Nguyên lý cắt : THIẾT KẾ DAO TIỆN THÔNG DỤNG part 1 pps

§Bài 2- THIẾT KẾ DAO TIỆN THÔNG DỤNG

I. Đặc điểm, công dụng và phân loại dao tiện:
Dao tiện là loại dụng cụ cắt được dùng phổ biến nhất trong ngành cắt
gọt kim loại. Nó làm việc thường gặp trên các loại máy tiện, máy bào, máy
xọc, máy rơ von ve, máy doa, máy tiện tự động, bán tự động và một số máy
khác nữa.
Dao tiện được dùng phổ biến, trong nhiều lãnh vực, nên chúng có
nhiều dạng khác nhau về kết cấu và thông số hình học.
Về kết cấu chung, dao tiện thông dụng là một loại dao đơn, phần trực
tiếp tạo ra phoi gồm một lưỡi cắt chính, một hoặc hai lưỡi cắt phụ. Khi làm
việc, dao được coi là một dầm chòu uốn bởi lực

P
Z
. Do đó, khi tính toán chủ
yếu tính về kết cấu thân dao và thông số hình học phần cắt.
Dao tiện có thể phân chia ra các loại chủ yếu sau :
+ Theo kiểu máy : có dao tiện, dao bào, dao xọc, dao tiện đònh hình,
dao tiện cho máy tự động,
+ Theo dạng gia công : dao tiện phá, dao tiện mặt đầu, dao cắt đứt,
dao tiện rãnh, dao tiện lỗ, dao tiện đònh hình, dao tiện ren,v.v
+ Theo tính chất gia công : dao tiện thô, dao tiện tinh, dao tiện rộng
bản,
+ Theo kết cấu đầu dao : dao đầu thẳng, dao đầu cong.
+ Theo phương chạy dao : dao trái, dao phải, dao hướng kính, dao
tiếp tuyến,
(Xem lại hình dáng các loại dao tiện trong phần dao tiện)
II. Kích thước, kết cấu thân dao:
1- Vật liệu làm thân dao:
Thông thường phần thân dao và phần gá đặt dao được chế tạo cùng

một loại vật liệu, gọi chung là vật liệu làm cán dao. Theo kinh nghiệm thì
hầu hết các loại dao chế tạo có phần cắt và phần cán riêng, thì vật liệu
phần cán dao được chế tạo bằng thép 45 hoặc thép 40X, nhằm bảo đảm độ
bền và độ cứng vững tốt.
2- Kết cấu thân dao:
Cần thiết phải xác đònh kích thước tiết diện của thân dao để bảo
đảm cho dao làm việc an toàn. Khi chọn kết cấu thân dao phải bảo đảm các
yêu cầu sau :
- Đủ độ cứng vững để tránh bò biến dạng khi có các lực tác dụng.
- Gá kẹp dễ dàng, đònh vò tốt.
Tiết diện thân dao thường là chữ nhật, vuông, tròn, đa giác Thân dao
chữ nhật dễ gá đặt, có sức bền uốn tốt. Thân dao tròn dễ chế tạo, khó gá
đặt, sức bền chống uốn kém, thường dùng cho tiện lỗ, tiện ren trong
Khi tính toán tiết diện thân dao, ngưới ta dựa vào lực cắt chính

P
Z
, độ
nhô của đầu dao ra khỏi ổ gá dao và vật liệu làm cán dao.
Lực cắt

P
Z
có thể được tính:
P
Z
= P . f (N)
Với:  P: lực cắt đơn vò (N/mm
2

)
 f: tiết diện lớp cắt (mm
2
)
Hoặc tính

P
Z
khi tiện theo giáo trình nguyên lý cắt (xem lại các phần
trước)
Lực

P
Z
gây ra moment uốn tại tiết diện nguy hiểm :

Sơ đồ về lực

P
Z
tác dụng lên dao tiện.
Từ sơ đồ trên, ta có thể tính được moment uốn của dao khi cắt :
M = P
Z
. l (Nmm)
L
B
H
Pz
Chi tiết

