Thiết kế dụng cụ cắt kim loại :dao tiện định hình-dao truốt-dao phay lăn răng

Thiết kế dụng cụ cắt kim loại :dao tiện định hình-dao truốt-dao phay lăn răng

Phần I

Dao tiện định hình

Yêu cầu:Thiết kế dao tiện định hình với số liệu sau:Vật liệu gia công : thép 45 có b = 750 N / mm2

I Chi tiết gia công :

Chi tiết gia công làm từ thép 45, b = 750 N/ mm2, bao gồm nhiều loại bề mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt côn Đây là một chi tiết tơng đối điển hình Kết cấu chi tiết cân đối Độ chênh lệch đờng kính không quá lớn Trên chi tiết không có đoạn nào có góc profin quá nhỏ hoặc bằng 0

II Chọn loại dao :

ở chi tiết này, có thể dung dao lăng trụ hay tròn đều đợc cả Song để đơn giản trong việc thiết kế, chế tạo cũng nh gá và gia công Ta chọn dao tiện định hình hình tròn

Căn cứ vào chiều sâu max của chi tiết :  max  min   

20 124

V Tính toán dao tiện định hình hình tròn gá thẳng :

 : góc sau của dao tại điểm cơ sở, 0

 

 Thiết kế profin dao

Profin dao đợc xác định trong hai tiết diện là: tiết diện trùng mặt trớc vàtiết diện chiều trục.

Trong đó :

r1 : bán kính chi tiết ở điểm cơ sở, r1 = 6mm rK : bán kính chi tiết ở điểm tính toán K 1: góc trớc ở điểm cơ sở, 1 =  = 220 K : góc trớc ở điểm tính toán K.

 Tiết diện chiều trục

Với tiết này ta cũng cần xác định hai giá trị:lK : toạ độ dài dao tại điểm K

RK : bán kính dao tại điểm K

QK P

R : bán kính dao tại điểm cơ sở, R = 20mm Q : bán kính đờng tròn tiếp xúc với mặt trớc dao α1 : góc sau ở điểm cơ sở, α1= α=110

1: góc trớc ở điểm cơ sở, 1 =  = 220 αK : góc sau ở điểm tính toán K.

K : góc trớc ở điểm tính toán K.

 Tính toán các điểm Khi K trùng điểm 2 :

.cos( ) 7,678arcsin( ) 16,3172 .sin( ) 2,248

18,2628sin( )

QK P

2 2,1147

0 3,15176 10 9 2,2476 87,148 5,5631 14,462

0 3,1517

Trên tiết diện chiều trục:

Điểm lK

( mm ) ( mm )rK ( mm )1P K*P

VI Phần phụ của profin dụng cụ :

Phần phụ của profin dụng cụ dùng để vát mép và chuổn bị cho nguyêncông cắt đứt kích thớc của phần phụ gồm:

a = b = 1 ( mm)

g : Chiều rộng lỡi dao cắt đứt chọn g = 2 ( mm ) f : Chiều rộng vát của chi tiết chọn f = 1 ( mm ) c = f +g = 3 ( mm )

 = 1 = 45

d = ( c – g ).tg1 + 2 = ( 3 – 2 ).tg 45 + 2 = 3 ( mm )Chiều dài của dao :

L = a + b + f + lc + g + d = 1 + 1 + 1 + 15 + 2 + 3 = 23 ( mm )

VII Điều kiện kỹ thuật

1 Vật liệu phần cắt : Thép P182 Độ cứng sau khi nhiệt luyện

- Phần cắt HRC 62 - 65

- Phần cắt thân dao HRC 30 - 403 Độ nhám :

- Mặt trớc Ra = 0,32- Mặt sau Ra = 0,63- Lỗ định vị Ra = 0,63

- Các kích thớc không mài Rz = 20

4 Sai lệch góc khi mài không quá 15’ – 30’

VIII Hình vẽ dao tiện đình hình hình tròn tiện ngoài gá thẳng

PhÇn II

Dao truèt

Yêu cầu:Thiết kế dao truốt với số liệu sau:

- Vật liệu gia công : thép 20 X có HB = 170 => b = 800 N/ mm2 - Đờng kích lỗ sau khi khoan Do = 15,2 mm

- Đờng kích lỗ sau khi truốt D = 16H8 mm - Chiều dài L = 30 mm

II Vật liệu làm dao truốt :

Dao truốt kéo thờng đợc chế tạo từ 2 loại vật liệu

- Phần đầu dao ( hay phần cán ) làm bằng thép kết cấu ( thép 45 ) - Phần phía sau ( từ phần định hớng phía trớc trở về sau ) làm bằng thép gió P18

III Cấu tạo dao truốt

Trong đó :

l1 : Chiều dài đầu kẹp l2 : Chiều dài cổ dao

l3 : Chiều dài côn chuyển tiếp

l4 : Chiều dài phần định hớng phía trớc l5 : Chiều dài phần cắt và sửa đúng l6 : Chiều dài phần dẫn hớng phía sau

IV L ợng nâng của răng ( Sz) :

ở dao truốt ,răng cao hơn răng trớc một lợng Sz – gọi là lợng nâng của răng Lợng nâng thay cho bớc tiến dao

Trên phần răng cắt thô , các răng có lợng nâng bằng nhau Trị số lợng nâng của răng cắt thô Sz phụ thuộc vào vật liệu gia công Vật liệu gia công làthép 20 X có b = 800 N/mm2 => Chọn lợng nâng bằng nhau Sz = 0,03 ( mm ) (Bảng 4.3.1).

Phần răng cắt tinh : chọn 3 răng cắt tinh , với lợng nâng các răng giảm dần

Sz1 = 0,8 Sz = 0,024 ( mm ) Sz2 = 0,6 Sz = 0,018 ( mm ) Sz3 = 0,4 Sz = 0,012 ( mm )

DDA sd Trong đó :

A –Profin dao truốt

Khi truốt thép có độ cứng trung bình thờng tạo ra phoi dây Vì vậy dạng rănh đợc thiết kế có 2 cung tròn nối tiếp để phoi dễ cuốn

b : chiều rộng lng răng R, r : bán kính đáy răng  : Góc trớc

 : Góc sau

Xem gần đúng rãnh thoát phoi nh hình tròn có đờng kính h thì diện tích rãnh là :

2.41

- ở răng cắt thô  = 3.- ở răng cắt tinh  = 2.- ở răng sửa đúng  = 1.- ở đáy răng chia phoi  = 4.

B – Profin mặt đầu ( trong tiết diện vuông góc với trục )

Trong tiết diện này , dao truốt lỗ trụ có lỡi cắt là những vòng tròn đồng

tâm lớn dần theo lợng nâng Để phoi dễ cuốn vào rãnh , lỡi cắt chia thành

những đoạn nhỏ sao cho chiều rộng mỗi đoạn không lớn hơn 6 ( mm ).

Góc sau rãnh chứa phoi ta lấy 4 , số lợng rãnh là 8 (Bảng 4.3.3c), chiều rộng rãnh m = 1 ( mm ), bán kính rãnh r = 0,4 ( mm ) (Bảng 4.3.3d)

C – Số răng dao truốt

Số răng cắt thô phải có là :

SA1 

Trong đó :

Athô : là lợng d thô Athô = A – Atinh

= 0,4135 – ( 0,024 + 0,018 + 0,012 ) = 0,3595 ( mm ) '

Z = 1+ 12,98303

 ( răng ) q = { '

Z }.SZthô = 0,983.0,03 = 0,0295 > 0,015+ Số răng cắt thô: Zthô = 12 + 1 =13 răng + Số răng cắt tinh: Ztinh = 3 răng

+ Số răng sửa đúng chọn theo độ chính xác của lỗ truốt với chi tiết gia công yêu cầu đạt độ chính xác cấp 8 ,độ chọn số răng sửa đúng:

Zo ( răng ) Trong đó :

L : chiều dài chi tiết gia công L = 30 ( mm ) t : bớc răng t = 8 ( mm )

=> 14,758

Zo = 4 răng, đảm bảo điều kiện định hớng tốt đồng thời không quá tải

E - Đờng kích các răng dao truốt :

Từ các công thức :

- Răng cắt thô

D1 = Dmin D2 = D1 + 2.q D3 = D2 + 2.Sz … 2,8 ).h = 7,5 … 8,4 => chọn t

D13 = D12 + 2.Sz- Răng cắt tinh

D14 = D13 + 2.0,8.Sz D15 = D14 + 2.0,6.Sz D16 = D15 + 2.0,4.Sz- Răng sửa đúng

D17 = D18 = D19 = D20 = D21 = D22 = D23Ta có bảng tính toán đờng kính các răng nh sau:

F – Kiểm tra sức bền dao truốt :

Sơ đồ chịu lực : mỗi răng cắt của dao chịu 2 lực thành phần tác dụng Thành phần hớng kính Py hớng vào tâm dao Tổng hợp các lực Py của các răng sẽ triệt tiêu thành phần dọc trục Pz song song với trục chi tiết Tổng hợpcác lực Pz sẽ là lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao

Lực cắt thành phần Pz tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng Song trờng hợp này ít xảy ra Lực tổng hợp P dễ làm dao đứt ở tiết diện đáy răng đầu tiên

Điều kiện bền xác định ở mặt cắt đáy răng đầu tiên (vật liệu thép gió)   350 400

Trong đó :

- D01 : đờng kính đáy răng thứ nhất

D01 = D1 – 2 h = 15,2 – 2 3 = 9,2 ( mm ) - P : lực cắt tổng hợp khi truốt

Pmax = 150 47,752 4 0,93 = 26645,7 N

Do đó ứng suất nguy hiểm nhất ( tại tiết điện nhỏ nhất )



Vì đờng kính của dao nhỏ, mà số răng không lớn nên ta chọn giải pháp làm dao liền khối.

[ k

b ] : giới hạn bền kéo cho phép của thép gió là [ k

b ] = 400 N/mm2 =>

 bk

 Phần cổ dao L2 và côn chuyển tiếp L3

Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi khi truốt Đờng kích cổ:

D2 = D1 – ( 1  2 ) = 14 – ( 1  2 ) = 12  13 ( mm ) Chọn D2 = 12 ( mm ), độ chích xác h11.

Chiều dài cổ L2 đợc từ điều kiện gá đặt L2 = Lg - L3 = ( Lh + Lm + Lb ) – L3 =Trong đó :

L3 = 0,5.D1 = 0,5.14 =7 ( mm ) => L2 = ( 10 + 30 + 15 ) – 7 = 48 ( mm )

Chọn L2 = 43 ( mm )

 Phần định hớng phía trớc L4

Phần định hớng dùng để dẫn hớng dao lúc bắt đầu truốt.

Đờng kính phần dẫn hớng phía sau D6 lấy bằng răng sửa đúng với sai lệch f7 , D6 = 16,027 f7

 Chiềudài của dao

+ Chiều dài phần cắt và sửa đúng L5

L5 = lc + lsđ= ( Zth + Zt ) t + Zsđ tsđ = ( 13 +3 ) 8 + 7 8 = 170 ( mm )+ Chiều dài toàn bộ dao

VII Yêu cầu kỹ thuật :

Dao truốt lỗ trụ

1- Vật liệu dao truốt chế tạo bằng thép P18 2- Độ cứng của dao sau khi nhiệt luyện

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

Phần cắt và phần định hớng phía trớc: HRC = 58  62 Phần đầu dao ( phần kẹp ) : HRC = 45  47

3- Độ nhẵn bề mặt :

+ Cạnh viền răng sửa đúng Ra = 0,32

+ Mặt trớc , mặt sau răng , mặt côn làm việc của lỗ tâm , mặt đầu hớngRa = 0,63

+ Phần trụ ngoài của đầu dao , rãnh chia phoi Ra = 1,25+ Các mặt không mài Ra = 2,5

