Phần I Thiết kế dao phay lăn răng. I Đặc điểm, công dụng và phân loại. Truyền động bánh răng theo phương ăn khớp được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy. Chất lượng của truyền động chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác chế tạo bánh răng. Quá trình cắt răng là quá trình cắt bỏ lớp kim loại ở rãnh giữa hai răng để tạo thành prôfin răng đảm bảo độ chính xác bước răng khi ăn khớp. độ đồng tâm của hai vòng tròn chia với tâm quay của bánh răng. Độ chính xác của bánh răng phụ thuộc vào độ chính xác của dụng cụ cắt răng. Tuỳ theo từng phương pháp gia công răng cách hình thành prôfin răng người ta chia ra thành hai phương pháp cắt răng sau: Phương pháp I : Cắt răng theo phương pháp chép hình : ở đây prôfin răng của dụng cụ cắt hoạc hình chiếu của prôfin đó là bản chép nguyên hình của prôfin rãnh giữa các răng gia công bánh răng. Trong quá trình cắt prôfin của dụng cụ cắt ở tất cả các điểm đều trùng với prôfin của rãnh. Phương pháp II : Cắt răng theo phương pháp bao hình : ở đây prôfin của bánh răng được gia công là các đường bao của các vị trí khác nhau của lưỡi cắt dụng cụ cắt. Tuỳ theo phương pháp gá dao ta có thể gia công được bánh răng trụ răng thẳng, bánh răng trụ răng nghiêng (như hình vẽ). Phân dao phay ra làm hai loại : +Dao phay lăn răng thô để cắt sơ bộ của bánh răng trước khi xọc răng. + Dao phay lăn răng tinh để cắt bánh răng trước khi cà răng. ? ? Những dao phay lăn răng dùng để gia công bánh răng trụ có môđuyn m 5 được chế tạo nguyên khối với dao có m = 6 15 được chế tạo nguyên hoặc răng chắp. Với m 16 được chế tạo bằng răng chắp. Nguyên lý làm việc của dao phay + Qúa trình hình thành prôfin của răng bánh răng của dao phay lăn răng tương tự quá trình ăn khớp của bánh răng gia công với trục vít . Để tạo ra mặt dưới của răng và lưỡi cắt người ta làm các rãnh dọc, thường là rãnh xoắn trên dao phay. Còn muốn có các góc sau thì phải đem chốt lưng các mặt sau của răng. ?1 ?2 + Muốn cho bánh răng nghiêng ăn khớp đúng thì răng của chúng phải ăn khớp chính xác với cùng thanh răng không gian. Muốn vậy phải yêu cầu cả hai bánh răng này có bước răng và góc prôfin bằng nhau trong tiết điện N N thẳng góc với hướng răng của thanh răng. II Chọn vật liệu làm dao phải đảm bảo các yêu cầu chung sau 1 Chọn vật liệu. Vật liệu làm dụng cụ cắt đòi hỏi phải chịu được các lực tác động như lực cắt, lực ma sát, dung động nhiệt với dụng cụ cắt là dao phay lăn răng đòi hỏi vật liệu phải có độ cứng cao hơn chi tiết gia công. 2 Độ cứng. Là một trong những chỉ tiêu quan trọng của vật liệu dụng cụ cắt. Muốn cắt được dao phải có độ cứng cao hơn vật liệu giao công khoảng HRC 60 65, nâng cao độ cứng phần cắt của dao cho phép nâng cao được sự mài mòn và nâng cao được các tốc độ cắt. 3 Độ bền nhiệt. Là tính năng quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ cắt, nó quyết định khả năng duy trì tính năng cắt của dao trong điều kiện nhiệt độ và áp lực lớn. 4 Độ chịu mài mòn. Trong quá trình cắt luôn xảy ra hiện tượng ma sát giữa mặt trước của dao giữa phôi, giữa mặt sau với phôi. Do đó để đảm bảo tuổi bền vật liệu làm dụng cụ cắt phải có khả năng chịu mài mòn. 5 Độ bền và độ dẻo. Khi cắt mặt trước của dao chịu một áp lực lớn, mặt khác dao còn chịu rung động của hệ thống máy dao đồ gá vì vậy muốn làm việc lâu dài dao phải có độ bền uốn độ bền nén và độ dẻo cao. 6 Độ truyền nhiệt. Độ truyền nhiệt của dụng cắt càng cao thì nhiệt được truyền khỏi lưỡi cắt càng nhanh do đó giảm ddược được sự tập trung nhiệt độ trên vùng cắt lưỡi dao đỡ bị mòn. 7 Tính công nghệ và kinh tế. Dụng cụ cắt thường có hình dáng phức tập, đòi hỏi những yêu cầu khá cao về độ chính xác hình dáng kích thước và độ nhẵn bề mặt. Vật liệu dụng cụ cắt cần phải có tính công nghệ cao. Vật liệu dụng cắt thường đắt tiền và chiếm tỷ lệ cao trong giá thành chế tạo dao, do đó cần phải chọn vật liệu dụng cụ cắt phù hợp với yêu cầu của dao, của chi tiết gia công nhằm giảm chi phí chế tạo cho một chi tiết