Dao tiện
Với : 

P
Z
: lực cắt chính (N)
 l : chiều dài đầu dao nhô ra khỏi ổ dao (mm)
Để dao không bò gãy, thì moment cần thiết của dao phải nhỏ hơn
moment uốn cho phép [M] :
M  [M] = W. []
u

Với :  W :moment chống uốn (mm
3
)
 []
u
:ứng suất uốn cho phép (N/mm
2
)
Từ đây có thể tính được moment chống uốn. Lấy giá trò cực đại W bằng :
W =
M
u
[ ]
=
P
l
Z
u

.
[ ]
(mm
3
)
Mà moment chống uốn lại tùy thuộc vào tiết diện mỗi mặt cắt :
+ Đối với thân dao có tiết diện hình chữ nhật :
W =
BH
2
6
=
P
l
Z
u
.
[ ]


BH
2
=
6
.
.
[ ]
P
l
Z

u


Thông thường người ta lấy : H = 1,6 B (mm) , nên :
B.(1,6.B)
2
=
6
.
.
[ ]
P
l
Z
u




B =
6
2 56
3
. .
, .[ ]
P l
Z
u

(mm)

Với :  B : chiều rộng tiết diện cán dao (mm).
 H : chiều cao tiết diện cán dao (mm).
 []
u
: ứng suất uốn cho phép (N/mm
2
).
+ Đối với thân dao có tiết diện vuông :
W =
B
3
6
=
P
l
Z
u
.
[ ]



B =
6
3
. .
[ ]
P l
Z
u


(mm)
Với : . B : cạnh tiết diện thân dao (mm)

+ Đối với thân dao có tiết diện tròn :
W =
.d
3
32
= (
d
3
10
) =
P
l
Z
u
.
[ ]



d =
32
3
. .
.[ ]
P l
Z

u
 
(mm)
Với d : đường kính thân dao (mm)
Các công thức trên, có thể dùng để tính toán hoặc kiểm tra kích
thước và độ bền của dao tiện. Khi tính, ta bỏ qua các lực

P
Y
,

P
X
nên các
công thức trên tính gần đúng.
Khi thiết kế dao, ngoài việc tính toán như trên, người ta còn có thể
chọn kích thước thân dao tiện căn cứ vào lớp phoi cắt hoặc chiều cao tâm
máy :
KÍCH THƯỚC

VẬT LIỆU MŨI DAO

THÂN DAO (mm)

HP KIM CỨNG

THÉ
P GIÓ

CHỮ NHẬT

VUÔNG

DIỆN
TÍCH
CẮT
(mm)
CHIỀU
SÂU
CẮT
(mm)
DIỆN
TÍCH
CẮT
(mm)
CHIỀU
SÂU
CẮT
(mm)
10 x 16

12

-

-

1,5

3

12 x 20

16

-

-

2,5

4

16 x 25

20

4

6

4

5

20 x 30

25

8

10

6

6

25 x 40

30

10

13

9

7

30 x 45

40

25

18

16

8

40 x 60

5
0

40

25

25

12

50 x 80

65

60

36

-

-


Chú thích

:

-

Các trò số cho trong bảng là trò số lớn nhất.

- Các trò số này nên dùng cho dao tiện với  = 45
0
và cắt
thép có 
b
 750 N/mm


GÁ DAO

TIẾT
DIỆN
CHIỀU CAO TÂM MÁY (mm)


