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

ồ án dao dao tiện định hình phay đĩa modun chuốt lỗ then hoa

Lời nói đầu

Trong nghành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bịthiết kế chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị thì việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt khôngthể không coi trọng Dụng cụ cắt cùng với trang thiết bị công nghệ khác đảm bảotính chính xác năng xuất và tính kinh tế cho chi tiết gia công Vì vậy việc tínhtoán 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 cụcắt điển hình như là dao tiện định hình, dao phay định hình và dao phay đĩamudul 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 đặcbiệt là thầy Trần Xuân Thái dã giúp em hoàn thành đồ án này

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

Em xin chân thành cảm ơn!

Lê Xuân Thành

PHẦN I DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Yêu cầu : Tính toán thiết kế dao tiện định hình với các thông số sau:

Vật liệu gia công : phôi thanh tròn thép C45 có b = 750 Mpa

I Chi tiết gia công

Chi tiết gia công làm từ thép C45 ,có b= 750 Mpa , bao gồm nhiều bề mặt trònxoay : mặt trụ , mặt côn , mặt đầu Đay là một chi tiết điển hình , kết cấu chi tiếtcân dối Độ chênh lệch đường kính nhỏ Trên chi tiết gia công không có đoạn nào

có góc profil nhỏ hoặc bằng 0

II Chọn loại dao

Chi tiết gia công trên có thể sử dụng dao trụ hay tròn đều được.Song để đơn giảntrong việc thiết kế cũng như tăng độ chính xác cho chi tiết gia công ta chọn dao

- : độ cứng vững cao

- Nhược điểm : khó chế tạo

Căn cứ vào chiều sâu cắt lớn nhất của chi tiết :

tmax = ( dmax – dmin)/2 = (56 – 24)/2 = 16 mm

Dựa vào bảng 3.2a – kết cấu và kích thước của dao tiện định hình lăng trụ

Ta có kích thước cơ bản của dao:

Dao được chọn theo cách gá thẳng

Vì profile của chi tiết không có đoạn nào có góc sau quá bé hoặc bằng 0 , vàprofile của chi tiết có đoạn đối xứng

IV Chọn thông số hình học của dao

Vật liệu gia công là thép có b = 750N/mm2

Tra bảng 3.4 : góc trước  = 20- 25 , chọn  = 22

:Góc sau đối với dao lăng trụ  = 8-15, chọn  = 12

tmax = ( dmax – dmin)/2 = (56 – 24)/2 = 16 mm

dmax ; dmin : đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của chi tiết

Dựa vào bảng 2-6 (HDTKDCC- tập 1) ta tra được:

B=35 ;H=90 ; E=10 ; A=40 ; F=20 ; r=1 ; d=10 ; M=55.77 ;

H1=40%H=36 ; B1=1,5tmax= 24

V Tính toán dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng.

sin

; sin

1

1

k k

k k

i k

k

k k

H

B C

r B

r C

r A r A

ở đây : r1 – bán kính chi tiết tại điểm cơ sở

rk – bán kính chi tiết tại điểm tính toán

, - góc trước , góc sau tại điểm cơ sở

- Chọn điểm cơ sở : điểm cơ sở được chọn phải là ngang tâm chi tiết nhất hay xachuẩn kẹp của dao nhất Do đó chọn điểm 1 làm điểm cơ sở.

- Tính toán tại các điểm

Sinγi γi Ci

(mm)

τi(mm)

hi (mm)

1 12 4,4953 0,3746 220 11,1262 0 0

2-3-5-6 28 0,1605 9,23590 27,6370 16,5108 13,6881

4 21,8885 0,2054 11,85290 21,4218 10,2956 8,5354

Với các điểm trên cung tròn để đạt được độ chính xác cao thì lưỡi dao phải dạngcung tròn tương đương với với biên dạng chi tiết,để đảm bảo điều này ta chiacung tròn của chi tiết ra thành nhiều đoạn để đảm bảo độ chính xác của profindao khi thiết kế.

ta có bảng tính toán:

VI Phần phụ của profin dụng cụ :