gia công. 8 Các loại vật liệu có thể chế tạo dao phay lăn răng. Thép các bon dụng cụ Y12A, Y13A, thép hộp kim dụng cụ 9 x C. thép gió P9, P18. + Thép các bon dụng cụ Y12A, Y13A có độ thấm tôi thấp do tính thấm tôi thấp phải tôi trong nước, khiến cho dụng cụ cắt sau khi tôi dễ bị nứt, cong vênh. Vì dao phay lăn răng cắt với chiều rộng cắt lớn, do vậy sinh nhiệt lớn và dễ bị mài mòn, do vậy thép các bon dụng cụ không phù hợp để chế tạo dao phay lăn răng. + Thép hộp kim dụng cụ : dễ thoát các bon khi nhiệt luyện, độ cứng ở trạng thái ủ cao ( 241 297 HB ). Điều này ảnh hưởng rất lớn đến việc chế tạo dao gia công cắt gọt khó. Tính mài mòn của thép hộp kim kém, tính năng cắt kém hơn nhiều so với thép gió. + Thép gió P18 là loại vật liệu làm dao có tính năng cắt tốt và được sử dụng rộng rãi, có độ thấm tôi cao, có thể cắt với tốc độ cắt cao gấp 2 4 lần và có tuổi bền gấp 8 15 lần so với thép các bon và thép hộp kim dụng cụ. Có thể nâng tính năng cắt của thép gió bằng cách thấm xiamua sau khi tôi, ram và mài. Thép gió P9 và P18 có tính bền nóng là như nhau do đó khi cắt ở tốc độ cao chúng có tuổi bền gần như nhau. Nhưng khi làm việc ở tốc độ thấp thì thép gió P18 có độ chịu mài mòn cao hơn, do đó có tuổi bền cao gấp đôi P9. Khi nung nóng thép P9 dễ bị quá nhiệt và khi mài sắc thì độ cứng bề mặt của thép giảm xuống, nên tính mài kém hơn thép P18. Thép P9 có khoảng t0 tôi hẹp hơn thép P18 do đó gây khó khăn khi t0 luyện. Qua việc phân tích ưu nhược điểm của một số loại vật liệu để làm dụng cắt ở trên chúng ta thấy rằng với dao phay lăn răng vứi chi tiết công nghệ dạng trục, dạng bạc làm việc với tốc độ cắt trung bình, lực cắt lớn. Với vật liệu làm dao là thép gió P18 là phù hợp hơn cả. III Tính toán kết cấu dao phay lăn răng. 1 Bề mặt khởi thuỷ các dao phay lăn răng. Bề mặt khởi thuỷ các dao phay lăn răng là bề mặt vít của trục vít khởi thuỷ ( trục vít cơ bản ) để tạo thành dao phay lăn răng trên trục vít cơ bản có ác rãnh dọc để thoát phoi và tạo thành mặt trước và các mặt sau hớt lưng để tạo thành góc sau dương lưỡi cắt là giao tuyến của mặt trước và mặt sau. Về nguyên lý bánh răng thân khai chỉ ăn khớp đúng với trục vít thân khai để tìm prôfin lưỡi cắt cần phải xác định phương trình của mặt trước ( mặt 2 ). Phương trình của mặt vít cơ bản mặt 1 giao tuyến của 2 bề mặt đó là prôfin cần tìm. Nhưng mặt sau dao phay phải tạo thành góc sau dương nên mặt sau không thể là mặt của trục vít cơ bản mà là mặt xoắn acximet để đảm bảo cho prôfin lưỡi cắt khi mài sắc lại ( khi thay đổi vị trí của mặt trước ). Không thay đổi hoặc thay đổi không đáng kể thì mặt sau phải được hớt lưng hướng trục. Nhưng cho đến nay việc hớt lưng hướng trục dao phay lăn răng rất khó thực hiện vì vậy nên thiết kế dao phay trên cơ sở trục vít khởi thuỷ là trục vít thân khai, trong thực tế vẫn không đảm bảo được profin lưỡi cắt chính xác mà việc chế tạo rất khó khăn do đó dao phay lăn răng thường được chế tạo theo phương pháp gần đúng đảm bảo độ chính xác profin lưỡi cắt theo yêu cầu kỹ thuật cho phép. Các phương pháp chế tạo gần đúng dựa trên cơ sở they thế trục vít cơ bản thân khai chính xác bằng các trục vít gần đúng và đảm bảo chế tạo thuận tiện. Kết luận : Để đảm bảo thuận tiện trong quá trình chế tạo trục vít cơ bản thân khai chính xác được thay thế bằng trục vít côvôlôít vì so với trục vít acximet, trục vít côvôlôít dễ mài sắc lưng hớt lưng của dao sau nguyên công tiện, giao tuyến của mặt xoắn vít là một mặt phẳng vuông góc hoặc rãnh vít là đường thẳng do đó có thể dùng lưỡi cắt cắt để tạo thành. Trục vít này có thể kiểm tra profin dễ dàng. 2 Tính profin thân khai của lưỡi cắt Theo bảng 8 VIII HDTKDCCKL ĐHBK có cưa lưỡi sắt như sau: Bước răng theo phương pháp tuyến : tn = ? . m . n tn = 3,14. 5 . 