Đồ án thiết kế dụng cụ cắt BKHN

ỏn thit k dng c ct

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

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 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 , tính kinh tế cho chi tiết gia công. Vì vậy việc tính
toán thiết kế dụng cụ cắt kim loại luôn là nhiệm quan trọng của ngời kỹ s.
Trong đồ án môn học này em đợc giao nhiệm vụ thiết kế những dụng cụ
cắt điển hình đó là dao tiện định hình, dao xc rng m=6 và dao phay đinh
hình hớt lng có góc > 0 của một chi tiết có profin cho trớc.
Ngoài việc vận dụng những kiến thức đã đợc học, các tài liệu về thiết kế ...
Em đợc sự hớng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy trong bộ môn ,đặc biệt là
thầy Trn Th Lc đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Với thời gian và trình độ còn hạn chế , em mong đợc sự quan tâm chỉ bảo
tận tình của các thầy để em thực sự vững vàng khi ra trờng nhận công tác .
Em xin trân thành cảm ơn .
Sinh viên thiết kế
Nguyn Quc Tun

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trn Th Lc

1

SV: Nguyn Quc Tun


ỏn thit k dng c ct

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Phần I
Thiết kế dao tiện định hình
Thiết kế dao tiện định hình có:
+ Profin nh hình vẽ.
10

ỉ26

8

ỉ30

ỉ48

ỉ36

20

+ Vật liệu gia công: thép 45 có b=600 N/mm2
1. Phõn tớch chi tit gia cụng

Chi tit cú dng mt ngoi tr trũn xoay trờn ú bao gm cỏc mt cụn v cỏc
mt tr. õy l 1 chi tit in hỡnh,kt cu chi tit cõn i. chờnh lch
ng kớnh nh. Trờn profin khụng cú on no cú gúc profin nh hoc bng
0.
2.chn loi dao
Chi tit gia cụng trờn cú th s dng dao tr hay trũn u c.Song n
gin trong vic thit k cng nh tng chớnh xỏc cho chi tit gia cụng ta
chn dao tin nh hỡnh lng tr.
-u im : gia cụng chi tit t chớnh xỏc cao hn so do ch gõy ra sai
s 1
-Nhc im : khú ch to
Cn c vo chiu sõu ct ln nht ca chi tit :
tmax = (dmax- d min) /2 = (48-26) /2=11mm

Da vo bng 3.2a/19- kt cu ca dao tin lng tr
Ta cú kớch thc c bn sau :
---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trn Th Lc

2

SV: Nguyn Quc Tun


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

tmax

B
11
25

H
90

E
10

A
30

F
20

r
1

d
10

γο

Cỡ dao
1

H

R1

B

L

60°

E

r

d

F
A
M

3.Chọn cách gá dao
Dao được chọn theo cách gá thẳng do chiều sâu cắt lớn nhất t max =11mm
---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

3

SV: Nguyễn Quốc Tuấn

M
45.77

Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Profin của chi tiết không có đoạn nào có góc sau quá bé hoặc bằng không,
chiều sâu cắt lớn nhất là t max=11mm.Mặc dù như gá dao như thế có xuất hiện
sai số nhưng với yêu cầu của chi tiết gia công ta có thể chấp nhận được sai số
này.
4.Chọn điểm cơ sở
Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc : điểm
cơ sở là điểm nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp dao nhất ( hoặc gần tâm
chi tiết nhất ) .Vậy ta chọ điểm 1 là điểm cơ sở.
5.Chọn góc trước γ và góc sau α
Với vật liệu gia công là phôi thanh thép tròn C45 và có σb = 600 N/mm2
Theo bảng 6.1/T16/TL1 : ta chọn góc trước γ = 20o và góc sau α = 12o .
6.TÝnh to¸n thiÕt kÕ pr«fin cña dao:

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

4

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ci

B

t i

A
ri

i*

γi

r1

20°

1

hi

r2
r3=r4
12°

1

30

2

48

3
4

20

10

8

26

5
36
.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

5

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


ỏn thit k dng c ct

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tớnh toỏn tai cỏc im:
Xột im I bt kỡ trờn profin chi tit ta cú im i* tng ng trờn profin ca
dao. Gi chiu cao ca profin ca dao ti im i* l hi theo hỡnh v ta cú :
hi = i.cos( + )
i = Ci- B
Ci = ri.cosi
B =r1.cos
Ta cú :
A = ri.sini = r1.sin.
sini = r1/ri.sin.
i = arcsin(r1/ri.sin).
i = ri.cos(r1/ri.sin) r1.cos.
hi = [ri.cos(r1/ri.sin) r1.cos].cos( + ) = i. cos( + )
Trong đó :
r1 : bán kính chi tiết ở điểm cơ sở.
ri: bán kính chi tiết ở điểm tính toán.
i : góc trớc ở điểm tính toán.