Phần phụ của dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt

+ a : chiều rộng lưỡi cắt phụ 2-5mm lấy a = 3mm

+ c : chiều rộng của lưỡi cắt phần xén mặt đàu chi tiết 1-3 mm.lấy c =2 mm

Điều kiện kỹ thuật:

PHẦN 2:

THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ THEN HOA

1 Phân tích chi tiết, chọn sơ đồ cắt, chọn dao gia công:

Sơ đồ cắt cần chọn sao cho dao dễ chế tạo, chi tiết sau khi chuốt phải đảm bảođược yêu cầu kĩ thuật

Gia công bằng dao chuốt cho năng suất cao, đạt được độ chính xác cấp 7-8, độnhẵn bề mặt cao R a 1, 25mđôi khi đặt được R a 0,63 0,32 m, tuổi bền giữahai lần mài sắc và tuổi thọ dao cao

Lỗ then hoa chữ nhật thường được cắt theo sơ đồ chuốt ăn dần (chế tạo dao dễdàng, profin dao khác profin chi tiết, chất lượng bề mặt thấp hơn chuốt lớp nhưngcao hơn chuốt nhóm) Khi gia công lỗ then hoa thường dùng dao chuốt kéo

Vật liệu làm dao chuốt: Phần đầu dao (phần cán) làm bằng thép kết cấu C45,phần phía sau (từ phần định hướng phía trước trở về sau) làm bằng thép gió P18

2 Phần răng cắt và phần sửa đúng

Phần răng cắt là phần quan trọng nhất của dao chuốt, nó được thiết kế trước đểlàm cơ sở tính toán cho các phần khác.Thiết kế phần răng cắt bao gồm: xác địnhdạng profin của răng, kích thước răng, số lượng mỗi dạng răng, đường kính cácrăng…

2.1 Lượng nâng răng S z

Ở dao chuốt, răng sau cao hơn răng trước một lượng S gọi là lượng nâng của z

răng Lượng nâng răng thay cho bước tiến dao

Trên phần răng cắt thô, các răng có lượng nâng bằng nhau (trừ một vài răngđầu tiên ) Trên phần răng cắt tinh lượng nâng các răng giảm dần, trên phần răngsửa đúng S  z 0

Trị số lượng nâng của răng cắt thôS phụ thuộc vào vật liệu gia công, dạng lỗ z

gia công Với vật liệu là thép 40X có b=650N/mm2 tra bảng 5.2 được lượng nângcủa răng cắt thô S (tính về một phía): z S z 0,06mm

Chọn 3 răng cắt tinh, với lượng nâng lần lượt là

2.2 Lượng dư gia công

+ Công thức tính lượng dư gia công:

 ax min

1

A D  d

Trong đó: A: Lượng dư theo bán kính

D : Đường kính răng sửa đúng Coi sau khi chuốt chi tiết không bị lay maxrộng hoặc bị co, đường kính răng sửa đúng chính là đường kính lớn nhất của lỗsau khi chuốt, kể cả sai lệch giới hạn trên

Then hoa được lắp định tâm theo đường kính ngoài D, kiểu lắp ghép 68H7/f7.Vậy :

- Răng cắt thô:

Chiều sâu rãnh: h Bước răng: t

Cạnh viền: f Chiều rộng lưng răng: b

Bán kính: R,r Góc trước: 

Góc sau: 

Chiều sâu rãnh hay chiều cao rãnh h, bước răng t được thiết kế sao cho đủ khônggian chứa phoi Nếu xem gần đúng rãnh thoát phoi như hình tròn có đường kính

K: tra bảng 5.4 đươc K=3,5  F f 25 0,06 3,5 5, 25   mm

Khi cuốn vào trong rãnh, phoi không xếp được khít chặt Để phoi cuốn hết vàorãnh mà không bị kẹt, cần đảm bảo tỉ số:

K h

S L F

Chiều sâu rãnh: h Bước răng: t

Cạnh viền: f Chiều rộng lưng răng: b

Bán kính: R,r Góc trước: 

Góc sau: 