1 = 15,708 (mm) ở đây n là số đầu mối n = 1. Chiều cao đầu răng dao phay : hu’ = 1,25 mf = 1,25 x 5 = 6,25. m môđun của dao m = 5. f hệ số chiều cao đầu răng lấy f = 1 Chiều dày răng ở tiết diện pháp tuyến Sn = = Đầu răng dao phay sẽ gia công chân răng h1’chân của dao phay sẽ gia công bánh răng, muốn đáy dao phay không cắt mặt ngoài của bánh răng gia công thì giữa chúng phải có khe hở hướng kính của chuyển động Cu1: Với Cu1 = 0,25 x m = 0,25 x 5 = 1,25 (mm) Cu1 x hu’’ = hu’ + Cu1 ; hu’’ = 6,25 + 1,25 = 7,5. Chiều cao chân răng hu’ = 1,25 x m = 1,25 x 5 = 6,25 mm. Chiều cao toàn bộ răng. hu’’ = hu’ + hu’’ = 6,25 + 7,5 = 13,75 (mm) Cn1 khe hở giữa đường kính ngoài của bánh răng và đường kính trong của dao phay. Trị số prôfin theo mặt dưới. ? là góc ăn khớp ? = 200 ; ? = 00 theo bảng 20. ?1 = ? ? = 200 00 = 200 Bán kính vê tròn đầu răng dao phay : r1 = Bán kính lượn chân răng r2 = 0,3 x m = 0,3 x 5 = 1,5 (mm) Đường kính vòng tròn đỉnh răng dao phay lăn răng được chọn phù hợp với kết cấu của dao phay để tăng độ chính xác prôfin của răng gia công và tăng năng suất cắt gọt thì tận lượng đường kính dao phay càng lớn càng tốt. Khi tăng đường kính dao phay thì góc vít của dao phay giảm xuống như vậy sẽ giảm sai số cho phép của dao phay, giảm được chiều cao nhấp nhô gia công dọc theo răng làm tăng số răng theo vòng tròn dao phay. Như vậy cải thiện điều kiện cắt và đường kính lỗ gá được tăng lên do đó tăng điều kiện trục gá đảm bảo độ cứng vững tốt hơn khi kẹp dụng cụ và đảm bảo khả năng tăng chế độ cắt. Tuy nhiên tăng đường kính dao phay vật liệu cấu tạo dao sẽ tốn hơn do đó kéo dài thời gian phay theo tiêu chuẩn CT0CT 9342 60 đã quy định đối với dao phay có m = ( 1 14 ) thì Den = (63 180) mm. ở đây ta chế tạo dao phay có m = 5 thì ta chọn đường kính dao phay Den = 100 (mm). +Số răng z = Trong đó cos ? = 1 4,5 . = 0,775 = 39,19 => ? = 390,11’’. z = = 9,20 (răng) Chọn z = 10 răng Lượng hớt lưng K K = Chọn K = 6,5 ( ? là góc sau của đỉnh răng chọn ? = 120) Lượng hớt lưng đầu tiên K1 ( với dao có mài prôfin) K1 = (1,2 1,5) . K = 1,3 . 6,5 = 8,45 ( K1 = 8,5)? Đường kính trung bình tính toán:
Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : Phần I Thiết kế dao phay lăn I/ Đặc điểm, công dụng phân loại Truyền động bánh theo phơng ăn khớp đợc sử dụng rộng rÃi ngành chế tạo máy Chất lợng truyền động chủ yếu phụ thuộc vào độ xác chế tạo bánh Quá trình cắt trình cắt bỏ lớp kim loại rÃnh hai để tạo thành prôfin đảm bảo độ xác bớc ăn khớp độ đồng tâm hai vòng tròn chia với tâm quay bánh Độ xác bánh phụ thuộc vào độ xác dụng cụ cắt Tuỳ theo phơng pháp gia công cách hình thành prôfin ngời ta chia thành hai phơng pháp cắt sau: *Phơng pháp I : Cắt theo phơng pháp chép hình : prôfin dụng cụ cắt hoạc hình chiếu prôfin chép nguyên hình prôfin rÃnh gia công bánh Trong trình cắt prôfin dụng cụ cắt tất điểm trùng với prôfin rÃnh *Phơng pháp II : Cắt theo phơng pháp bao hình : prôfin bánh đợc gia công đờng bao vị trí khác lỡi cắt dụng cụ cắt Tuỳ theo phơng pháp gá dao ta gia công đợc bánh trụ thẳng, bánh trụ nghiêng (nh hình vẽ) Phân dao phay làm hai loại : +Dao phay lăn thô để cắt sơ bánh trớc xọc Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : + Dao phay lăn tinh để cắt bánh trớc cà - Những dao phay lăn dùng để gia công bánh trụ có môđuyn m đợc chế tạo nguyên khối với dao có m = ữ 15 đợc chế tạo nguyên chắp - Với m 16 đợc chế tạo chắp - Nguyên lý làm việc dao phay + Qúa trình hình thành prôfin bánh dao phay lăn tơng tự trình ăn khớp bánh gia công với trục vít Để tạo mặt dới lỡi cắt ngời ta làm rÃnh dọc, thờng rÃnh xoắn dao phay Còn muốn có góc sau phải đem chốt lng mặt sau Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : + Muốn cho bánh nghiêng ăn khớp chúng phải ăn khớp xác với không gian Muốn phải yêu cầu hai bánh có bớc góc prôfin tiết điện N - N thẳng góc với hớng II/ Chọn vật liệu làm dao phải đảm bảo yêu cầu chung sau 1/ Chän vËt liƯu - VËt liƯu lµm dụng cụ cắt đòi hỏi phải chịu đợc lực tác động nh lực cắt, lực ma sát, dung động nhiệt với dụng cụ cắt dao phay lăn đòi hỏi vật liệu phải có độ cứng cao chi tiết gia công 2/ Độ cứng - Là tiêu quan trọng vật liệu dụng cụ cắt Muốn cắt đợc dao