Tính A:
A = r1.sin =13.sin 20o = 4,45mm;


Tính điểm 1
r = r1 =13mm
= 1 = 20o
B = r1cos1 = 13.cos20 = 12,22mm
C = B = 12,22 mm

1 = h1 =0

Tính điểm 2
r2 =15mm
sin2 = (r1/r2).sin = (13/15).sin20o = 0,30 => 2 = 17,46o
B = 12,22mm
C2 = r2cos 2 = 15. Cos17,218 = 14,31 mm
2 = C2 B = 14,31 -12,22 =2,09 mm
h2 = 2. cos( + ) =1,77 mm
Tính điểm 3 và 4:
r3= r4 =24mm
---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trn Th Lc

6

SV: Nguyn Quc Tun


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

sinγ3 = (r1/r3).sinγ = (13/24).sin20o = 0,19 mm=> γ3 = 10,95 o
B = 12,216mm
C3 = r3.cosγ 3 = 24. cos10,95o = 23,56 mm
τ3 = C3 – B = 23,56 -12,22 = 11,34 mm
h2 = τ3. cos(α + γ) =9,62 mm
•

TÝnh ®iÓm 5
R5 =18 mm
sinγ5 = (r1/r5).sinγ = (13/18).sin20o = 0,25 => γ2 = 14,48o
B = 12,22 mm
C5 = r5cosγ 5 = 18. Cos14,48 = 17,43 mm
τ5 = C5 – B = 17,43 -12,22 = 5,21 mm
h5 = τ5. cos(α + γ) = 4,42 mm

B¶ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n:
§iÓm
1
2
3 -4
5

ri
(mm)
13
15
24
18

A
(mm)
4,45

sinγi

γi°

0,34
0,30
0,19
0,25

20
17,46
10,95
14,48

Ci(mm) τi(mm)
12,22
14,31
23,56
17,43

0
2,09
11,34
5,21

hi(mm)
0
1,77
9,62
4,42

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

7

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Nh vËy tõ sè liÖu tÝnh to¸n ta cã
+ Pr«pin cña dao trong thiÕt diÖn vu«ng gãc víi mÆt sau (hi) :
1,77

4,42

9,62
8
18
38

+Profin trong tiết diện trùng với mặt trước (τi) :
2,09

11,34

5,21

8
18

38

7.Kết cấu phần phụ của dao
Phần phụ của dụng cụ để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt ra
khỏi phôi.
Chọn a=1 ,b=2
Chiều rộng lưỡi dao cắt đứt chọn c=4 ,d=3
---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

8

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ta có chiều dài của dao L=Lc+a+b+c+d=38+1+2+3+4=48

Lc

d

a
b
c

L

8.Yêu cầu kĩ thuật
Vật liệu làm dao : thép gió P18
Độ cứng vững sau nhiệt luyện : HRC= 63-65
Độ nhẵn mặt trước mặt sau : Ra =0,63 -0,38
Vật liệu làm thân dao : thép 45
Sai lệch góc :
γ = 22o ± 1o , góc sau α =12o ±1
φ= φ1 = 45 ± 1o
Các kích thước không mài có Rz <= 20 (mm)

9.Kết cấu và kích thước dao như hình vẽ :

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

9

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

32°±
10'

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

R1

0,63

90

0,63

48

25

35

R1

10 ±0,1

1,25

1,25

R0,5

Ø10

15

′

60°

20

60
°±

30
45,77−0,2

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

10

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Phần II

Thiết kế dao xọc răng

Đề bài : thiết kế dao xọc răng có modun m =6
---------------1.Tra bảng các thông số của dao khi biết modun m của dao xọc
Dựa vào bảng từ 7.1-7.6 ta sẽ tra được các thông số của dao :

