đồ án môn học thiết kế dao - sv phạm minh ngọc

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
1







Đồ án môn học thiết kế dao






GVHD: Đậu Lê Xin
Sinh viên thiết kế: Phạm Minh Ngọc
Lớp:TC – CTM – K41
Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
2
LỜI NÓI ĐẦU

*
* *

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 những trang thiết bị công
nghệ khác đảm bảo tính chính 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 đó là dao tiện định hình, dao chuốt lỗ trụ và dao phay đĩa
modul. Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã được học, các tài liệu về
thiết kế Em được sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy cô trong bộ
môn, đặc biệt là thầy Đậu Lê Xin 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 công
tác.
Em xin trân thành cảm ơn.



Sinh viên thiết kế


Phạm Minh Ngọc

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
3
PHẦN I


THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Đề bài: Thiết kế dao tiện định hình gia công chi tiết có

b
=60 kg/mm
2
, độ
nhẵn bóng bề mặt Rz20.

1, Phân tích chi tiết

Chi tiết gia công làm từ thép C45, có 
b
=600 N/mm
2
, bao gồm nhiều loại bề
mặt: tròn xoay, mặt trụ, mặt côn và mặt đầu, chi tiết có kết cấu cân đối.
Độ chênh lệch đường kính không quá lớn.Trên chi tiết không có đoạn nào
có góc prôfin quá nhỏ hoặc bằng khộng, chất lượng bề mặt dạng bán tinh.

2, Chọn dao tiện và kích thước dao tiện định hình
- Chọn dao : Để gia công chi tiết này ta có thể dùng dao tiện định hình loại
dao trụ hoặc dao tiện định hình hình đĩa .Do chi tiết có độ chính xác không
quá cao nên ta chọn dao tiện định hình hình đĩa gá thẳng để dễ mài dao và
có tuổi thọ dao cao hơn dao tiện định hình lăng trụ.
- Chọn vật liệu làm dao: Vật liệu chi tiết gia công là thép C45, để nâng cao
chất lượng và năng suất cắt chọn vật liệu làm dao là thép gió kí hiệu P18.
- Tính toán kích thước dao :
Bán kính dao ứng với điểm cơ sở được chọn theo chiều sâu cắt lớn nhất
của profin chi tiết 
max
.

max
= r
max
- r
min

=
0
15,75 10,655 1.sin 45
6,07
2
 

mm .
Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
4

Tra theo bảng I_27, ta có cỡ kích thước dao tiện định hình hình tròn tiện
ngoài:

Cỡ
dao

max
t

Phần răng Phần răng kẹp
D d
1

1
d

b C r
2
d

2
l

Z
3 6-8 50 16 25 12 4 1 26 3 16

Thông số hình học của dao bao gồm góc trước  và góc sau  được chọn tại
điểm cơ sở.
Vật liệu chi tiết thép 45, tra theo bảng:
Thép cứng trung bình
)/(800500 mmN
b



000
2520 


Góc sau  của dao tiện định hình chọn như sau:
Dao tròn
1210




và  = 20
0
 25
0
Từ đó ta chọn
;10;20
00



Chọn điểm 1 là điểm cơ sở (sơ đồ thiết kế trang 5)
+ Bán kính dao tại điểm cơ sở: R
1
= D/2 =
2
50
= 25 mm ;
* Xác định các thông số của dao tiện:
+ Chiều cao gá: k = R.sin
+ Chiều cao mài dao: H = R.sin(+

)
+ Chiều cao profin dao được xác định trong tiết diện vuông góc với mặt sau
(tiết diện chiều trục): h
k
= R - R
k
.
R
k

: bán kính của dao ứng với điểm k bất kỳ giao điểm giữa vết mặt
trước và các vòng tròn đặc trưng của chi tiết, có bán kính r
k
.
Từ công thức ta thấy để xác định h
k
ta phải xác định kích thước R
k
.
R
k
=H/sin
k
=
k
R



sin
)sin(.


tg
x
=
ki
R
H
E

H



 )cos(.

với: E = R.cos(+

)
vậy: 
k
=arctg(
i
E
H


)
+, 
x
: chiều cao dao theo mặt trước , xác định theo công thức :
x

= r
x
.cos

cos.r
k


, [ với :
)sin.arcsin(

k
k
r
r

]




Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
5



Bảng tính các thông số:

TT

Công thức Điểm 1,2
2.r = 21,35
Điểm 3
2.r = 24,12

Điểm 4,5
2.r =31,5
1
.
B R Sin


4,341 4,341 4,341
2
)(.




SinRH

12,5 12,5 12,5
3
)cos(.




RE

21,650 21,650 21,650
4

sin.

1
rA 

3,31 3,31 3,31
5
)arcsin(
k
k
r
A



20
0

15,93
0

12,132
0

6
kkk
rc

cos.

