì ta chọn được hệ số điền đầy rãnh răng k = 3,5

Lấy chiều rộng then theo tiêu chuẩn: h = 3.

+ Bước răng t được chọn theo công thức:

t=(2,5÷2,8).h=(2,5÷2,8).3= (7,5÷8,4) (mm)

Đ đ m b o chu t êm, đ nh tâm và đ nh hốt: ịnh tâm và định hướng tốt số răng đồng thời tham ịnh tâm và định hướng tốt số răng đồng thời tham ư vậy Dớng tốt số răng đồng thời tham ng t t s răng đ ng th i tham ốt: ốt: ồng thời tham ời tham

gia c t ph i đ m b o: ắt phải đảm bảo: 2 6

L t

ta ch n t = 8(mm)ọn t = 8(mm) + Kiểm tra số răng cắt lớn nhất:

- ở răng sửa đúng lấy f = 0,2mm

Dao chuốt lỗ trụ then hoa mặt trước và mặt sau đều là mặt côn Tra theo bảng (5.5-tr83) ta có được giá trị

+ Góc trước γ được chọn theo vật liệu: γ = 12o

+ Góc sau α được yêu cầu chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kínhsau mỗi lần mài lại, để làm tăng tuổi thọ của dao ta chọn: α = 30

+ Góc trứơc γ được chọn theo vật liệu: γ = 12o

+ Góc sau α được yêu cầu chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kínhsau mỗi lần mài lại, để làm tăng tuổi thọ của dao ta chọn: α = 20

+ Góc trứơc γ được chọn theo vật liệu: γ = 12o

+ Góc sau α được yêu cầu chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kínhsau mỗi lần mài lại, để làm tăng tuổi thọ của dao ta chọn: α = 10

+ Profin mặt đầu:

- Do chiều rộng then là 8(mm), nên ta chia các lưỡi cắt ra thành các phần nhỏ

- Để giảm ma sát giữa lưỡi cắt phụ và thành lỗ then, người ta thiết kế cạnh viền f = 0,8÷1mm với lưỡi cắt phụ ϕ1 =20÷30

- Để thoát đá mài khi mài cạnh viền f của lưỡi cắt phụ thì chân răng có rãnh thoát đá có bán kính góc lượn là r = 0,5 mm

2.6 Số răng dao chuốt và đường kính răng dao.

- Lượng dư gia công A = 2,0125 mm

- Lượng dư gia công tinh Atinh = 0,108

- Lượng dư gia công thô: Ath = A – Atinh = 2,0125-0,117 = 1,896 mm

khi đó ta chọn Zthô = 30 răng

Như vậy lượng dư mà răng cắt thô cắt thực tế là: 29.0,065 = 1,885

Vậy tổng số răng của dao truốt là: 30 + 3 +5 = 38 răng

Trong quá trình cắt như vậy thì 5 răng cắt đúng có nhiệm vụ sửa đúng kích thướccủa lỗ then cần chuốt để đạt kích thước 46H7

+) Đường kính của răng cắt thô:

- Do q = 1,896-1,885=0,011 mm < 0,015mm , nên ta có :

- D1 = Dmin +2q= 42+2.0,01=42,02 mm

- D2 = D1 + 2 Sz = 42,15mm

Di = Di-1+2.Sz

Loại răng Đường kính của răng Loại răng Đường kính của răng

Sơ đồ chịu lực: Mỗi răng của dao đều bị chịu hai lực thành phần tác dụng.

+ Thành phần hướng kính: Fy hướng vào tâm của dao, tổng các lực Fy của răng dao chuốt sẽ bị triệt tiêu

+ Thành phần lực dọc trục Pz song song với trục của chi tiết, tổng hợp các lực Pz là lực P hướng theo chiều trục Lực này tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng và dễ làm đứt tại các thiết diện đầu tiên

Do vậy điều kiện để xác định độ bền của dao là:

Như vậy dao chuốt đủ độ bền

2.8 Tính toán phần đầu dao và các phần phụ khác:

+ Phần đầu dao bao gồm phần đầu kẹp, phần cổ dao, phần côn chuyển tiếp

+ Phần đầu kẹp được tiêu chuẩn hóa L1 = 90

+ Kiểm tra độ bền của phần đầu kẹp

σ b k=4 p

4 p

π D i2≤[σ b k]=350÷400( N /mm )

+ Phần cổ dao và côn chuyển tiếp: D2 = D1 – 2 =40 – 2 = 38 (mm)

+ Chiều dài L2 của phần cổ dao được tính từ điều kiện gá đặt:

L2 = Lg - L3 = (Lh + Lm+ Ln) - L3 (mm)

Với:

Lh: chiều dài gá Lh: 10 (mm)

Lm: chiều rộng khe hở: Lm = 30 (mm)

Lb: chiều dài thành máy Lb = 15 (mm)

L3: Chiều dày phần côn chuyển tiếp L3 = 0,5D1 = 20 (mm)

+ Tổng chiều dài của dao:

Chiều dài của dao phải nhỏ hơn hành trình máy và nhỏ hơn 30Dmax

L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6 + L7 + L8

= 90 + 35 + 20 + 50 + 240 + 20 + 25 + 30 = 510 (mm)

Ta thấy: L = 510 < 30.42 = 1260 (mm)