phải có độ cứng cao vật liệu giao công khoảng HRC 60 ữ 65, nâng cao độ cứng phần cắt dao cho phép nâng cao đợc mài mòn nâng cao đợc tốc độ cắt 3/ Độ bền nhiệt - Là tính quan trọng vật liệu dụng cụ cắt, định khả trì tính cắt dao điều kiện nhiệt độ áp lực lớn 4/ Độ chịu mài mòn Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : - Trong trình cắt xảy tợng ma sát mặt trớc dao phôi, mặt sau với phôi Do để đảm bảo tuổi bền vật liệu làm dụng cụ cắt phải có khả chịu mài mòn 5/ Độ bền độ dẻo - Khi cắt mặt trớc dao chịu áp lực lớn, mặt khác dao chịu rung động hệ thống máy - dao - đồ gá muốn làm việc lâu dài dao phải có độ bền uốn độ bền nén độ dẻo cao 6/ Độ truyền nhiệt - Độ truyền nhiệt dụng cắt cao nhiệt đợc truyền khỏi lỡi cắt nhanh giảm ddợc đợc tập trung nhiệt độ vùng cắt lỡi dao đỡ bị mòn 7/ Tính công nghệ kinh tế - Dụng cụ cắt thờng có hình dáng phức tập, đòi hỏi yêu cầu cao độ xác hình dáng kích thớc độ nhẵn bề mặt Vật liệu dụng cụ cắt cần phải có tính công nghệ cao - Vật liệu dụng cắt thờng đắt tiền chiếm tỷ lệ cao giá thành chế tạo dao, cần phải chọn vật liệu dụng cụ cắt phù hợp với yêu cầu dao, chi tiết gia công nhằm giảm chi phí chế tạo cho chi tiết gia công 8/ Các loại vật liệu chế tạo dao phay lăn - ThÐp c¸c bon dơng Y12A, Y13A, thÐp hép kim dông cô x C thÐp giã P9, P18 + Thép bon dụng cụ Y12A, Y13A có độ thấm thấp tính thấm thấp phải nớc, khiến cho dụng Trờng Đại häc Kü tht C«ng nghiƯp Trang Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : cụ cắt sau dễ bị nứt, cong vênh Vì dao phay lăn cắt víi chiỊu réng c¾t lín, vËy sinh nhiƯt lín dễ bị mài mòn, thép bon dụng cụ không phù hợp để chế tạo dao phay lăn + Thép hộp kim dụng cụ : dễ thoát bon nhiệt luyện, độ cứng trạng thái ủ cao ( 241 ữ 297 HB ) Điều ảnh hởng lớn đến việc chế tạo dao gia công cắt gọt khó Tính mài mòn thép hộp kim kém, tính cắt nhiều so với thép gió + Thép gió P18 loại vật liệu làm dao có tính cắt tốt đợc sử dụng rộng rÃi, có độ thấm cao, cắt với tốc độ cắt cao gấp ữ lần có tuổi bền gấp ữ 15 lần so với thép bon thép hộp kim dụng cụ Có thể nâng tính cắt thép gió cách thấm xiamua sau tôi, ram mµi ThÐp giã P9 vµ P18 cã tÝnh bỊn nãng nh cắt tốc độ cao chóng cã ti bỊn gÇn nh Nhng làm việc tốc độ thấp thép gió P18 có độ chịu mài mòn cao hơn, có tuổi bền cao gấp đôi P9 Khi nung nóng thép P9 dễ bị nhiệt mài sắc độ cứng bề mặt thép giảm xuống, nên tính mài thép P18 Thép P9 có khoảng t0 hẹp thép P18 gây khó khăn t0 luyện - Qua việc phân tích u nhợc điểm số loại vật liệu để làm dụng cắt thấy với dao phay lăn vứi chi tiết công nghệ dạng trục, dạng bạc làm việc với tốc độ cắt trung bình, lực cắt lớn Với vật liệu làm dao thép gió P18 phù hợp Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : III/ Tính toán kết cấu dao phay lăn 1/ Bề mặt khởi thuỷ dao phay lăn - Bề mặt khởi thuỷ dao phay lăn bề mặt vít trục vít khởi thuỷ ( trục vít ) để tạo thành dao phay lăn trục vít có ác rÃnh dọc để thoát phoi tạo thành mặt trớc mặt sau hớt lng để tạo thành góc sau dơng lỡi cắt giao tuyến mặt trớc mặt sau Về nguyên lý bánh thân khai ăn khớp với trục vít thân khai để tìm prôfin lỡi cắt cần phải xác định phơng trình mặt trớc ( mặt ) Phơng trình mặt vít mặt giao tuyến bề mặt prôfin cần tìm Nhng mặt sau dao phay phải tạo thành góc sau dơng nên mặt sau mặt trục vít mà mặt xoắn acximet để đảm bảo cho prôfin lỡi cắt mài sắc lại ( thay đổi vị trí mặt trớc ) Không thay đổi thay đổi không đáng kể mặt sau phải đợc hớt lng hớng trục Nhng việc hớt lng hớng trục dao phay lăn khó thực nên thiết kế dao phay sở trục vít khởi thuỷ trục vít thân khai, thực tế không đảm bảo đợc profin lỡi cắt xác mà việc chế tạo khó khăn dao phay lăn thờng đợc chế tạo theo phơng pháp gần đảm bảo độ xác profin lỡi cắt theo yêu cầu kỹ thuật cho phép Các phơng pháp chế tạo gần dựa sở they trục vít thân khai xác trục vít gần đảm bảo chế tạo thuận tiện Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : *Kết luận : Để đảm bảo thuận tiện trình chế tạo trục vít