10,03 11,597 15,398
7


cos.
10
rb 

10,03 10,03 10,03
8
0
bc
kk



0 1,567 5,368
9
)(
i
k
E
H
arctg





30
0
32,01
0

37,67
0

10
k
k
H
R

sin


25 23,579 20,45
11
kk
RRh 
1

0 1,421 4,54

Chiều rộng của dao tiện định hình được xác định dọc theo chiều dài trục của
chi tiết gia công:
1
bbcaLL
gp


Trong đó:
:

g
L
Chiều dài đoạn lưỡi cắt chính (lấy bằng chiều dài chi tiết định hình khi
dao gá thẳng)
)(28 mmL
g


a: chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ nhằm tăng bền cho lưỡi cắt, lấy bằng 25
(mm), chọn a= 4(mm)
c: chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ để xén mặt đầu chi tiết, lấy bằng 13 (mm),
Nếu ở mặt đầu chi tiết có vát thì lấy lớn hơn phần vát 11,5 (mm),
 c=2 (mm)
1

:góc của đoạn lưỡi xén mặt đầu, do có vát
0
1
45


t: chiều cao của lưỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt t = 5
)(7
max
mmt 

b: chiều dài đoạn lưỡi cắt phụ để chuẩn bị cắt đứt b = 3  10(mm),
 chọn: b=5 (mm)
1
b

: đoạn vượt quá lấy bằng 1 (mm)

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
6
: góc nghiêng của đoạn lưỡi cắt đứt
0
15


 L
d
= L
g
+ a + c + b + b
1
= 28 + 4 + 2 + 5 + 1 = 40 mm.



3, Thiết kế dưỡng đo dữơng Kiểm:

Dưỡng do dùng để kiểm tra profin dụng cụ sau khi chế tạo . Kích thước
dang nghĩa của dưỡng bằng kích thước dang nghĩa của dao . Kích thước
dang nghĩa của dưỡng được quy định theo luật bao và bị bao giá trị các sai
lệch có thể lấy theo cấp chính xác 7 với miền dung sai H , h ( TCVN 2245 –
77) .

Dưỡng kiểm ding để kiểm tra dưỡng do .Kích thước danh nghĩa dưỡng
kiểm cũng dược quy định theo luật bao và bị bao , song dưỡng do dễ chế tạo
chính xác , khi đo bị mòn theo các phương , theo kinh nghiệm , người ta lấy
kích thước danh nghĩa dưỡng kiểm bằng kính thước dang nghĩa dưỡng đo .
Sai lệch lấy đối xứng , giá trị sai lệch có thể lấy theo cấp chính xác 6 với
miền dung sai J
s
, j
s
( TCVN 2245 – 77) .
Vật liệu dưỡng được chế tạo từ thép lò xo 65 là thép có tích chống
màI mòn cao , độ cứng sau nhiệt luyện đạt được 58 –65 HRC . Độ nhám các
mặt làm viẹc đạt khoảng Ra = 0,63 …0,32 ( độ bóng  = 8 … 9 ) các mặt
còn lại đạt Ra = 1,25 ( độ bóng  = 7 ).
Kích thước danh nghĩa của dưỡng phụ thuộc profin dao
.


4, Điều kiện kĩ thuật của dao:
+ Vật liệu dao thép gió P18, độ cứng sau nhiệt luyện: HRC 62 65.
+ Độ bóng dao thép gió: mặt trước và mặt sau  7, mặt tựa trên thân
dao <4.
+ Sai lệch góc mài sắc:
Góc sau  và 
1
là 1
0
Góc trước với

= 10

0
1
0

Góc nghiêng của đoạn lưỡi cắt đứt  =15
0
 2
0

Góc của đoạn lưỡi xén mặt đầu 
1
= 45
0
 2
0


+ Vật liệu làm dưỡng: Thép 65 là thép có tính chống mòn cao , độ cứng
sau nhiệt luyện đạt 62 – 65 HRC.
+ Độ nhám các bề mặt làm việc R
a
= 0,63
+ Độ nhám các mặt còn lại R
a
= 1,25

+ Chiều dày dưỡng 2,5  3 mm

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
7






PHẦN II


THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA



Đề bài : Thiết kế dao phay lăn trục then hoa để gia công trục then hoa sau:
kích thước then hoa D10

112

120x18

BàI làm: Ta chọn kiểu lắp ghép theo yếu tố đồng tâm D thì ta có bảng như
sau:

TT Yếu tố
định
tâm
Lắp ghép theo
yếu tố định tâm
Lắp
ghép
theo b
Chiều dài lỗ
chuốt L(mm)
Ghi chú
15 D H7/e6 F8/f7 0,95D Chiều dài trục
then hoa chọn
tuỳ ý
Kích thước cơ bản của then hoa

