THIẾT kế DAO CHUỐT lỗ THEN HOA

THIẾT KẾ DAO CHUỐT LỖ THEN HOA
Giới thiệu về dao chuốt
Dao chuốt là dụng cụ có nhiều răng,cho năng suất cao,do đó thường dùng trong sản suất
để gia công các bề mặt trong (lỗ trụ ,lỗ vuông ,lỗ then hoa) hoặc bề mặt ngoiaf (mặt
phẳng,mặt định hình)
Tùy vào yêu cầu cảu sản xuất có các loại dao chuốt trong,dao chuốt ngoài,dao chuốt
kéo,kết cấu dao chuốt phụ thuộc vào sơ đồ chuốt tức là sơ đồ do lớp kim loại do từng
răng hay từng đoạn răng tạo ra có các loại dao chuốt vuông,dao chuốt tròn ,dao chuốt
rãnh then hoa,dao chuốt rãnh then đơn.
1.Phân tich yêu cầu thiết kế
1.1.Phân tích chi tiết
Theo yêu cầu ta cần thiêt skees dao chuốt lỗ then hoa có các thong số kỹ thuật sau:
_Số răng: Z =10
_Chiều rộng then :b=12 (mm)
_Đường kính trong:d = 72 (mm)
_Đường kính ngoài :D = 78 (mm)
_ Chiều dài lỗ then hoa:L=1,05.d =1,05.72=75,6 (mm)
Lắp ghép thoe yếu tố định tâm theo H7/f7;
Cấp chính xác gia công cần đạt H7;
Vật liệu chế tạo :Thép 45;
Bản vẽ chi tiết gia công ( hình vẽ)
1.2.Sơ đồ chuốt
Từ các thong số kỹ thuật cảu lỗ then hoa,ta chọn sơ đồ chuốt là chuốt ăn dần.
1.3.vật lieuj làm dao chuốt
Dao chuốt được chế tạo từ 2 loại vật liệu,phần đầu dao (phần cán) được làm từ thép kết
cấu C45,phần phía sau (từ phần định hướng phái trước trở về sau) làm bằng thép gió P18.
2.Tính toán thiết kế dao chuốt
2.1Phần răng cắt và răng sửa đúngphần răng cắt là phần quan trọng nhất cảu dao chuốt,nó
được thiết kế trước để làm cơ sở cho các phần khác.Thiết kế phần răng gồm xác định
dạng profile răng,kích thước răng, số lượng mỗi dạng răng, đường kính các răng…
_Trên phần cắt thô các răng có lượng nâng bằng nhau, trên phần cắt tính phần nâng của

răng giảm dần, trên phần răng sửa đúng các răng có lượng nâng bằng 0.
_Trị số lượng nâng của ẳng cắt thô phụ thuộc vào dạng lỗ gia công và vật liệu gia công
tra bảng 5.2, vật liệu thép 500 – 750N/mm2 ta có thể cọn lượng nâng Sz = 0,065 mm.
_Sau răng cắt thô là răng cắt tinh, số răng cắt tinh chọn là 3 răng, với lượng nâng lần lượt
là :
Sztinh1 =0,8.Sz = 0,048 mm
Sztinh2 = 0,6.Sz = 0,036 mm
Sztinh3 = 0,4.Sz = 0,024 mm
⇒ Atinh = 0,024 + 0,036 + 0,048 = 0,108 (mm)


_Sau răng cắt tinh cuối cùng là răng sửa đúng, đường kính cảu các răng sửa đúng bằng
đường kính cảu răng cắt tinh cuối cùng, lượng nâng bằng 0.
(hình vẽ)
2.2.Lượng dư gia công
Ta có lượng dư gia công theo đường kính được tính thoe công thức sau:
A = ( Dmax – dmin )/2
Trong đó:
Dmax _đường kính cảu răng sửa đứng, cũng chính là đường kính lớn nhất cảu lỗ sau khi
chuốt kể cả sai lệch trên cảu lỗ. Tra sách “Hướng dẫn làm bài tập dung sai “ (Ninh Đức
Tốn và Nguyễn Trọng Hùng) với Φ 78H7 được Φ 78+0,025 do đó Dmax = 78,03 mm.
Dmin _ đường kính của lỗ trước khi gia công, dmin = 72 mm.
1
Vậy A= (78,03 – 72) = 3,015 mm
2
2.3.Kết cấu răng và rãnh
Kết cấu răng và rãnh là phần quan trongj nhất của dao chuốt.Răng và rãnh dduwwocj
thiết kế sao cho đủ bền và dễ chế tạo.
a)Profile dọc trục
Vật liệu cần chuốt là vật liệu cho phoi dây (thép 45 ) nên ta chọn dao chuốt là dao có

