ĐỒ ÁN MÔN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Thuyết minh đồ án môn Thiết kế Dụng Cụ Cắt

Thiết kế Dao tiện định hình
Tính toán và thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết nh hình
vẽ. Vật liệu gia công A30 với b = 600N/mm2 trên máy tự động, phôi thanh
đợc gia công có chuẩn.

1. Phân tích chi tiết:
-

Chi tiết trên đợc làm từ vật liệu A30 với b = 600N/mm2.

-

Chi tiết bao gồm các loại bề mặt sau: mặt trụ, mặt côn, mặt đầu.

-

Độ chênh lệch đờng kính tmax =

Dmax Dmin 60 30
=
= 15 mm (không
2
2

quá lớn).
-

Trên chi tiết có mặt đầu (mặt phẳng), ở đây góc prôfin chi tiết = 0, do
đó góc sau của dao trong tiết diện pháp tuyến N = 00.

2. Chọn loại dao:


ở chi tiết này có thể dùng dao lăng trụ hay dao đĩa đều đợc cả. Song,
prôfin chi tiết không quá phức tạp nên ta chọn dao lăng trụ sẽ hợp lý hơn.
Căn cứ vào chiều sâu t max của chi tiết (tmax = 15 mm) tra bảng 3.2a, ta sẽ
có cỡ dao 5, với các kích thớc cơ bản của dao nh sau (mm):
B = 35, H = 90, E = 10, A = 40, F = 25, r = 1, d = 10, M = 44,846.
3. Chọn cách gá dao:
Dao đợc chọn theo cách gá thẳng là hợp lý, ở lỡi cắt gia công mặt phẳng
(mặt đầu), cần làm góc nghiêng 1 = 20, để giảm ma sát ( khi gia công ).
4. Chọn thông số hình học dụng cụ:
Điểm cơ sở là điểm đợc chọn ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp nhất
điểm cơ sở là điểm 1.
a. Chọn góc trớc : góc trớc có thể chọn căn cứ vào vật liệu gia công
(b=600N/mm2), theo bảng 3.4 = 20 ữ 250. Sự chênh lệch đờng kính
không lớn nên ta chọn = 220.
b. Chọn góc sau : Đối với dao lăng trụ góc sau nên chọn = 12ữ150
= 120.
5. Tính toán thiết kế dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng:
Sơ đồ tính toán và công thức tính toán theo bảng 3.5.1:
A = r1.sin

B = r1.cos

sink = A / rk

k = ck B

ck = rk.cosk
Trong đó:

Hk = k.cos( + )

r1: Bán kính chi tiết ở điểm cơ sở.
Rk: Bán kính chi tiết ở điểm tính toán.


, : Góc trớc, góc sau ở điểm cơ sở 1 đã chọn ở trên.

1

2

3

4

5

6

7

A

5.619

5.619

5.619

5.619

5.619

5.619

5.619

k

22

22

13.5400

11.1720

11.1720

14.7980

16.3170

Ck

13.908

13.908

23.333

28.450

28.450

21.270

19.194

B

13.908

13.908

13.908

13.908

13.908

13.908

13.908

k

0

0

9.425

14.542

14.542

7.362

5.286

Hk

0

0

7.813

12.056

12.056

6.103

4.382

6.Các kích thớc của phần phụ:
a = b = 1.5 mm
= 300
Lc = 52 mm
Ld = 59.5 mm

7. Thiết kế dỡng:


Thiết kế dao phay Định hình
Tính toán và thiết kế dao phay định hình ( > 0) để gia công vật liệu
thép 40 b= 500N/mm2. Các mặt I và II không gia công.