2.9 Lỗ tâm:

Lỗ tâm dùng trong khi chế tạo dao,dùng khi mài sắc lại, lỗ tâm có thêm mặt côn bảo

vệ 1200 để giữ cho mặt côn làm việc 600 không bị xây xát

Tra bảng 5.14 ta có kích thước lỗ tâm

2.10 Yêu cầu kỹ thuật của dao:

+, Vật liệu dao chuốt:

Phần cắt chế tạo bằng thép P18

Phần đầu dao làm bằng thép 45

+, Độ cứng của dao sau khi nhiệt luyện:

Phần cắt và định hướng phía sau: HRC = 62  65

Phần định hướng phía trước: HRC = 58  62

Phần đầu dao (phần kẹp): HRC = 40  47

+, Độ nhẵn bề mặt:

Cạnh viền răng sửa đúng: Ra = 0,32m

Mặt trước, mặt sau, mặt dẫn hướng: Ra = 0,63m

Phần trụ ngoài của đầu dao, rãnh chia phoi: Ra = 1,25

Các mặt không mài Ra = 2,5m

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

- Sai lệch chiều dài:  2mm

- Sai lệch góc không vượt quá:

+ Góc trước : 1

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

+ Góc sau răng sửa đúng : 15’

CHƯƠNG 3 Thiết kế dao phay đĩa modul

Đề bài : Tính toán thiết kế dao phay đĩa modul để gia công bánh rang trụ răng thẳng theo thông số sau:

Vật liệu làm bánh răng : thép 40X có b = 750N/mm2

Bánh răng có modul m = 5 (mm) ; số răng gia công Z= 30

Chọn bộ 8 dao ,số hiệu dao là N5 , có số răng trong khoảng 26-34 răng

1 Xác đ nh các thông s hình h c c a bánh răng ịnh các thông số hình học của bánh răng ố hình học của bánh răng ọc của bánh răng ủa bánh răng

Tính cho số răng nhỏ nhất trong bộ

Góc ăn khớp trên vòng tròn chia :  = 20

m

S    

(mm)Bán kính vòng tròn lăn : rl = rc = 65 (mm)

Đường kính đỉnh răng : da = dc + 2m = 130 + 2 x 5 = 140 (mm)

Đường kính chân răng : df = dc – 2,5m = 130- 2,5 x 5=117,5 (mm)

Đường kính vòng tròn cơ sở : do = dccos = 130.cos20 = 122,16 (mm)

2 Tính toán profile thân khai của lưỡi cắt

Profile của dao bao gồm 2 đoạn :

Đoạn làm việc là đoạn thân khai CB

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

Tính profile đoạn làm việc :

Nguyên lí hình thành đường thân khai của vòng tròn cơ sở như sau (hình vẽ dưới )Cho đường thăng Bx lăn không trượt trên vòng tròn cơ sở bán kính ro

Ban đầu điểm x trùng với điểm A –điểm x sẽ vạch nên đường cong Ax Đường cong

Ax được gọi là đường thân khai vòng tròn cơ sở bán kính ro

Góc x là góc áp lực của đường thân khai Ax (góc giữa tiếp tuyến với đường thân khai tại điểm x đó và bán kính rx )

Góc x là góc thân khai – góc giữa bán kính rx và bán kính tại điểm gốc của đường thân khai 0A

Vậy để tạo hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phương trình đường thân khai trong khoảng ra Rx  ro Việc xác định profile lưỡi cắt chính là việc xác định tập hợp tọa độ của tất cả các điểm Mi trên lưỡi cắt

Đ t h tr c t a đ xOy mà g c O trùng v i tâm bánh răng T i m t đi m M(x,y) ệu gia công: thép CT45 có ụng máy chuốt: ọn t = 8(mm) ộ xOy mà gốc O trùng với tâm bánh răng Tại một điểm M(x,y) ốt: ớng tốt số răng đồng thời tham ạn bền kéo cho phép của vật liệu dao chuốt ộ xOy mà gốc O trùng với tâm bánh răng Tại một điểm M(x,y)

b t kì n m trên profile v i bán kính Rất khi chuốt (N) ằm trên profile với bán kính R ớng tốt số răng đồng thời tham x xác đ nh profile chính là tìm t a đ c a ịnh tâm và định hướng tốt số răng đồng thời tham ọn t = 8(mm) ộ xOy mà gốc O trùng với tâm bánh răng Tại một điểm M(x,y) ủa vật liệu dao chuốtđiểm M

Trong đó Z – số bánh răng gia công

c – góc ăn khớp bánh răng trên vòng chia (bánh răng tiêu chuẩn c = 20)

Profile của dao module:

4,91468

5.29410 5.70266 6.13896 6.60188 7.09050 7.60404 8.14180 8.70326 8.99270

3.45078 3.55000 3.73566 3.97246 4.25100 4.56616

3.Chọn kích thước kết cấu dao

Tra bảng 6.6 6.7 trang117 ta được các kích thước của dao phay module

Z = 11 ,  = 25 , K = 7 ,1 = 30 , r = 1,75 , r1 = 0,8 , r2 = 1

b= 6,08+0,2 ,t1=16,5, t2=7,5

Điều kiện kỹ thuật

Vật liệu dao thep gió P18

Độ cứng phần cắt đạt HRC = 62 64

Độ đảo không xuyên tâm <0,03

Độ đảo mặt đầu không quá 0,02

Sai lệch chiều dài răng  0,025

Mặt trước và mặt sau khi mài không có vết cháy xém