thân khai xác đợc thay trục vít côvôlôít so với trục vít acximet, trục vít côvôlôít dễ mài sắc lng hớt lng dao sau nguyên công tiện, giao tuyến mặt xoắn vít mặt phẳng vuông góc rÃnh vít đờng thẳng dùng lỡi cắt cắt để tạo thành Trục vít kiểm tra profin dễ dàng 2/ Tính profin thân khai lỡi cắt - Theo bảng - VIII HDTKDCCKL - ĐHBK có ca lỡi sắt nh sau: Bớc theo phơng pháp tuyến : tn = m n tn = 3,14 = 15,708 (mm) n số đầu mối n = - Chiều cao đầu dao phay : hu = 1,25 mf = 1,25 x = 6,25 m - môđun dao m = f - hệ số chiều cao đầu lấy f = Chiều dày tiết diện pháp tuyến Sn = tn 15,708 = 7,854 = 2 Đầu dao phay gia công chân h1chân dao phay gia công bánh răng, muốn đáy dao phay không cắt mặt bánh gia công chúng phải cã khe hë híng kÝnh cđa chun ®éng Cu1: Víi Cu1 = 0,25 x m = 0,25 x = 1,25 (mm) Cu1 x hu’’ = hu’ + Cu1 ; hu’’ = 6,25 + 1,25 = 7,5 Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : - Chiều cao chân hu = 1,25 x m = 1,25 x = 6,25 mm - Chiều cao toàn hu = hu’ + hu’’ = 6,25 + 7,5 = 13,75 (mm) - Cn1 - khe hở đờng kính bánh đờng kính dao phay - Trị số prôfin theo mặt dới góc ¨n khíp α = 200 ; ∆ α = 00 theo b¶ng 20 ∆ α1 = α - ∆ α = 200 - 00 = 200 - Bán kính vê tròn đầu dao phay : r1 = C 0,25 = = 0,73(mm) = sinαδ sin200 - B¸n kÝnh lợn chân r2 = 0,3 x m = 0,3 x = 1,5 (mm) Đờng kính vòng tròn đỉnh dao phay lăn đợc chọn phù hợp với kết cấu dao phay để tăng độ xác prôfin gia công tăng suất cắt gọt tận lợng đờng kính dao phay lớn tốt Khi tăng đờng kính dao phay góc vÝt cđa dao phay gi¶m xng nh vËy sÏ gi¶m sai số cho phép dao phay, giảm đợc chiều cao nhấp nhô gia công dọc theo làm tăng số theo vòng tròn dao phay Nh cải thiện điều kiện cắt đờng kính lỗ gá đợc tăng lên tăng điều kiện trục gá đảm bảo độ cứng vững tốt kẹp dụng cụ đảm bảo khả tăng chế độ cắt Tuy nhiên tăng đờng kính dao phay vật liệu cấu tạo dao tốn kéo dài thời gian phay theo tiêu chuẩn CT0CT 9342 - 60 đà quy ®Þnh ®èi víi dao phay cã m = ( ÷ 14 ) th× Den = (63 ÷ 180) mm Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : ta chế tạo dao phay có m = ta chọn đờng kính dao phay Den = 100 (mm) +Số z = 360 Trong cos ϕ = - 4,5 m.f 5.1 = 1− 4,5 = 0,775 Den 100 = 39,19 => ϕ = 390,11 z= 360 = 9,20 (răng) 390 ,11' ' Chọn z = 10 - Lợng hớt lng K K= Π Den 3,14.100 tgα= tg120 = 6,67 Z 10 Chän K = 6,5 ( góc sau đỉnh chọn = 120) - Lợng hớt lng K1 ( với dao có mài prôfin) K1 = (1,2 ÷ 1,5) K = 1,3 6,5 = 8,45 ( K1 = 8,5) - Đờng kính trung bình tính toán: + Đờng kính trung bình tính toán dao phay đờng kính quy ớc để tính toán dao phay, đợc dùng để xác định góc nghiêng rÃnh dọc ( mặt trớc) góc nâng đờng kính vfa trị số khác Sau mài sắc lại đờng kính dao phay giảm, đờng kính trung bình tính toán dao phay giảm giá trị góc nghiêng thay đổi Để giảm sai lệch kích thớc, thiết kế đờng kính trung bình tính toán đợc xác định tiết điện cách mặt trợt ( 0,1 ữ 0,25 ) bíc vßng Dtb = Deu - 2,5 mf - 0,2 K = 100 - 2,5 - 0,2 0,5 = 86,2 (mm) Trờng Đại häc Kü tht C«ng nghiƯp Trang Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : - Tính góc nghiêng thực tế sin τ = m = = 0,058 = 3,32 => τ = 3019’ Dtb 86,2 - Bíc r·nh xo¾n thùc tÕ T’ = Π Dtb Cotg τ = 3,14 86,2 cotg 3019’ = 4665 (mm) => T = 4665 - Góc rÃnh thoát phôi Với Z = 10 ( răng) nên lấy = 250 - Chiều sâu rÃnh có mài prôfin xác định theo c«ng thøc H = hu + K + K1 +r r - bán kính vê tròn đáy r = ( ÷ ) lÊy r = => H = 13,75 + 6,5 + 8,5 + = 23,25 - BKC đầy rÃnh rK = Π (Deu− 2H) 3,14(100− 2.23,25 = 1,679 = 10.Z 10.10 - Đờng kính lỗ gá: du = (0,2 ữ 0,45) Deu = 0,35 100 = 35 (mm) - Đờng kính đoạn lỗ không mài : d1 = 1,05 du = 1,05 35 = 36,75 (mm) Chän d1 = 37 (mm) - Đờng kính gỗ : D1 = Deu - 2H - (1 ÷ 2) = 100 - 23,25 - = 51,5 (mm) - Chiều dài gỗ : Lg = ( 3,5 ữ 5) mm lÊy lg = (mm) - ChiỊu dµi phần làm việc dao Theo CT : L1 = Hcotg + Su Trờng Đại häc Kü tht C«ng nghiƯp Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : ( bảng X 15- STTKCNCTM (T2) Kuv - hƯ sè xÐt ®Õn VL dơng - Kuv = 1,08 ( b¶ng X – 