1. Phân tích chi tiết và chọn dao
Chi tiết có dạng rãnh , có profile phức tạp bao gồm các đoạn thẳng và
cung tròn . Vì vậy ta chọn dao phay hình hớt lng , là loại dao phổ biến dùng để
gia công các chi tiết định hình . Với dạng profile phức tạp nh vậy ta chỉ hớt lng
dao 1 lần , tức là không mài lại mặt sau sau khi đã nhiệt luyện . Để giảm nhẹ
lực cắt ta chế tạo dao có góc trớc dơng ( > 0 ) . Vì chiều cao profile lớn nhất
hcmax = 6,48 mm, chiều rộng rãnh l = 15mm, ta nhận thấy rằng kết cấu của lỡi
cắt đủ cứng vững do đó ta chế tạo dao có đáy rãnh thoát phoi thẳng.
Vậy để gia công chi tiết này ta chế tạo dao là dao phay định hình hớt lng
1lần, có góc trớc dơng, đáy rãnh thoát phoi thẳng.


2.Tính toán profile dao trong tiết diện chiều trục
Sơ đồ tính toán

a

R

Ri

Od





Profile chi tiết
F


h ci

i
h di

E
G

i'



T

Profile dao

Ta cần xác định chiều cao profile dao trong tiết diện chiều trục
- Các thông số trên sơ đồ
- Góc trớc .
Theo 2-5:5[2]: Vật liệu : Thép 40, ứng suất bền : b = 500N/mm2
Ta chọn đợc góc trớc = 100(ứng với dao cắt tinh);Góc sau = 120
Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết hcmax = 6,48 mm
Bán kính đỉnh dao R theo 9-5:16[2] ta có R = 40 mm
Dựng profile dao bằng đồ thị
Xét điểm i trên chi tiết , để gia công đợc điểm i thì phải có một điểm i tơng
ứng thuộc profile chi tiết . Ta xác định điểm i đó nh sau
Từ điểm i trên profile chi tiết dóng ngang sang phía dao cắt đờng OT tại E . Lấy
O làm tâmquay một cung tròn có bán kính OE cắt vết mặt trớc tại F . Vẽ đờng
cong hớt lng acsimet qua F cắt OT tại G . Từ G dóng đờng ngợc lại phía chi


tiết , từ điểm i thuộc profile chi tiết hạ đờng thẳng vuông góc xuống đờng cắt
đờng tại i ta đợc điểm i là điểm trên profile dao dùng để gia công điểm i
trên profile chi tiết.
Theo sơ đồ ta có
hdi = GT = ET- EG = hdi EG
EG chính là độ giáng của đờng cong hớt lng acsimet ứng với góc ở tâm
Ta có EG=

KZ

2

a R sin
Mà = i - , trong đó Sin i = R = R h

i
ci
i = arcsin(

hi = hci

R sin
R sin
) = arcsin(
)
R hci
R hci

KZ
R sin
[arcsin(
) ]
2
R hci

Trong đó
K : lợng hớt lng
Z : số răng dao phay
Theo 2-9:16[2] ta có K = 5 ; Z = 10
Nhận thấy rằng profile chi tiết có một đoạn cung tròn . Vậy profile dao
cũng có một đoạn cong tơng ứng. Nếu xác định profile đoạn đó cũng nh các
đoạn khác thì để đảm bảo độ chính xác yêu cầu thì số lợng điểm tính toán phải
đủ lớn nh thế khối lợng tính toán sẽ rất nặng nề . Để đơn giản cho việc tính toán
ta sẽ thay thế đoạn cong đó bằng một cung tròn thay thế đi qua 3 điểm . Trên sơ
đồ tính ta đã có 2 điểm là 4 và 6 . Vậy ta chỉ còn phải tính thêm 1 điểm nữa là

điểm 5


Ta chọn điểm 5 có l5 = 13
hc 5 = hc 4 + r r 2 ( l 5 l 4 ) = 5.01 + 5 5 2 (13 11.47 ) = 5.25
2

2

Lập bảng tính toán

Điểm
1
2
3
4
5
6

hci
6.48
0
0
5.01
5.25
6.48

hdi
6.21
0

0
4.81
5.04
6.21

Li
0
2.36
7.36
11.47
13
15

3.Tính toán profile mặt trớc
Sơ đồ tính toán

a

Od

Ri

R





Profile chi tiết
F

i
h ci

E


h dt

i

T

Từ sơ đồ ta có

i'