ZxdxD
(Z số răng)
b d1 a f r
Không nhỏ hơn

Kích
thước
danh
nghĩa
Sai lệch
giới hạn
Không lớn
hơn
TT

10x112x120

18

108,8 10,72 0,5 +0,2 0,5

Vậy kiểu lắp ghép then hoa là : D - 10x112x120
7 8
18
6 7
H F
e f


+ Dung sai lắp ghép kích thước danh nghĩa D: 120H7
35
0




, 120j
s
6
11
11







+ Dung sai lắp ghép kích thước danh nghĩa b: 18F8
43
16





, 18j
s
7
9
9






I. Các thông số trục then hoa dùng cho thiết kế dao
(Các kích thước trục then hoa dùng cho thiết kế dao)
1. Đường kính ngoài
D
e
= D
emax
- 2c

Trong đó:
Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
8
+ D
emax
là đường kính ngoài lớn nhất của trục then hoa, tức là bằng kích
thước đường kính ngoài danh nghĩa cộng với sai lệch giới hạn trên :
 D
emax
= 120 + 0,035 = 120,035 (mm)
+ c - chiều cao cạnh vát ( bán kính cung lượn r).
c = 0,5  D
e
= 120,035 - 2.0,5 = 119,035 (mm).

2. Đường kính trong
D
i
= D
imin
+ 0,25.D
i
(mm)
Trong đó:
+ D
imin

_đường kính trong của trục then hoa có kể đến sai lệch giới hạn
dưới D
imin
= 112 + 0 = 112 (mm)
+ D
i
= 0,035 - 0,02 = 0,015(mm)( D = Dung sai – sai lệch giới hạn );
 D
i
= 112 + 0,25.0,015 = 112,00375(mm).
3. Chiều dày răng B:
Kích thước răng:
8
18
7
F
js
có sai lệch (+0,043; +0,016)
B = B
min
+ 0,25B
Trong đó:
+ B
min
_ là chiều dày răng nhỏ nhất có kể cả sai lệch giới hạn dưới:
B
min
= 18 + 0,016 = 18,016 (mm)
+ B_ dung sai chiều dày then:
B = 0,043 – 0,016 = 0,027 (mm)

Vậy: B = 18,016 + 0,25.0,027 = 18,02275 (mm)
4. Góc Profin
k


+ Góc profin
k

tại 1 điểm trên profin là góc hợp bởi giữa bán kính và
profin tại điểm đó:
k
k
R
R
Sin
0



Trong đó:
+ R
0
bán kính vòng tròn nhận profin chi tiết làm tiếp tuyến

18,02275
0,160912
112,00375
k
Sin


 

5. Bán kính tâm tích vòng nguyên bản R
Bán kính vòng nguyên bản chi tiết R tức là bán kính vòng tròn lăn của trục
then hoa

2
2
2
2
0,75.
2.
R 59,5175 0,5 59,0175
18,02275
59,0175 0,75. 59,0173
2.59,5175
e
e
b
R
R
c
R


 
 
 
 
    

 
  
 
 

II. Xác định profin dụng cụ
Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
9
Đối với dao phay thô các trục then hoa lớn, Profin có thể được xác định
theo phương pháp vẽ, phương pháp này cho độ chính xác không cao. Do đó
profin của dao phay lăn trục then hoa được xác định theo phương pháp giải
tích.
Xác định profin dụng cụ theo cung tròn thay thế:
+ Điều kiện thay thế:
Bằng phương pháp giải tích, profin dụng cụ tìm được chính xác, nó có dạng
đường cong phức tạp, trong điều kiện có thể.
Đối với trục then hoa thoả mãn điều kiện:

Rh .2,0
1

_ có thể thay thế
Sau khi thay thế phải kiểm tra độ chính xác:

Trong đó:
h

1
_ chiều cao dao.
Khi định tâm theo đường kính ngoài thì h
1
được tính như sau:
h
1
= R-R
i
(mm)
Với: R = 59,0173 (mm)
R
i
=56,001875(mm)
 h
1
= 59,0173 – 56,001875 = 3,0154 (mm)
+ Kích thước profin thay thế:
Profin dụng cụ được đặc trưng bằng các thông số thay thế.
r
b
: bán kính của vòng tròn thay thế (ứng với R = 1) của profin dụng cụ.
x
b
, y
b
: toạ độ tâm của vòng tròn thay thế r
b

b: sai số do thay thế gây ra

+ Để tra được các thông số r
b
, x
b
, y
b
, b ở trong bảng dựa vào trị số góc
profin  trên vòng tròn tâm tích :

0
2.
b
Sin
R



Với : R = 59,0173 (mm), b
0
= 18,02275 (mm)

18,02275
0,15269
2.59,0173
Sin

  

Với h
1

 0,2.R
Vì h
1
= 3,0154 (mm), R = 59,0173 (mm)
Do  không trùng với 
b
nên lấy 
b
nhỏ sát  để tăng khả năng gia công đến
vòng đỉnh.
Tra bảng 26_Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học dao cắt ta được:

STT

Sin

Đối với chiều sâu rãnh trục then hoa
h =

0,12.R = 0,12.59,0173 = 7,082
y
b
x
b
r
b



30 0,153561 0,086707 0,444115 0,4525


0,00028
Tính lại bán kính tâm tích dụng cụ:
Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
10
0
2.
18,02275
58,6827 ( )
2.0,153561
b
b
b
b
R
Sin
R mm


 

+ Profin dụng cụ:
Bán kính vòng tròn thay thế:
R
t
= r

b
.R
b
= 0,4525 . 58,6827 = 26,554 (mm)
Toạ độ tâm vòng tròn thay thế :
x
t
= x
b
.R
b
= 0,444115 . 58,6827 = 26,0619 (mm)
y
b
= y
b
.R
b
= 0,086707. 58,6827 = 5,08820 (mm)
Trị số dung sai của b là:  = 0,027
 = 0,00028
Do đó 3.R.  =  3. 59,0173. 0,00028
Sai lệch profin lí thuyết so với vòng tròn thay thế:
t = b.R
b
=  0,00028. 58,67 =  0,001642 (mm)
Sau khi thay thế kiểm tra lại thêm điều kiện
B < 3.t
Ta thấy rằng điều kiện trên không thoả mãn, nên ta phải tính profin dụng cụ
bằng toạ độ điểm.

III. Kết cấu dao
1. Profin pháp tuyến.
Profin pháp tuyến của dao như 1 thanh răng bao gồm profin 1 lưỡi cắt,
profin của răng và chân răng… profin pháp tuyến được xác định bằng các
yếu tố sau:

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
11
2. Bước răng pháp tuyến(t
p
) : bằng bước vòng của chi tiết(t
c
) trên bán kính
tâm
tích R:
c
cp
Z
R
tt
2



Trong đó:

Z
c
số then của trục then hoa

2. .59,0173
37,08( )
10
p c
t t mm

   

3. Chiều dày dao :
R
Z
R
StS
c
ccp
.
2




Trong đó:
 góc chắn tâm chi tiết, chắn cung chiều dày răng (tính bằng Radian,
=2.),
S
c

chiều dài cung trên bán kính tâm tích chi tiết của then, được tính:
S
c
= .R = 2. .R
  =2. = 2.
18,02275
2.59,0173
= 0,30438;
với  là góc profin của chi tiết ứng với vòng lăn R,

2. .59,0173
0,30538.59,0173 19,05896( )
10
p
S mm

  


4. Chiều rộng rãnh răng: W
p

W
p
= t
p
- S
p
= 37,08 – 19,056 = 18,024 (mm)

5. Kết cấu chân răng:
Chân răng có cạnh vát
0
45
v

, như ở các đỉnh then.
Các kích thước chân răng bao gồm:
- Chiều sâu vát: h
v
=2.f = 2.0,5 = 1,0 (mm)
Với f cạnh vát ở đỉnh then ta chọn then hoa chữ nhật .
- Chiều sâu rãnh thoát đá u:
u = 1,5  3  chọn u = 1,5(mm)
- Chiều rộng rãnh thoát đá: v
v = t
p
– (S
d
+ 4.h
v
) = 37,08 – (18,024 + 4.1,0) =15,056 (mm)
Chân răng có thể vát từ đường tâm tích dụng cụ hoặc có thể vát từ một
điểm cách tâm tích dụng cụ một lượng h
e
:
max
120,035
59,0173 1,00( )
2 2

e
e
D
h R mm
    

6. Chiều cao Profin dao:
Phay trục then hoa định tâm theo đường kính ngoài :
h = h
1
+ h
2
=3,0154 + 1,5 = 4,5154 (mm)
Trong đó:
Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
12
+ h
1
: chiều cao đầu dao h
1
= 3,0154 (mm).
+ h
2
: chiều cao chân răng h
2
= h

v
+ h
e
= 1,0 + 0,5 = 1,5(mm) khi ta vát ở đỉnh
then tức ta chọn f = 0,5 .
Trên chiều cao h ta tiến hành hớt lưng mặt sau để tạo góc sau.
Chiều cao răng H = h +
2
1
KK 
+ r
Với r là bán kính lượn ở đáy rãnh thoát phoi lấy r = (1 4)mm
ta chọn r = 2,5 mm, Từ đó ta tính được H = 12 mm .