16- STTKCNCTM (T2) Vtt = 43 1,08 1,05 = 47,8 (m/phót) ntt = Vtt 10 1000.47,8 = = 117 ,09(v / p ) Π D 3,14.100 Theo lý lịch máy 6H82 chọn nm = 95 (v/p) Vthực = n m Π.D 95.3,14.100 = = 38,7( m / p ) 1000 10 Sphót = Sz n z = 0,08 95 10 = 76 (mm/phót) Theo lý lịch máy chọn Sphút = 75 (mm/phút) - L 90 Thời gian máy : T0 = S = 75 = 1,2 (phót) phut Khi phay 10 r·nh : ∑T0 = 10 1,2 = 12 (phút) Nguyên công XI : phay phần vít nhän - M¸y 6H82 ; Dao phay ngãn P18 Cã D = 12 ; Z = ; β = ; t = 1,5 S = 0,02 (mm/răng) - Theo b¶ng 246 –2 STTKCNCTM (T1) Vc = 34 (m/phót) - Theo b¶ng 247 –2 STTKCNCTM (T1) Vt = V c K v Kv = Kmv Knv Kuv Kmv = Knv = 1,05 Kuv = 1,08 => Vt = 34 1,05 1,08 = 28,56 (m/p) Vtt 10 10 3.28,56 = = 757(v / p) nt = Π D 3,14.12 Theo lý lịch máy chọn nm = 750 (v/p) Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 75 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dơng c¾t Vtt = n m Π.D 750.3,14.12 = = 28,26(m / p ) 1000 10 T0 = L + y + y1 i Sn +y= Bé m«n : t ( D − T ) + (0,5 ÷ 3)mm = 1,5(12 − 15) + = 6,96 + y1 = ÷ 5)mm lÊy y1 = ; L = ; i = + 6,96 + T0 = 0,02.750 = 0,731 (phót) 10 Nguyên công XII : tiện hớt lng - Máy K96 ; Dao P18 dao tiện định hình Có : = 25 ; γ = ; gãc nghiªng phơ = 10 - Chiều sâu cắt t đại lợng biến đổi : t = 13,75 mm - Lợng chạy dao S đợc tính gần nh sau : phôi quay góc 1/Z dao tiến vào mét lỵng b»ng lỵng hít lng K VËy S = K Z = 8,5 10 ( mm/vßng ) S ố vòng quay tiêu chuẩn nên lấy thấp mét vßng quay cđa trơc lÊy víi Z vßng quay cđa trơc cam nªn lÊy Z = 10 V= C v K v T m S yv Theo b¶ng X – STTKCNCTM (T2) Vc = 34 (m/phót) - Theo bảng 247 STTKCNCTM (T1) dao tiẹn định h×nh thÐp giã P18 ta cã : Cv = 22,7 ; yv = 0,50 ; m = 0,30 ; T = 120 Kv = Kmv Knv Kuv = 1,05 1,08 = 1,134 => V = 22,7.1,134 = 0,66 (m/p) 120 0,3.85 0,5 Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 76 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dơng c¾t nt = V 10 Π D = Bé m«n : 1000.0,66 = 2,1(v / p ) 3,14.100 Thời gian máy : L 13,75 T0 = n.S = 0,66.2,1 = 9,92 (phót) 11 Nguyªn công XIII :Mài lỗ mặt đầu a Bớc : Mài tinh mặt đầu : 51,5 - Máy : 3A227 Dao Tr40CM1K Dao đá vành khăn : cã D = 100 ; d = 30 ; H = 35 V® = 35 m/s ; S® = ( 0,3 ữ 0,7 ) B ; Sđ = 6,25 Theo b¶ng ( X – 92 - STTKCNCTM (T2) LCT = D − d 51,5− 35 = = 8,25(v/ p) 2 Theo bảng 40 ( VI ) xác định trung gian theo chiều dài mặt đá mài h = 0,07 T0 = 0,81 K = 0,81 0,63 = 0,5 ( ) K - hƯ số mài b Bớc : mài lỗ Bao : đá mài Tr40 - CM1K H = 25 ; B = 25 t = 0,1 ; Dđá = 0,8 Dlỗ = 0,8 35 = 28 Vđá = 1800 ( m/s) VCT = 90 ÷ 150 ( m/p) Chän VCT = 80 ( m/p) Theo b¶ng X – 92 STTKCNCTM (T2) nCT 103.VCT 1000 80 = = 727 ,93(v / p) = Π D 3,14.35 Chän nCT = 500 (v/p) Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 77 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Vtt = Bé m«n : nm Π D 3,14.35.500 = = 54,95(m/ p) 1000 103 - Lợng chạy dao dọc : Theo b¶ng ( X - 92 - STTKCNCTM T2) Sd = (0,25 ÷ 0,4 ) b = 0,25 x 25 = 6,25 ( mm/vòng ) Tốc độ dao dọc SBm = Sd nct = 6,25 500 = 3125 (mm/phót) L + H+ K 90,07.0,1.1,4 = 1,3(p) T0 = n S S = 500 6,25.0,0031 ct d htK 12 Nguyên công XVII :Mài mặt đầu thứ hai - Máy : 3756 ; Dao : đá mài phẳng Tr40CM1K Có kÝch thíc bµn = 650 x 300 B = 200 (mm) H = 2,25 Theo b¶ng ( X – 92 - STTKCNCTM (T2) VCT = ( 10 ÷ 40 ) m/phót chän VCT = 35 (m/phót) Bíc tiÕn däc S = ( 0,25 ÷ 0,4) Bn S = 0,25 200 = 50 (m/vòng) Chiều sâu cắt t = 0,07 (mm) Bµn tõ cã kÝch thíc : 650 x 300 ta cã thĨ xÕp chi tiÕt thµnh hai hµng Sè chi tiÕt mµi = x = 14 (chi tiết) Chiều rộng mài quy đổi : Sqđ 0,875 Z(D2 − d2 ) 0,875 14.