4- Sai lệch về bớc không đợc vợt quá 2 lần dung sai theo cấp chínhxác 9

5- Sai lệch lớn nhất đờng kính các răng cắt thô không đợc vợt quá 0,008

-6- Sai lệch cho phép đờng kính các răng sửa đúng và răng cắt tinh không đợc vợt quá - 0,008

7- Độ đảo tâm theo đơng kính ngoài của răng sửa đúng ,răng cắt tinh , phần định hớng sau không đợc vợt quá trị số dung sai của đờng kích t-ơng ứng 0,006

8- Độ elip trên phần công tác phải nằm trong dung sai của đờng kích tơng ứng 0  0,021

9- Độ sai lệch góc cho phép không vợt quá:

Góc sau của răng cắt 30 Góc sau của răng sửa đúng 15 Góc sau của răng chia phoi 30 

10- Sai lệch chiều sâu đáy rãnh răng không đợc vợt quá +0,311- Chiều rộng cạnh viền trên răng sửa đúng f = 0,1  0,2 mm Trên răng cắt , chiều rộng cạnh viền không đợc vợt quá 0,05

VIII Hình vẽ dao chuốt lỗ trụ

PhÇn III

Dao phay l¨n r¨ng

Yêu cầu:Thiết kế dao phay lăn răng để gia công bánh răng trụ:- Môdun m = 1

- Góc ăn khớp  = 20

- Vật liệu gia công : thép 40 XH có b = 950 N / mm2

I Tính toán thiết kế dao :

Để gia công bánh răng hình trụ trên ta dùng dao phay lăn răng tinh 1 đầu mối, nguyên, cấp chính xác A, trục vít cơ sở Acsimet.

1 - Bớc theo phơng pháp tuyến tn = .m.n m : môdun bánh răng gia công n : Số đầu mối cắt ren, lấy n = 1=> tn = .1.1 = 3,1416 (mm)

2 – Chiều dày răng ở tiết diện pháp tuyến 1,5708

 nn

3 – Chiều cao đầu răng h1=1,25.m.f

f : hệ số chiều cao đầu răng , chọn f = 1 => h1 = 1,25.1.1 = 1,25 (mm)

4 – Chiều cao chân răng h2=1,25.m.f=> h2 = 1,25.1.1 = 1,25 (mm)

5 – Chiều cao của răng h=2,5.m.f=> h= 2,5.1.1 = 2,5 (mm)

6 – Trị số góc profin theo mặt trớc  : góc ăn khớp ,  = 20  = 0

1 =  -  = 20 - 0 = 20 7 – Bán kích đoạn cong đầu răng

r1 = 0,25.m = 0,25 1 = 0,25 (mm)8 – Bán kính đoạn cong chân răng

r2 = 0,3.m = 0,3.1 = 0,3 (mm)

9 – Đờng kính vòng tròn đỉnh răng của dao phay lăn răng Tra bảng 9 với m =1 => De = 50 (mm)

10 – Số răng : Z

Z = 

Cos  = 1 - 4,5

= 1 - 4,5.50

= 0,91  = 24o30’

 Z =

o = 14,6939

Z đợc làm tròn đỉnh răng , chọn Z = 15 răng 11 – Lợng hớt lng

 tg

= 1,846 lấy tròn K = 2 (mm) 12 – Lợng hớt lng lần thứ hai K1

K1 = (1,2  1,5).K

K1 = (1,2  1,5).2 = 2,4  3 lấy K1 = 3 (mm) 13 - Đờng kính trung bình tính toán : ( Đối với dao có màI profin )

0,02155

1.1sin =>  = 1o13’

15 – Bớc rãnh xoắn lý thuyết ( Bớc xoắn của rãnh vít )T =  Dt cotg 

=  46,5 cotg 1o 13’ = 6878 (mm) 16 - Bớc của răng vít theo chiều trục

t = 

+ (1  2)