7. Các kích thước khác ta tra bảng 28 dựa theo t
0
:
Tính bước chiều trục t
0



Cos
t
t
p

0

Trong đó:
t
p
: Bước pháp tuyến của dao
: Góc nâng của đường vít trên đường kính trung bình tính toán D
tb
. Để đảm
bảo độ chính xác của chi tiết và đảm bảo tuổi thọ của dao cao. đường kính
trung bình được tính:
D
tb
= D – 2.h
1
–2
Với
D
e
: đường kính ngoài của dao D = 110 (mm)
h
1
: chiều cao dao: h
1
= 3,0154 (mm)
 D
tb
= 110 – 2.3,0154 –2 = 101,96 (mm)
: Hệ số.   0,125
Ta tính góc nâng:
37,08
0,11038

. .111,96
p
tb
t
Sin
D

 
  

0
37,08
37,09( )
(0,11038)
t mm
cos
 

Lấy theo tiêu chuẩn: t
n
= 38 mm,Tra bảng thông số dao phay định hình.
ta có các thông số sau của dao phay :

+ Đường kính ngoài của dao phay : D = 110 mm
+ Đường kính lỗ dao : d = 32 mm
+ Chiều dài của dao phay : L = 100 mm
+ Chiều dài lỗ định vị : L
1
= (0,24 – 0,33) L lấy là 30 mm
+ Đường kính vành gá của dao : d

2
= 50 mm
+ Chiều dài mặt gá của lỗ : l = 28mm
+ Số răng dao phay : Z = 12 răng
+ Kích thước rãnh then trong lỗ :
d = 32 mm ta có sai lệch d = 32
+0,027

b = 8
+0,10
+0,30

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
13
t’ = 34,8
+0,62
, p = 0,8
+ Lượng hớt lưng lần thứ nhất: K = 4
Lượng hớt lưng lần thứ hai: K
1
= 6
+ Góc trước: chọn bằng 0
0
,để bảo đảm độ chính xác gia công.
Góc sau: lấy α = 10
0

Góc rãnh thoát phoi( ) cần chọn đủ lớn để đủ không gian thoát phoi, đủ
thời gian để lùi dao khi tiện và mài hớt lưng, thông thường  = 30
0
.
Góc nâng của đường vít trên đường kính trung bình tính toán: 
sin  =
tb
p
D
t

trong đó D
tb
= D – 2h
1
– 2.K.
D
tb
=110 - 2.3,0154 - 2.4,5.0,125 = 102,84 mm
tính ra ta có sin = 0,1045   = 6,0
0


IV- Điều kiện kỹ thuật .

- Vật liệu làm dao thép gió P18 độ cứng sau khi nhiệt luyện HRC 62  65
Dao phay có 2 cấp chính xác.
+ Cấp A để gia công tinh
+ Cấp Б để gia công thô, có chứa lượng dư mài trục then hoa.

- Độ chính xác của dao được kiểm tra theo các yếu tố kết cấu của dao và
theo mẫu (vành then hoa) được cắt bằng dao phay.
- Độ không chính xác của các yếu tố kết cấu của dao cấp chính xác A không
được vượt qúa các trị số cho trong bảng.
Với t
p
= 37(mm), Tra bảng ta được :

TT Các thông số cần kiểm tra Sai lệch giới hạn, mm
khi bước răng đo trong
tiết diện pháp tuyến
mm
10

20
1 Sai lệch bước chiều trục

0,015
2 Sai lệch tích luỹ giới hạn của bước trên chiều dài hai
bước

0,015
3 Độ đảo hướng kính theo đường kính ngoài của dao
phay
0,025
4 Sai lệch giới hạn của mặt trước (của rãnh thoát
phoi) theo phương hướng kính trên chiều cao profin
răng
0,050
5 Sai lệch giới hạn bước vít của bề mặt trước của răng

(của rãnh thoát phoi)

0,080
6 Sai lệch tích luỹ giới hạn của bước vòng 0,080
7 Hiệu số giới hạn của các bước vòng kề nhau 0,06
Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
14
8 Hiệu số khoảng cách từ đỉnh răng đến trục dao phay
phân bố theo rãnh thoát phoi
0,020
9 Độ đảo hướng kính vành gờ 0,020
10 Độ đảo mặt đầu của vành gờ 0,015

- Độ nhám mặt trước, mặt sau, mặt đầu của gờ lấy theo
R
a
 0,63 mặt ngoài của gờ
R
a
 1,25 mặt dễ định vị.
- Kích thước và dạng profin dao phay được kiểm tra bằng cách đo vành then
hoa do dao phay cắt ra. Nếu kích thước vành then hoa nằm trong phạm vi
dung sai coi như dao có độ chính xác đạt yêu cầu.
- Sự xê dịch mặt bên của then so với trục đối xứng của then (đi qua tâm chi
tiết nhỏ thua
2

1
dung sai chiều rộng then. Độ thẳng của then nhỏ thua
3
2

dung sai chiều rộng then).

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
15

PHẦN III.


TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ TRỤ THEN HOA


Tính toán thiết kế lỗ trụ then hoa với các kích thước:
Đường kính ngoài: DH7 = 120
+0,054
Đường kính trong: dH11 = 112
+0,220
Chiều rộng then:



0,016
0,043
8 18bf

Chiều dài chuốt: 0,95D = 114
Lỗ then: z = 10
Định tâm theo đường kính D.
Sử dụng máy chuốt:
5207



1.
Hình dạng lỗ chuốt then hoa vuông:

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
16


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.