Chiều sâu rãnh hay chiều cao rãnh h, bước răng t được thiết kế sao cho đủ khônggian chứa phoi

Diện tích dải phoi cuối nằm trong rãnh:F f   L S K mm z ( 2)

L: chiều dài chi tiết L25mm

S : lượng nâng của răng z S z 0,048mm

K: tra bảng 5.4 đươc K=3,5  F f 25 0,048 3,5 4, 2   mm

Chiều sâu rãnh: h Bước răng: t

Cạnh viền: f Chiều rộng lưng răng: b

Bán kính: R,r Góc trước: 

Góc sau: 

Chiều sâu rãnh hay chiều cao rãnh h, bước răng t được thiết kế sao cho đủ khônggian chứa phoi

Diện tích dải phoi cuối nằm trong rãnh:F f   L S K mm z ( 2)

L: chiều dài chi tiết L25mm

S : lượng nâng của răng z S z 0,024mm

K: tra bảng 5.4 đươc K=3,5  F f 25 0,024 3,5 2,1   mm

b, Profin mặt đầu (trong tiết diện vuông góc với trục):

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

Để giảm ma sát phần lưỡi cắt phụ với thành lỗ then hoa ta thiết kế thêm cạnhviền f=0,8mm với góc nghiêng phụ φ1 =3o

Để thoát đá mài khi mài cạnh viền f của lưỡi cắt phụ thì chân răng có rãnh thoát

đá với bán kính góc r=1mm

Kết cấu rãnh chia phoi xem hình dưới:

c, Số răng dao chuốt:

- Số răng cắt thô:

th th 1 2,9050,06 1 49, 42

z

A Z

- Số răng cắt tinh: số răng cắt tinh được lấy trong khoảng 2 5 răng Thông

thường chọn Ztinh = 3 răng

- Số răng sửa đúng lấy theo cấp chính xác gia công và loại dao chuốt bảng

L: chiều dài chi tiết gia công

t: bước răng

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

e, Đường kính các răng dao chuốt:

f, Kiểm ra sức bền dao chuốt:

Sơ đồ lực tác dụng: mỗi răng cắt của dao chịu 2 lực thành phần tác dụng.Thànhphần hướng kính Py hướng vào tâm dao.Tổng hợp các lực Py của các răng sẽ triệttiêu, thành phần dọc trục Pz song song với trục chi tiết Tổng hợp các lực chiềutrục Pz sẽ là lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao

Lực cắt Pz tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng Song trường hợp này ít xảy

ra Lực tổng hợp P dễ làm dao đứt ở tiết diện đáy

răng đầu tiên Điều kiện bền kéo xác định ở mặt cắt

đáy răng đầu tiên:

.42 1

b d

k

b

D

P F

D d1: đường kính đáy răng đầu tiên;D d1 D1 2h52 2 3 46   mm

q: lực cắt trên 1 đơn vị chiều dài (N/mm) phụ thuộc vào vật liệu gia công

4 93911, 4 44, 22 /.52

.42 ' 1

max k

b

k b

1

4 4 93911, 4

19,8 [ k] 305

b, Phần cổ dao và phần côn chuyển tiếp:

Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi khi chuốt Đường kính cổ:

2.6 Phần dẫn hướng phía sau:

- Đường kính phần dẫn hướng phía sau D 7 lấy bằng đường kính răng sửa đúng

2.9 Yêu cầu kĩ thuật của dao chuốt lỗ then hoa chữ nhật:

+ Vật liệu dao chuốt:

Phần cắt chế tạo bằng thép P18

Phần đầu dao làm bằng thép C45

+ Độ cứng của dao sau khi nhiệt luyện:

Phần dẫn hướng phía trước: HRC = 58  62

Phần định hướng phía sau: HRC = 58  62

Phần đầu dao (phần kẹp): HRC = 45  47

Mối hàn nằm ở phần côn chuyển tiếp

+ Độ nhám bề mặt:

Cạnh viền răng sửa đúng: Rz = 0,32

Mặt trước,sau răng, mặt côn làm việc của lỗ tâm,mặt dẫn hướng:Rz = 0,63

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

Các mặt không mài Rz = 2,5

+ Sai lệch bước răng không vượt quá:  0,5mm

+ Sai lệch chiều dài:  3mm

+Độ đảo tâm trên 100mm chiều dài là: 0,006mm

+ Sai lệch góc cho phép không vượt quá:

Góc trước:  2 0

, Góc sau răng cắt:  30 

Góc sau răng sửa đúng:  15 

+ Sai lệch giới hạn cạnh viền răng sửa đúng f = 0,2mm

Trên răng cắt, chiều rộng cạnh viền không được vượt quá 0,05mm

+Dung sai đường kính:

Răng cắt: -0,018mm

Răng sửa đúng: -0.01mm

+Sai lệch chiều dày răng: -0.018mm

Dung sai răng sửa đúng: -0,007mm

PHẦN 3:

THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MÔ ĐUN

Theo đầu bài ta cần thiết kế dao phay đĩa modul m=7, số hiệu dao trong lô 8 con

là 5 và vật liệu gia công là thép 40XH (Ϭb= 750N/mm2)

Tra bảng 6.5, ta thấy dao cần thiết kế để gia công bánh răng có số răng nằm trong khoảng từ Z= 2634 răng Ở đây ta đi thiết kế dao đĩa modul gia côngbánh răng có số răng là 34, vì khi dùng dao này gia công các bánh răng có số

răng Z > 35 thì các bánh răng này sẽ có profin doãng hơn, sẽ tạo điều kiện ra vào

ăn khớp dễ ràng hơn

1 Tính toán hình dáng lưỡi cắt.

Dao phay đĩa modul gia công bánh răng theo nguyên lý chép hình, lại do góc trước của dao  = 0, nên profin của dao phay đĩa modul trong tiết diện chiều trục cũng là profin theo tiết diện mặt trước và trùng khít với profin của rãnh răng cần gia công

- Bán kính vòng tròn cơ sở: r = r.cos =91.cos 20 =85,512(mm)

Để vẽ profin dao ta lập hệ tọa độ Oxy với góc tâm O của bánh răng Giả sử có điểm M (x,y) bất kỳ trên profin răng với bán kính r thì ta tạo độ x,y thõa mãn hệ phương trình profin răng

Ta có sơ đồ tính như hình bên dưới:

Trong đó: r - Bán kính vòng tròn chia

r - Bán kính vòng đỉnh

r - Bán kính vòng chân răng

r - Bán kính vòng cơ sở

rm - Bán kính vòng tròn tại điểm M(x,y)

Profin bao gồm 2 đoạn:

- Đoạn làm việc là đoạn thân khai CB

- Đoạn không làm việc:đoạn cong chuyển tiếp khe hở chân răng BO

B

2 Tính toán profin làm việc:

Nguyên lý tạo hình đường thân khai:

Đặt hệ tọa độ Oxy, có gốc O trùng với tâm bánh răng Tại một điểm M(x,y) bất kỳ nằm trên profin với bán kính r.

Theo sơ đồ ta có:

x= r.sin  = r.sin(  +  )y= r.cos  = r.cos(  +  )

a =

  +  = - inv + inv = = - ( tan - )+ tan -   = arcsin

2 o 2 M

r1r

3 Chọn các kích thước dao phay đĩa modul:

Với m=3 và số hiệu trong lô 8 con là 5, ta có kích thước kết cấu dao chọn theo bảng 6.6 và 6.7 được thể hiện trên bản vẽ chi tiết như sau:

- Sai lệch chiều dày răng  0,05

- Độ nhám: + 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 0,64.

Danh mục sách tham khảo:

1. Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại

TS Nguyễn Thị Phương Giang, PGS.TS Trần Thế Lục, TS Lê Thanh Sơn –

NXB Giáo Dục

2. Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GS.TSKH Bành Tiến Long, PGS.TS Trần Thế Lục, PGS.TS Trần Sĩ Túy – NXB khoa học và kĩ thuật

3. Giáo trình dung sai lắp ghép và kĩ thuật đo – NXB Giáo Dục