Profile dao


hdti = TF =

Ri . sin ( R hci ). sin
=
sin
sin

ở trên ta đã có
= arcsin(

R. sin
)
R hci


R. sin

( R hci ). sin arcsin

R hci


hdti =
sin

Trong tiết diện chiều trục đoạn profile cong cũng đợc thay thế bằng một
cung tròn thay thế
Lập bảng tính toán

Điểm
1
2
3
4
5
6

hci
6.48
0

0
5.01
5.25
6.48

hdi
6.6
0
0
5.1
5.34
6.6

Li
0
2.36
7.36
11.47
13
15

4.Chọn kết cấu dao
Các thông số kết cấu dao đợc chọn theo 9-5:16[2] . Thể hiện cụ thể trên
bản vẽ chi tiết.
5.Thiết kế dỡng
Dỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo ,đợc chế tạo theo cấp
chính xác7 với miền dung sai H, h . Theo luật kích thớc bao và bị bao.
Dỡng kiểm dùng để kiểm tra dỡng đo , đợc chế tạo theo cấp chính xác 6
với miền dung sai Js , js . Theo luật kích thớc bao và bị bao.
Vật liệu làm dỡng : Thép lò xo 65.

Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62..65 HRC.
Độ nhám bề mặt làm việc Ra 0,63àm . Các bề mặt còn lại đạt Ra 1,25àm.
Kích thớc danh nghĩa của dỡng theo kích thớc profile dao trên mặt trớc . Các
kích thớc còn lại thể hiện trên bản vẽ chi tiết.


Thiết kế dao phay đĩa Môđun
Tính toán và thiết kế dao phay đĩa module trong bộ 8 con, để gia công
bánh răng trụ răng thẳng bằng thép 45, có module m = 5 mm . Cho biết số
hiệu dao là dao số 3.
1. Xác định các thông số hình học của bánh răng
Trong bộ dao phay đĩa module 8 con , dao mang số hiệu 3 có thể gia công đợc
bánh răng có số răng Z = 17..20 răng. Profile dao đợc tính toán theo số răng bé
nhất(Z =17 răng) bởi vì với con dao đó thì độ cong đờng thân khai sẽ lớn vì vậy
với các bánh răng có số răng Z > 17 đợc gia công bằng dao có Z = 17 sẽ có
profin doãng hơn sẽ tạo điều kiện ra vào ăn khớp dễ hơn.
Theo bài ra , ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng với
các thông số nh sau:
Module:

m = 5 mm

Số răng:

Z = 17

Góc ăn khớp:

= 200

Bớc răng:

tp = .m = 3,14.5 = 15,71 mm

Chiều dầy răng:

S = m./2 = 3,14.5/2 = 7,85 mm

Bán kính vòng tròn chia:

R c = rl =

Bán kính đỉnh răng:

Ra =

m(Z + 2)
5(17 + 2)
=
= 47,5 mm
2
2

Bán kính chân răng:

Rf =

m(Z - 2,5) 5(17 - 2,5)

=
= 36,25 mm
2
2

m.Z 5.17
=
= 42,5 mm
2
2


Bán kính vòng tròn cơ sở:

R0 =

m.Z
5.17
cos =
cos200 = 39,937 mm
2
2

2. Tính toán profile thân khai của lỡi cắt
Sơ đồ tính toán:
y
xmax
x

C

c

Mc





r

y

y max

B

c=

i nv

M (x,y)
= in

v

M

c

o1

c

o
Trong đó:

Ra : Bán kính đỉnh răng
RM : Bán kính tại điểm M(x,y)