3. Chọndao:


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 P15.


4. Thiết kế phần răng và sửa đúng:

4.1: Cấu tạo dao chuốt:

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

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
17


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.


4.2. Tính lượng dư gia công:

- Lượng dư gia công khi chuốt lõ 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:
A = (D
max
– d
min
)/2


Với:
D

max
= D
DN1
+ SLT;
d
min
= d
DN2
+ SLD;
D
DNi
= 120
+0,054

d
DN2
= 112
+0,220
Như vậy D
max
= 120 + 0,054 = 120,054 mm
d
min
= 112 + 0,00 = 112 mm
A = (D
max
– d
min
)/2 = (120,054 – 112)/2 = 4,027 mm

5. Tính toán các thông số của dao chuốt:

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 (3.3.1), với vật liệu gia công là thép cacbon và thép
ít hợp kim, ta chọn được: Sz = 0,1.
- Các răng cắt chuốt bao gồm:
+ Răng cắt thô: phần cắt thô có lượng dư không đều Sz = 0,1 để cắt hết
phần thô.
+ Răng cắt tinh: Phần cắt tinh bao gồm 3 răng có lượng dư giảm dần lượng
cắt tinh chuẩn bị cho các răng sửa đúng.
Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
18
S
1
z
= 0,6.S
z
= 0,6.0,1 = 0,06.
S
1
z
= 0,4.S

z
= 0,4.0,1 = 0,04
S
1
z
= 0,2.S
z
= 0,2.0,1 = 0,02
+ Răng sửa đúng có lượng nâng là 0, với số răng sửa đúng là 5 răng.
Đường kính sửa đúng là đường kính cắt tinh cuối cùng.
Lượng dư cắt tinh được tinh theo công thức:
A
1
=


Ztinh
S
0,06 + 0,04 + 0,02 = 0,12 mm
5.2 Kết cấu răng và rẵnh:

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 cacbon thấp và ít hợp kim, có độ dẻo khá
cao do vậy khi chuốt tạo ra phoi dạng dây nên rãnh được thiết kế có

dạng lưng cong để chứa phoi.
Dạng răng và rãnh được đặc trưng bởi các thông số sau:
t : bước răng.
h: chiều cao rãnh
f: cạnh viền
b: chiều rộng lưng răng
r,R: bán kĩnh rãnh



: Góc sau.


: góc trứơc.



Xác định từng thông số:
Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
19
- Bước răng t và chiều sâu rãnh được tính toán thiết kế sao cho đủ không
gian chứa phoi. Nếu xem gần đúng rãnh thoát phoi như hình tròn có đường
kính d thì rãnh có diện tích là:
F =
4
.

2
d


Diện tích của phoi cuốn trong rãnh là: F
r
= L.S
z

Trong đó:
L: Chiều dài của chi tiết.
S
z
: Lượng nâng.
Để phoi được cuốn hết vào trong rãnh chứa phoi thì cần phải có điều kiện:

1
4
.
2
 k
SL
h
F
F
zr
h


Như vậy:

kSLh
z
13,1

Theo bảng tra (4.3.3) với vật liệu gia công là thép cacbon thấp và ít hợp
kim, ứng với lượng nâng S
z
= 0,1, và dạng lưng cong thì ta chọn được K=3.

1,13. . . 1,13. 114.0,1.3 6,6
z
h L S k mm
  

Lây chiều cao rãnh chứa phoi theo tiêu chuẩn: h = 7mm
+ Bước răng t được chọn theo chiều dài chi tiết gia công:

(1,25 1,5). (1, 25 1,5). 114 (13,34 16)
t L     

Tuy nhiên để đảm bảo chuốt êm, định tâm và định hướng tốt số răng đồng
thời tham gia cắt phải đảm bảo:
2 8
L
t
 
ta chọn t = 20mm
+ Kiểm tra số răng cắt lớn nhất:
0max
114

1 7
20
Z
  

Như vật dao chuốt thiết kế đảm bảo tính định hướng tốt.
+ Chiều rộng cắt răng:
b = (0,3

0,35).t = 6,0

7,0. Ta chọn b = 6,5 mm
+ Bán kính lưng răng:
R = (0,65

0,7).t = 13

14. Ta chọn R = 14 mm
+ Bán kính đáy răng:
r = (0,5

0,55).h = 3,5

3,85. Ta chọn r = 3,5 mm
Để tăng thêm tuổi bền của dao, mặt sau được mài thêm cạnh viền f. Giá trị
của cạnh viền như sau:
- ở răng cắt lấy f = 0,05mm
- 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 (4.3.3b) ta có được giá trị.