(51,52 − 352 ) = = 12,48(mm) = L 1400 nCT =2740 (vòng/phút) - Lợng chạy dao Sn =4,2/ hành tình kép Theo bảng 80 ( VI ) - Vct = ( 12 m/phót) - Theo bảng 80 ( VI ) Trờng Đại häc Kü tht C«ng nghiƯp Trang 78 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : => ta đợc St = 0,034 (mm/hTK) - Lct - chiều dài CT gia công Lct = 90 = 630 mm - Bct - chiỊu réng CT gia c«ng Bct = 90 = 180 mm K - hƯ sè mµi tinh : K = 1,4 - Lợng d mài h = 0,07 (mm) - Chiều sâu mài t = 0,005 (mm) L ct.Bct.h.K 630 180 0,07.1,4 T0 = 1000 = 6,48 ( ) Vct.Sn St 1000 12.4,2.0,034 Thêi gian mµi mét chi tiÕt : T0 = 6,48 = 0,46 ( ) 14 13 Nguyên công XVIII : Mài hai gờ 51,5 - Máy : máy mài tròn 5A135 Dao : CTr50MV2G Các kích thớc đá mài : D = 1400 ; d = 50 ; H = 40 Chiều sâu mài t = 0,06 mm/s = 0,02 mm Theo b¶ng ( X – 92 - STTKCNCTM (T2) ta cã : Sn = 0,06 (mm/vßng) VCT = ( 20 ÷ 40 ) m/phót Chän VCT = 35 (m/phót) Vđ = ( 30 ữ 35 ) m/s Chọn Vđ = 30 (m/s) nđá chọn theo máy : nđ = 1500 (v/phót) 1000 V 1000 35 ct ,43(v/ ) nCT = Π D = 3,14.51,5216 ct Chän nCT = 200 (vòng/phút) Thời gian máy h T0 = n t K ; K - hÖ sè mµi tinh K = 1,8 ct Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 79 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : 0,06 T0 = 200.0,2 1,8 = 0,027 ( phút ) 14 Nguyên công XIX : Mài hớt lng Máy : 5B10 Dao : 16CM1K a Mài hớt lng mặt bên : Chọn đá chuyên dùng có = 200 ; t = 200 Đồ gá trục gá mũi tâm Chọn đá mài có hình dạng giống prôfin dao = 200 ; t = 200 ; đờng kính gá D = 200 Chiều sâu mài t = 0,1 mm Vận tốc đá : Vđ = 30 (m/p) ữ 1800 (m/p) Lợng chạy dao S = 7,85 mm/vòng nđ = 1000 V 1000 1800 = = 2866 (v/ p) Π D 3,14.200 Chän nm = 2800 (v/p) Tèc ®é CT : Vct = (m/p) 1000 V 1000 = = 6,36(v/ p) D 3,14.100 n= Thời gian : T0 = L + L + L 90+ 5+ = = 3,14 ( ) S.n 5.6,36 b Bớc : mài hớt lng đỉnh : Máy 5B10 : Chọn Dđ = 100 mm ; d = 20 mm ; H = Chiều sâu mài = 0,1 Các thông số lại nh bớc : Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 80 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : 15 Nguyên công XX - Mài sắc mặt trớc Máy : 3662 ; Dao : ∃ 16CM1K - Gãc cña đá đợc sửa : = 200 Lợng d h = 0,1 mm Chiều sâu cắt t : mài thô = 0,08 mm ; mµi tinh = 0,02 mm - Lợng chạy dao S = m/phút T0 = L h.K 90.0,08.1,4 = = 0,35(phót) n.S 1920 0,015 16 Nguyªn công XXII - Cắt thử Máy : 5K32 - Tiến hành cắt bánh có : Z = 20 ; m = ; α = 200 VËt liÖu gia công : thép 45 ; Chiều sâu cắt t = 13,75 - Lợng chạy dao S = 0,15 ( mm/vòng ) Theo b¶ng ( X - 66 - STTKCNCTM - T2) cã S = 0,15 9mm/s) Theo b¶ng ( X - 78 - STTKCNCTM - T2) Cã vc = 32 (mm/phót) Vtt = Vc Kv = 32 0,94 = 30,08 ( mm/phót ) ntt = 103.Vtt 1000 30,08 = = 95,79 (v/phót) 3,14.D 3,14.100 Chän theo m¸y => nm = 95 (v/p) Vthùc = Π D.nm 3,14.100 95 = = 29,83( m/phót ) 1000 10 T0 = L + Y1 + y Zi ; y1 =( ÷ ) chän y1 = S.nm Zi - số Zi = 20 ; L - chiều rộng bánh : L = 30 Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 81 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt S=S phút Bộ môn : - bíc tiÕn mét S = 0,15 y= h(D − h) = 13,75(100− 13,75) = 34,4 To = 30+ 34,4 + x20= 93,19(phót ) 0,15.95 phÇn V ThiÕt kế đồ gá I/ Vai trò nhiệm vụ đồ gá : Đồ gá trang bị quan trọng máy cắt kim loại trình lắp ráp, kích thớc đồ gá có vai trò quan trọng việc nâng cao suất lao động, tăng độ Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 82 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : xác gia công, giảm nhẹ lao động trình gia công Đồ gá xác định cách xác vị trí chi tiết gia công so với dao cụ kẹp chặt cách nhanh chóng xác - Trong ngành Cơ khí sử dụng nhiều loại đồ gá, loại có công dụng kh¸c nhau, kÕt cÊu kh¸c Xu híng hiƯn ngày mở rộng tính công nghệ đồ gá, tự động hoá trình gá đặt II/ thiết kế đồ gá phay rÃnh chứa phoi Giới thiệu đồ gá Để phay rÃnh thoát phoi với góc xoắn τ = 3019’ chóng ta sư dơng c¬ cÊu chia độ vi sai, chi tiết đợc gá trục gá đầu chống tâm *Ưu điểm : Cơ cấu đạt độ xác cao * Nhợc điểm : kết cấu phức tạp thời gian phụ thao tác đòi hỏi công nhân có trình độ tay nghề cao Kết cấu đồ gá - Sơ đồ kết cấu đồ gá đợc trình bày phần vẽ đồ gá, bao gồm ụ trớc, ụ sau, mũi tâm ( đợc tiêu chuẩn hoá ) ta tính cho phần trục gá Kiểm nghiệnm sức bền cho số đồ gá : - Xét cấu chịu lực đồ gá ta thấy khâu yếu đồ gá trục tâm trục tâm chịu hầu hết thành phần lực Muốn kiểm nghiệm bền cđa trơc t©m ta sư dơng lý thut søc bỊn vật liệu Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 83 