Với m=6 . Chọn kiểu dao xọc đĩa ,tra bảng 7.6 ta có các thông số của dao sau :
+ Đường kính vòng tròn chia : d=102mm
+ Đường kính vòng tròn cơ sở ( khi αa =20o): do=95,745mm
+ Đường kính đỉnh răng De=118,86mm
+ Đường kính vòng tròn chân răng Di=87,66mm
+ Chiều dày răng theo cung vòng chia ( khi αa =20o): S=9,88mm
+ Chiều cao đầu răng h’=8,43mm
+ Khoảng cách khởi thủy ( khi αa =20o): a=6mm
+ Chiều dài lỗ gá: b=12mm
+ Chiều dài lỗ xọc:H=12mm
Dung sai các phần cơ bản của dao xọc có thể xem phần điều kiện kĩ thuật của
dao xọc.
2.Tính toán
a.Đường kính vòng chia của dao xọc (đường kính danh nghĩa )
dau =m.Zu=6.17=102 mm
b.Góc cắt
+ Góc trước trên đỉnh γb theo dao xọc tiêu chuẩn lấy bằng 5o
+Góc sau theo dao xọc tiêu chuẩn lấy bằng αb=6o
+Góc sau ở mặt bên αoc trong tiết diện pháp tuyến của profile răng tại điểm đã
cho được xác định như sau :
Tg αoc= tg αb.sinαn
Trong đó góc profile của răng dao xọc được tính theo công thức :

Ở đây αa là góc profile của bánh xe răng được cắt , lấy αa=20o
Như vậy

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

11

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

αn =20010’24’’
Thay αn vào biểu thức tính Tg αoc =tg αb.sinαn=tg6o.sin20010’24’’=0,0362
αoc=204’
c.Đường kính vòng tròn cơ sở
dou=m.Zu.cos αu=6.17.cos20010’24’’ =6.17.0,9387=95,7474 mm
d.Khoảng cách khởi thủy a được xác định như sau :
+Chiều dày trên đỉnh dao xọc Seu được tính theo công thức :
1,232 mm
σe = Seu /m = 1,232/6 =0,205 mm
Tra theo đồ thị 7.1 với σe= 0,205 và Z = 17răng ta tìm được ξu=0,28 ; khoảng
cách khởi thủy tính theo công thức :
a=

mm

a=15,985 > atb=6 ; chọn a=6mm
e.Xác định kích thước của dao xọc theo mặt trước :
+ Chiều dày răng theo cung vòng tròn chia :
0,161

Sed =10,193 mm

+Chiều cao đầu răng h’
h’ = m.(f’ + c’) + a.tgαb =6.1,25+ 6.0,1051 =8,1306 mm
+ Chiều cao chân răng h’’
h’’ =m.(f’+c’) –a.tgαb =6.1,25 – 6.0,1051 =6,8694 mm
+Đường kính vòng tròn đỉnh răng
---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

12

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Deu= d +2.m.(f’ +c’) +2.a.tgαb =102+ 2.6.1,25 +2.6.0,1051 =118,261 mm
+Đường kính vòng tròn chân răng
Din= d-2.m.(f’+c’) +2.a.tgαb= 102 -2.6.1,25 + 2.6.0,1051 =88,261 mm
f.Các kích thước còn lại ,tra bảng 7.6 :
+ Hệ số chiều cao đầu răng : f=1,3
+ Chiều cao lỗ gá : b=12mm
+ Chiều dài của dao H =22mm
3.Điều kiện kĩ thuật
+ Vật liệu làm dao : Thép P18
+ Độ cứng phần cắt đạt HRC 62-64
+ Độ bóng mặt trước và mặt sau của dao không thấp hơn 0,8 µm
+ Mặt lỗ gá ,mặt tựa bên ngoài không thấp hơn 0,8 µm

+ Dung sai đường kính lỗ gá không quá +0,015 mm
+ Sai lệch đường kính lỗ gá không quá ±1 mm
+ Sai lệch góc trước không quá ±30’
+ Sai lệch góc sau trên vòng tròn đỉnh răng không quá ±5’
+ Độ thẳng góc trục tâm của lỗ gá và mặt tựa không quá 0,02 mm
+ Sai lệch tích lũy của bước vòng không quá 0,05mm
+ Độ đảo hướng tâm không quá 0,025mm
+ Độ lệch của biên dạng không quá 0,0063mm.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

13

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. Bản vẽ chế tạo

0,4

6°

5°

A-A

+0,05

Ø75

Ø31,74

Ø70

Ø102

Ø88,26

Ø118,26

12

h max

A
A

A

2x45°

0,63

0,63

0,02 A

0,63

2

Smax

6

0,63

10°

22

PhÇn III

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

14

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


ỏn thit k dng c ct

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Thiết kế dao phay Định hình

22

13

14

Tính toán và thiết kế dao phay định hình ( > 0) để gia công vật liệu thép
45 b = 700N/mm2. Với Profile cho bên dới.