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

+ Góc sau

được yêu cầu chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm
đường kính sau mỗi lần mài lại, để làm tăng tuổi thọ của dao ta chọn:
+ ở đầu răng cắt thô:

= 3
0

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
20
+ ở đầu răng cắt tinh:

= 2
0

+ ở đầu răng sửa đúng:


= 1
0

+ Profin mặt đầu:
- Do chiều rộng then là 8, là loại rãnh tương đối lớn nên nên ta cần
phải thiết kế thêm rãnh chia phoi.
- 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
00
1
32 

.
- 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.

6. Số răng dao chuốt và đường kính răng dao.


- Lượng dư gia công A = 4,027
- Lượng dư gia công tinh A
tinh
= 0,12
- Lượng dư gia công thô: A
thô
= A – A
tinh
= 4,027 – 0,12 = 3,907mm

Số răng cắt thô:

3,907
39,07
0,1
tho
tho
z
A
Z
S
  
răng.
Như vậy lượng dư mà răng cắt thô cắt thực tế là: 39.0,1= 3,9.
Lượng dư cắt thô còn lại là 3,907 – 3,9 = 0,007 < 0,015 ta có thể cho vào
răng cắt thô đầu tiên. Mặc dù vậy ta vẫn phải thêm một răng cắt thô ban
đầu dùng để cắt bavia do nguyên công trước để lại nếu có. Do vậy tổng số
răng cắt thô sẽ là:
S = 39 +1+ 1 = 41 răng.

+ Tính đường kính của răng cắt thô:
- Do q = 0,007 mm < 0,015mm, nên ta có D
1
= d
min
= 112,00 mm.
- D
2
= D
1

+ 2.q = 112,014 mm
D
i
= D
i-1
+ 2.S
z
. Với i = 3

40
Thay số vào ta có:
D
3
= D
2
+

2.S
z
= 112,014 + 2.0,1 = 112,214 (mm)
D
4
= D
3
+ 2.S
z
= 112,214 + 2.0,1 = 112,414 (mm)
D
5
= D

4
+ 2.S
z
= 112,414 + 2.0,1 = 112,614 (mm)
D
6
= D
5
+ 2.S
z
= 112,614 + 2.0,1 = 112,814(mm)
D
7
= D
6
+ 2.S
z
= 112,814 + 2.0,1 = 113,014(mm)
D
8
= D
7
+ 2.S
z
= 113,014 + 2.0,1 = 113,214(mm)
D
9
= D
8
+ 2.S

z
= 113,214 + 2.0,1 = 113,414(mm)
D
10
= D
9
+ 2.S
z
= 113,414 + 2.0,1 = 113,614(mm)
…
D
41
= D
40
+ 2. S
z
= 119,814

Đường kính răng cắt tinh:
D
42
= D
41
+ 2.S
1
= 119,814 + 2.0,06 = 119,934 (mm)
Đồ án môn học thiết kế dao

Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
21
D
43
= D
42
+ 2.S
2
= 119,934 + 2.0,04 = 120,014 (mm)
D
44
= D
43
+ 2.S
3
= 120,014 + 2.0,02 = 120,054 (mm)
Đường kính răng sửa đúng:
D
sđ
= 120,054




Với

là lượng lay rộng hay co của bề mặt lỗ sau khi chuốt. Trị số

phu
thuộc vào tính chất của vật liệu gia công, chất lượng chế tạo dao chuốt, độ

mòn của lưỡi cắt, chiều dày phoi và các yếu tố công nghệ khác. Hệ số


được xác định bằng thực nghiệm.
Trong trường hợp này ta lấy giá trị

= 0,07

7. Kiểm tra độ bền của dao chuốt:

Sơ đồ chịu lực: Mỗi răng của dao đều bị chịu hai lực thành phần tác dụng.
+ Thành phần hướng kính: F
y
hướng vào tâm của dao, tổng các lực F
y
của
răng dao chuốt sẽ bị triệt tiêu.
+ Thành phần lực dọc trục P
z
song song với trục của chi tiết, tổng hợp các
lực P
z
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:



)/(400350
.

.4.4
2
mmN
D
p
F
p
k
b
i
k
b





Trong đó:
+ D
1
: Đường kính răng đầu tiên.
+ P: Lực tổng hợp khi chuốt, P = p.B.Z
0
.K
với:
p: là lực cắt trên một đơn vị chiều dài, phụ thuộc vào vật liệu của chi tiết
gia công.
Với vật liệu là thép cacbon thấp và ít hợp kim ta tra bảng (III.11) ta có
q = 300(KG/mm
2

)
k: hệ số hiệu chỉnh ma sát khi cắt k = 0,93

B: tổng chiều dài lưỡi cắt trên vành răng. B = b.Z
o
= 18.10 = 180
Vậy: P =300. 180.18. 0,93 = 903960 N
2
2 2
4. 4. 4.903960
91,75( / )
. .112
k
b
i
p p
N mm
F D

 
   
< 350 N/mm
2
.
Như vậy ta thấy dao đủ điều kiện bền.