THÂN
DAO
150

180 
200
260

300

350 

400
TRÊN Ổ

CHỮ
NHẬT
12 x 20

12 x 20

16 x 25

20 x 30

25 x 40

4 DAO

VUÔNG

16

16

20

25

30

TRÊN

CHỮ
NHẬT
12 x 20

16 x25

20 x 30

20 x 30

25 x 40

BÀN
DAO
VUO
ÂNG

16

20

25

25

30

III. Vật liệu và thông số hình học phần cắt:
1 - Chọn vật liệu phần cắt:

Tùy thuộc vào vật liệu gia công và yêu cầu độ chính xác gia công, mà
chọn vật liệu phần cắt của dao cho phù hợp. ( xem lại phần vật liệu làm
dao ).
2 - Các thông số hình học phần cắt:
Các thông số hình học phần cắt của dao, có ảnh hưởng rất lớn đến
quá trình cắt kim loại như : nhiệt cắt, lực cắt, độ mài mòn, chất lượng bề
mặt và năng suất gia công,
Xác đònh các thông số hình học phần cắt của dao bao gồm : việc xác
đònh vò trí, hình dáng các mặt trước, mặt sau của dao đối với mặt đáy, trò số
các góc độ của dao và hình dáng lưỡi cắt,v.v
1-/ Thiết kế hình dáng mặt trước của dao:
Mặt trước dao tiện đơn thường có hai dạng : mặt trước phẳng và mặt
trước cong:
Mặt trước phẳng, dùng để gia công vật liệu cứng và dòn; mặt trước cong,
dùng để gia công vật liệu dẻo, mềm, hay cứng vừa.
Trên mặt trước còn có cạnh viền f, để làm tăng sức bền của lưỡi cắt.
Thường f = ( 0,2  1) mm , tùy theo lượng chạy dao S , nếu S  0,25 mm thì
không làm f.
+ Dao thép gió : đặc trưng sức bền uốn cao, dễ mài sắc, chòu được nhiệt
độ không cao.
- Mặt trước phẳng,  = 0
0
: ứng dụng cho các dao tiện đònh hình, có hình
dáng phức tạp.
- Mặt trước phẳng,  > 0
o
, không có cạnh viền : dùng để gia công thép

cán, thép đúc, thép dụng cụ, gang, v.v có 
b
 8 N/mm
2
, HB  220 (  =
10
0
 16
0
).
- Mặt trước phẳng, có cạnh viền : dùng để gia công vật liệu tương đối
cứng : thép có 
b
 800 N/mm
2
, HB > 220, vật liệu dòn như gang, đồng
thanh,
f = (0,2  0,3) mm : gia công tinh.
f = (0,8  1) mm : gia công thô.
- Mặt trước cong, không có cạnh viền : dùng để gia công vật liệu dẽo,
có bước tiến nhỏ, chiều dày cắt a < 0.2 mm.
- Mặt trước cong, có cạnh viền, 
f
= 0  5
0
,  = 3
0
 25
0
, R = 3  18

(mm). Dùng để gia công các loại thép dẽo có 
b
 800 N/mm
2
, kim loại
màu, dẽo, hợp kim nhẹ.
+ Dao hợp kim cứng: có đặc trưng : chòu được nhiệt độ cao, dòn, chòu va
đập kém, khó tạo được lưỡi sắc.
- Mặt trước phẳng, với góc trước dương,  = 10
0
 28
0
: gia công
nhôm, hợp kim đồng, ê bô xít, gang xám, đồng thanh, thép có 
b
 800
N/mm
2
.
- Mặt trưóc phẳng, với góc trước âm,  = - 5
0
: gia công thép cán,
thép đúc, có 
b
 800 N/mm
2
, gia công có va đập, trong điều kiện hệ
thống công nghệ cứng vững.
- Mặt trước phẳng, có cạnh viền, f = (0,2  4) mm, 
f

= 0 ,  = 6
0

10
0
: gia công gang dẽo, thép đúc có 
b
 800 N/mm
2
, cũng có thể 
b
 800
N/mm
2
trong trường hợp hệ thống công nghệ khá cứng vững.
- Mặt trước cong, vát cạnh,  = - 5
0
 -10
0
; vết cong lõm có R = (2 
6) mm, b = (2  2,5) mm, h = (0,1 0,5) mm để cuốn phoi và bẻ phoi.
Dùng để gia công vật liệu có 
b
 (700  1000 ) N/mm
2
.
f
f
B
R


f


f

Mặt phẳng có vát
Mặt cong có vát
Mặt phẳng không vát
Tiện thép
Tiện thép (rãnh để uốn phoi)
Tiện gang, thép chòu nhiệt