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : Xét trờng hợp xấu phay nghịch dao điểm trục tâm ta thấy trục tâm chịu tác dụng lực : PN , P0 , P® Trong ®ã : PN , P® - lực gây uốn trục P0 - lực gây xoắn trục Giá trị lực đợc tính theo CT : Pn = 0,9 PZ P® = 0,8 PZ ; Nc = Pz V 60.103 Nc = 1,3 (KW) theo b¶ng - 167 ( STCNCTM - T2) V ®· tÝnh ë phần tra chế độ cắt : V = 38,7 (mm/phút) NC 60.103 1,3.60.1000 = = 2015 ,5(N) =>Pz = V 38,7 PN = 0,9 Pz = 0,9 2015,5 = 1813,95 (N) P® = 0,8 Pz = 0,8 2015,5 = 1612,4 (N) - Sơ đồ hoá lực : Pn Pz Pđ 35 156 Xác định lực theo phơng thẳng đứng ta có : MA = RB 2a + Mn - P® a = ) => RB = Pd a− Mn 2a Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 84 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dơng c¾t Víi Mn = Pn = => RB = Bé m«n : D = 1813,95 50 = 90697,5 (N) 1612 ,4.78− 90697 ,5 = 224,8 (N) 2.78 RA = P® - RB = 1612,4 - 224,8 = 1387,6 (N) Ta cã biĨu ®å Mx nh sau : Pn A Pd B C RA a = 78 a = 78 RB Mx Pn Pd Mx Ω1 Ω2 Mx y1 y2 Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 85 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ m«n : M xT = Ra.a = 1381,6.78 = 108232,8( N / m) M xP = Rb.a = 224,8.78 = 17534,4( N / m) Kiểm tra biểu đồ theo công thøc : M xT − M xP = Mn 108232,8 17534,4 = 90698,4 => Biểu đồ Từ biểu đồ mômen Mx ta thấy mặt cắt bên trái điểm C nguy hiểm có Mx = 108232,8 (N.mm) +KiĨm nghiƯm søc bỊn n : ∑Ωi y1 EJ fy = Ω1 = 78 108232,8 = 4221079,2 (N.mm2) Ω1 = 78 17534,4 = 863841,6 (N.mm2) y1 = y1 = c = 39 = 26 100 (Ω1y1 + Ω2 y2) = 3,14.27 4.2,15.10 EJ 100 ( 4221079,2 + 863841,6) 26 = 0,0368 3,14.27 4.2,15.10 (mm) => fy = 0,0368 (mm) X¸c định lực kẹp Để chi tiết đợc cố định trục gá dới tác dụng lực cắt ta dùng đai ốc thông qua vòng đệm tháo nhanh để kẹp chặt ta tính để kiểm nghiệm lại phần ren Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 86 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : trục gá (M12) lực dọc trục lấy cho trờng hợp xấu PN hớng đai ốc kẹp tức ngợc lại với chiều lực kẹp Theo ®iỊu kiƯn bỊn ta cã : F1 = K PN Π.d 12 ≥ σK [ ] F1 lµ tiÕt diƯn cđa ren Π.d12 3,14.12 F1 = = = 113,04 (mm2) 4 d1 - đờng kính chân ren : d1 = 12 K – hƯ sè xÐt ®Õn thay đổi gây nên va đập lực c¾t lÊy K = 1,5 PN – lùc chiỊu trơc : PN = 1813,95 (N) [σK ] - øng suÊt kÐo cho phÐp : [σK ] = 900 (N/mm2) K PN 1,5.1813,95 = = 3,02 [σκ ] 900 => F1 = 113,04 > K PN = 3,02 [σκ ] VËy ren M12 đảm bảo bền làm việc 5.Tính sai số gá đặt : gđ = c2 K2 g2 a TÝnh sai sè chuÈn : εc = ∆m®v cos ϕ ± ∆ktc cos θ Cã ∆m®v = δL + δ t ∆ktc = 2e Trong ®ã : L dung sai lỗ chi tiết t dung sai trục gá Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 87 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : e - độ lệch tâm chi tiết trục gá phải tháo lắp Nên ta chọn mối lắp lỗ chi tiết trục gá lµ φ35 H8/h7 φ35 H8 φ35 –+0,039 => δL = 39 µ m φ35 h7 φ35 – 0,025 => δt = 25 µ m e= δ L δ t 39 + 25 = = 32 2 VËy ε = δL + δt + 2e = 128 ( µm) b Sai sè kÑp εK εK = ( Ymax – Ymin) cos α - Ymax – Ymin – lµ khoảng c/vị chi tiết dới tác dụng lực kĐp Nmax ; Nmin - α - gãc bëi ph¬ng lực kẹp phơng kích thớc chi tiết ta cã α = 900 => εK = c Sai số gá đặt : gđ Sai số gá đặt lấy Sai số chế tạo trục gá Ta có : đg = gđ = 25 (àm) Vậy đg = 128 + 25 + = 130,42 (àm) / Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Trang 88 Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiÖp Trang 89 ... tròn đỉnh dao phay lăn đợc chọn phù hợp với kết cấu dao phay để tăng độ xác prôfin gia công tăng suất cắt gọt tận lợng đờng kính dao phay lớn tốt Khi tăng đờng kính dao phay góc vít dao phay gi¶m... phơng án thiết kế quy trình công nghệ dao phay lăn trục vít Các phơng án thiết kế quy trình công nghệ gia công dao phay lăn trục vít a Phơng án I: TT Tên nguyên công Cắt phôi Rèn phôi Máy 8B66 Dao. .. thuật Công nghiệp Trang Đồ án tốt nghiệp Nguyên lý - Dụng cụ cắt Bộ môn : III/ Tính toán kết cấu dao phay lăn 1/ Bề mặt khởi thuỷ dao phay lăn - Bề mặt khởi thuỷ dao phay lăn bề mặt vít trục