Ra
RM
Rc
Ro

x

Rf

Rc : Bán kính vòng tròn chia
R0 : Bán kính vòng tròn cơ sở
Rf : Bán kính chân răng
Profile bao gồm hai đoạn :
Đoạn làm việc : Là đoạn thân khai CB
Đoạn không làm việc : Là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng BO 1
Tính toán profile đoạn làm việc
Nguyên lý tạo hình đờng thân khai

Nguyên lý : Cho một đờng thẳng lăn không trợt trên một đờng tròn, thì quỹ
đạo của điểm M thuộc đờng thẳng đó sẽ vẽ ra đờng cong thân khai. Vậy để tạo
hình lỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phơng trình đờng thân
khai trong khoảng bán kính Rf RM Ra . Việc xác định profile lỡi cắt chính là
việc xác định toạ độ của tập hợp tất cả các điểm M trong hệ toạ độ đề các Oxy.
r0 : Bán kính vòng cơ sở

M

rM : Bán kính véc tơ ứng với điểm M
A

M : Góc thân khai

rM



M : Góc áp lực của đờng thân khai

r

0




Xác định toạ độ của điểm M
Theo sơ đồ tính toán trên ta có:

B

xM = rM.sinM = rMsin(0 + M)
yM = rM.cosM = rMcos(0 + M)
Ta có
M = tgM - M = invM
0 = c - inv0 = /2z - inv0 = /2z - tg0 + 0
= 180/(2.17) ( tg200 -20) = 4,440
Tacó: CosM = r0/rM

M




r02
r02



= Tg arcsin 1 2
arcsin 1 2




r
rM
M

r 2
r2

tg 0 + 0 + Tg arcsin 1 02 arcsin 1 02 )



2z
rM
rM







r02
r02

= rM cos( tg 0 + 0 + Tg arcsin 1 2
arcsin 1 2 )




2z
r
rM
M





x M = rM sin(
yM

M

r02
= arcsin( 1 2 )
rM


Vậy ta cho RM biến thiên từ Ro đến Re thì sẽ vẽ đợc profin của răng

Lập bảng tính toán
Điểm
1

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Ri
39.937
40.4412
40.9454
41.4496
41.9538
42.458
42.9622
43.4664
43.9706
44.4748
44.979
45.4832
45.9874

46.4916
46.9958
47.5

Xi
3.091726
3.184377
3.322466
3.491161
3.685368
3.902238
4.139903
4.397029
4.672606
4.965842
5.276091
5.602819
5.94557
6.303953
6.677623
7.066275

Yi
39.81715
40.31563
40.81038
41.30231
41.79162
42.2783
42.76227

43.24343
43.72162
44.1967
44.66848
45.13679
45.60144
46.06223
46.51897
46.97146

X=Xi+1-Xi Y=Yi+1-Yi
0
0
0.09265
0.498488
0.13809
0.494744
0.168694
0.491935
0.194207
0.489305
0.21687
0.486677
0.237665
0.483975
0.257126
0.481157
0.275577
0.478196
0.293235

0.475075
0.310249
0.471783
0.326728
0.468309
0.342751
0.464647
0.358383
0.460792
0.37367
0.45674
0.388652
0.452487

3. Chọn các kích thớc kết cấu dao
Kích thớc kết cấu dao chọn theo 4-8:121[2] , đợc thể hiện cụ thể trên
bản vẽ chi tiết
4. Thiết kế dỡng
Dỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo ,đợc chế tạo theo cấp
chính xác7 với miền dung sai H, h . Theo luật kích thớc bao và bị bao.
Dỡng kiểm dùng để kiểm tra dỡng đo , đợc chế tạo theo cấp chính xác 6
với miền dung sai Js , js . Theo luật kích thớc bao và bị bao.
Vật liệu làm dỡng : Thép lò xo 65.
Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62..65 HRC.


§é nh¸m bÒ mÆt lµm viÖc Ra ≤ 0,63µm . C¸c bÒ mÆt cßn l¹i ®¹t Ra ≤ 1,25µm.
KÝch thíc danh nghÜa cña dìng theo profile dao trong tiÕt diÖn chiÒu trôc