3
8
13
23
.
1. Phân tích chi tiết và chọn dao:
Chi tiết có dạng rãnh, có profile đơn giản chỉ bao gồn các đoạn thẳng nối
với nhau theo một kích thớc nhất định cho trớc. 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 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 = 22 mm,
chiều rộng rãnh l:
l = 3+5+5+10 = 23 mm,
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 1

lần, có góc trớc dơng, đáy rãnh thoát phoi thẳng.
2.Tính toán profile dao trong tiết diện chiều trục
Sơ đồ tính toán:

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trn Th Lc

15

SV: Nguyn Quc Tun


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

profin dao

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

hti

1
1'

2=2' 3=3'

4

4'

5
profin chi tiet

5'

hcmax

hci

hdi

Od

?h
1

4

G

E5

ß

T
3=2

F

?

a

K

Ta cÇn x¸c ®Þnh chiÒu cao profile dao trong tiÕt diÖn chiÒu trôc:
- C¸c th«ng sè trªn s¬ ®å.
- Gãc tríc γ.
---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

16

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


ỏn thit k dng c ct

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Vật liệu: Thép 40, ứng suất bền: b = 500N/mm2
Ta chọn đợc:
Góc trớc = 100 (ứng với dao cắt tinh);
Góc sau = 120
Lợng hớt lng K =8,5 .
Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết hcmax = 22 mm
Bán kính đỉnh dao R theo 9-5:16[2] ta có R = 80 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 tâm quay 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 = hci EG
EG chính là độ giáng của đờng cong hớt lng acsimet ứng với góc ở tâm
Ta có EG =

KZ

2

Mà = i - , trong đó

a R sin
=
Ri R hci
R sin
R sin
i = arcsin(
) = arcsin(
)
R hci
R hci
KZ
R sin
hdi = hci

[arcsin(
) ]
2
R hci
Sin i =

Trong đó:
K: lợng hớt lng.
Z: số răng dao phay.
Theo 4.11 ta có K = 8,5 ; Z = 10
Trong công thức trên thì i đợc tính bằng đơn vị radian. Khi đó với các
điểm đặc biệt ta tính đợc các giá trị tơng ứng và lập đợc bảng các giá trị nh
sau:
Điểm
1
2
3
4
5

hci
13
0
0
14
22

hdi
12,76
0

0
13,49
21,09

i

11,967
10
10
12,151
13,858

i

1,967
0
0
2,151
3,858

Li
0
3
8
13
23

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trn Th Lc

17

SV: Nguyn Quc Tun


ỏn thit k dng c ct

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

3.Tính toán profile mặt trớc:
Từ sơ đồ ta có:

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

hdti = TF =

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 của chi tiết ta cũng lập đợc bảng các
giá trị nh sau:
Điểm
1
2
3
4
5

i o

1,967
0
0
2,151
3,858

hci
13
0
0
14

22

sin i o
0,034
0
0
0,038
0,067

R- hci
67
80
80
66
58

hdt
13,12
0
0
14,44
22,38

Profin tong tit din chiu trc :

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trn Th Lc

18

SV: Nguyn Quc Tun


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

12,76

13,49

21,09

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

3
8
13
23

22,38

13,12

14,44

Profin trong tiết diện mặt trước :

3
8
13

23

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

19

SV: Nguyễn Quốc Tuấn


ỏn thit k dng c ct

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

4.Chọn kết cấu dao
Cỏc thụng s kt cu ca dao c chn theo 4.11.V c th hin trờn
bn v chi tit .
ng vi chiu cao profin ln nht h =22 ,ta cú kớch thc kt cu dao nh
sau:
+ ng kớnh ln nht ca dao : D =180 mm
+ ng kớnh l nh v dao :d =40 mm
+ ng kớnh phn khụng lp ghộp : d1=42mm
+ S rng :Z = 10
+ Lng ht lng :K = 8,5 mm
+ Hỡnh dỏng ỏy rónh thoỏt phoi : H =37 mm
+ Cỏc kớch thc khỏc :R = 3 mm
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.
+ o hng kớnh ca cỏc li ct < 0,03 mm
Kích thớc danh nghĩa của dỡng theo kích thớc profile dao trên mặt trớc. Các
kích thớc còn lại đợc thể hiện rõ trên bản vẽ chi tiết.

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trn Th Lc

20

SV: Nguyn Quc Tun


Đồ án thiết kế dụng cụ cắt

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Bản vẽ chế tạo dao :

37

0,63
R3

0,63

K=8,5
10°

10+0,03
Ø40+0.027

1x45°x2 bên

0,63
6

43,5

Ø160

+0,62

6

A
0,63

0,63

0,63

A 0,02

0,02 A

25±0,02

---------------------------------------------------------------------------------------------------

GVHD : Trần Thế Lục

21

SV: Nguyễn Quốc Tuấn