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 hoá, theo bảng (4.4.1)
+ Kiểm tra độ bền của đầu kẹp:
Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
22



)/(400350
.
.4.4
2
mmN
D
p
F
p
k
b
i
k
b





  
'
1
4.903960
53, 6
3,14.400
D mm

+ Phần cổ dao và côn chuyển tiếp: D
2
= D
1
– 2 = 75mm
Lập được bảng số liệu của phần cổ dao và cổ lỗ: Tra bảng III/24 ta được
các thông số sau:

Đầu kẹp Cổ đỡ phía sau
D
1
D’
1

d f a

a
1

b

e l

1

D
6

e
7

f
1

f
2

100 75 8 12 32 40 2 18 150 60 14 8 8

+ Chiều dài L
2
của phần cổ dao được tính từ điều kiện gá đặt:
L
2
= L
g
- L
3
= (L
h
+ L
m
+ L

n
) - L
3
(mm)
Với:
L
h
: Chiều rộng khe hở L
h
= 10 (mm)
L
m
: chiều dày thành máy L
m
: 100 (mm)
L
b
: Chiều dày bạc gá L
b
: =16 (mm)
L
3
chiều dày phần côn chuyển tiếp, L
3
= 0,5.D
1
= 0,5 .112 = 56 (mm)
Như vậy: L
2
= 10 + 100 + 16 – 56 = 70(mm)

+ Phần đinh hướng trước:
D
4
= D
min
= 112 (mm)
L
4
= (0,8

1).L
ct
= (0,8

1).114 = 91,2

114mm, ta chọn L
4
= 100 (mm)
+ Chiều dài phần răng cắt thô:
L
5
= t.Z
thô
= 20. 40 = 800 (mm)
+ Chiều dài phần răng cắt tinh và sửa đúng:
L
6
= t. Z = 14.10 = 140 (mm)
+ Đường kính phần dẫn hướng phía sau D

7
lấy bằng đường kính răng sửa
đúng với sai lệch f
7
.
L
7
= (0,5

0,7).L
ct
= (0,5

0,7).114 = 57

79,8 (mm),
ta chọn L
7
= 60mm
+ Tổng chiều dài của dao:
Chiều dài của dao phải nhỏ hơn hành trình máy và nhỏ hơn 30.D
max
.
L = L
1
+ L
2
+ L
3
+ L

4
+ L
5
+ L
6
+ L
7

= 150 + 70 + 56 + 100 + 800 + 140 + 60 = 1376mm


9 . Lỗ lâm:
Lỗ lâm dùng trong chế tạo dao, dùng trong trường hợp mài sắc lại. Lỗ lâm
có bề mặt côn 120
0
bảo vệ để cho mặt côn làm việc 60
0
không bị xây xát.
Khi đó tra bảng (4.9) ta được thông số kích thứơc của lỗ lâm như trên hình
vẽ.

Đồ án môn học thiết kế dao



Sinh viên thực hiện: Phạm Minh Ngọc _ Lớp:TC – CTM – K41
23
10. Yêu cầu kỹ thuật của dao:
Vật liệu:
Vật liệu phần cắt: P18.

Vật liệu phần đầu dao: Thép 45.
Độ cứng sau khi nhiệt luyện:
Phần cắt và phần định hướng phía sau HRC 6265.
Phần định hướng phía trước HRC 6062.
Phần đầu dao HRC 4047.
Độ nhám:
Trên cạnh viền của răng sửa đúng không lớn hơn
0,25
.
Mặt trước, mặt sau của răng, mặt côn làm việc trong lổ tâm, phần định hướng
không thấp hơn
0,5

Mặt đáy răng, đầu dao, côn chuyển tiếp các rãnh chia phoi không lớn hơn.
1
Các mặt không mài không lớn hơn.
2
Sai lệch lớn nhất của đường kính ,các răng cắt không vượt quá trị số -0,008.
Sai lệch cho phép đường kính của các răng sửa đúng và các răng cắt tinh không
vượt quá trị số+0,025.
Độ đảo:

Độ đảo tâm theo đường kính ngoài của răng sửa đúng, răng cắt tinh, phần định
hướng sau không vượt quá trị số dung sai của đường kính. Độ đảo phần còn lại của
dao trên mỗi 100mm chiều dài không vượt quá trị số 0,006.
Độ sai lệch góc cho phép không vượt quá:

Góc trước 2
0
.

Góc sau của răng cắt 30
’
.
Góc sau của rãnh 30
’
.

Góc sau của răng sửa đúng 15
’
.



Tài liệu tham khảo:

1. “Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt” - Tập1, Tập 2 - ĐHBK 1977
2. “Hướng dẫn làm bài tập dung sai” – Ninh Đức Tốn 2001
3. Bài giảng “Thiết Kế Dụng Cụ Cắt Kim Loại”
4. Bài giảng “Thiết kế dụng cụ công nghiệp”
5.
Sổ tay công nghệ chế tạo máy - ĐHBK