2   (mm)18 - Góc của rãnh thoát phoi

Chọn phụ thuộc vào số răng Z của dao phay Z = 15 răng =>  = 22

19 - Bán kính cung tròn ở đầu rãnhrk =

(mm), chọn rk = 1 (mm)

20 - Đờng kính lỗ gá

Chọn phụ thuộc vào đờng kính răng d = De - 2 H - 0,8.m - 7

= 50- 2 6 - 0,8 1 - 7 = 30,2 (mm)Ta lấy theo tiêu chuẩn d = 22 ( OCTY 4020 – 48 )21 – Đờng kính của đoạn rãnh then không tiện

d1 = 1,05 d = 1,05 22 = 23 (mm)22 - Đờng kính của gờ

D1 = De - 2 H - (1  2 )

= 50 - 2 6 - (1  2) = 37 (mm)Ta lấy theo tiêu chuẩn D1 = 35 ( OCTY 4020 – 48 )23 - Chiều dài của gờ :

l = (3,5  5) lấy l = 3,5 (mm)24 - Chiều dài phần làm việc của dao

L1 = 33 ( mm ) 24 Chiều dài toàn bộ của dao

4 Sai lệch giới hạn của bớc rãnh thoát phoi 90±

5 Sai lệch ghới hạn của bớc rãnh vít theo mặt trớc răng +190m6 Độ đảo mặt đầu của gờ +0,01 mm

7 Sai lệch của góc cắt 40''20

8 Sai lệch chiều dài răng  0,03 mm9 Sai lệch chiều dày răng  0,020 mm

10 Sai số tích luỹ lớn nhất của bớc vòng của rãnh xoắn 0,035 mm 11 Hiệu số khoảng cách từ đỉnh răng phân bố dọc rãnh phoi đến trục dao phay + 0,015 mm

12 Độ đảo hớng kính của vòng gờ 0,02 mm

13 Giới hạn sai lệch góc profile ( trong giới hạn của phần có hiệu lực của profile và đờng thẳng của nó trong tiết diện pháp tuyến ) 0,015 mm

14 Giới hạn sai lệch hớng tâm của mặt trớc ở điểm bất kỳ trên chiều cao của profile 0,05 mm

15 Sai lệch giới hạn bớc 0,015 mm±

16 Sai số tích luỹ giới hạn trên độ dai ba bớc răng  0,015 mm17 Độ đảo hớng kính theo đờng kính ngoài trong giới hạn một đ-ờng vít 0,03 mm

18 Nhãn hiệu

- Nơi sản xuất : ĐHBKHN- Kiểu dao phay liền m = 1.

- Dung sai của dao cấp chính xác A

III H×nh vÏ dao phay l¨n r¨ng

Mục lục

phần I : dao tiện định hình I Chi tiết gia công

II Chọn loại dao III Chọn cách gá dao

IV Chọn thông số hình học dụng cụ

V Tính toán dao tiện định hình hình tròn gá thẳng VI Phần phụ của profin dụng cụ

VII Điều kiện kỹ thuật

VIII Hình vẽ dao tiện đình hình hình tròn tiện ngoài gá thẳng

Phần II : Dao tRuốtI Sơ đồ cắt truốt

II Vật liệu làm dao truốt III Cấu tạo dao truốt

IV Lợng nâng của răng ( Sz) V Lợng d gia công

VI Kết cấu răng và rãnh VII Yêu cầu kỹ thuật

VIII Hình vẽ dao chuốt lỗ trụ

Phần III : Dao Phay lăn răng

I TÝnh to¸n thiÕt kÕ dao II §iÒu kiÖn kü thuËt cña dao III H×nh vÏ dao phay l¨n r¨ng

Tµi liÖu tham kh¶o 1 Híng dÉn thiÕt kÕ dông cô c¾t

2 Bµi gi¶ng thiÕt kÕ dông cô c«ng nghiÖp 3 Nguyªn lý gia c«ng vËt liÖu