dạng lưng cong dạng rãnh có hai cung tròn nối tiếp để phoi dễ cuốn.
Dạng răng và rãnh được đặc trưng bằng các thong số sau :
*Răng cắt thô:
Chiều sâu rãnh :h
Chiều bước răng: t
Cạnh viền: f
Chiều rộng lưng răng :b
Bán kính rãnh:R,r
Góc trước : γ
Góc sau : α
Chiều sâu rãnh được thiết kế đủ để thoát phoi,diện tích của rãnh là :
Diện tich dài phôi cuốn nằm trong rãnh sẽ là :
FR = K.L.Sz (mm2)
Ở đây : L,Sz là chiều dài chi tiết và lượng nâng của răng.
Tra bảng 5.3 ta tìm được K = 3
Suy ra :FR = 3.75,6.0.06 = 13,608
Ta có h ≥ 1,13 L.Sz.K = 4,168. Chọn h = 4,5 mm
Góc sau α phải chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tương giảm đường kính dao chuốt sau mỗi
lần mài lại.Góc sau được chọn như sau :
_Ở răng cắt thô : α = 30.
*Răng cắt tinh
Chiều sâu rãnh :h
Chiều bước răng: t
Cạnh viền: f
Chiều rộng lưng răng :b
Bán kính rãnh:R,r
Góc trước : γ
Góc sau : α
Chiều sâu rãnh được thiết kế đủ để thoát phoi,diện tích của rãnh là :
Diện tich dài phôi cuốn nằm trong rãnh sẽ là :

FR = K.L.Sz (mm2)
Ở đây : L,Sz là chiều dài chi tiết và lượng nâng của răng.
Tra bảng 5.3 ta tìm được K = 3
Suy ra :FR = 3.75,6.0,048 =10,886


Ta có h ≥ 1,13 L.Sz.K = 3,728. Chọn h = 3,7 mm
Các công tưc khác được tính thoe kinh nghiệm như sau :
t = (2,5 ÷ 2,8)h = 9,3 mm
b = (0,3 ÷ 0,4)h = 2,8 mm
÷
R = (0,65 0,8)h = 6 mm
r = (0,5 ÷ 0,55)h = 2 mm
Mặt trước và mặt sau cảu dao đều là mặt côn ,góc trước γ phụ thuộc vào vật liệu gia
công, tra bảng 5.5 ta chon γ = 12o.
Góc sau α phải chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kính dao chuốt sau mỗi
lần mài lại.Góc sau được chọn như sau :
Ở răng cắt tinh : α = 2o.
*Răng sửa đúng :
Chiều sâu rãnh :h
Chiều bước răng: t
Cạnh viền: f
Chiều rộng lưng răng :b
Bán kính rãnh:R,r
Góc trước : γ
Góc sau : α
Chiều sâu rãnh được thiết kế đủ để thoát phoi, diện tích của rãnh là:
Diện tich dài phôi cuốn nằm trong rãnh sẽ là :
FR = K.L.Sz (mm2)
Ở đây :L,Sz là chiều dài chi tiết và lượng nâng cảu răng.

Tra bảng 5.3 ta tìm được K = 3
Suy ra :FR = 3.75,6.0,o24 =5,443
Ta có h ≥ 1,13 L.Sz.K = 2,636 .Chọn h = 2,6 mm
Các thông số khác được tính theo kinh nghiệm như sau :
t = (2,5 ÷ 2,8)h = 6,5 mm
b = (0,3 ÷ 0,4)h = 2mm
R = (0,65 ÷ 0,8)h = 4,3 mm
r = (0,5 ÷ 0,55)h = 1,3 mm
Mặt trước và mặt sau cảu dao đều là mặt côn ,góc trước γ phụ thuộc vào vật liệu gia
công, tra bảng 5.5 ta chon γ = 12o.
Góc sau α phải chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường kính dao chuốt sau mỗi
lần mài lại.Góc sau được chọn như sau :
Ở răng cắt tinh : α = 1o.
b)Profile mặt đầu
Để giảm ma sát trong quá trình cắt thì đường kính đáy trượt được chọn nhỏ hơn đường
kính phần định hướng phía trước 1 mm.
Để giảm ma sát lưỡi cắt phụ vói thành lỗ then hoa ta thiết kế them cạnh viền f = 0,8mm
với góc nghiêng phụ ϕ 1 = 1 (mm)
Kết cấu rãnh chia phoi xem hình (hình vẽ)
c)Số răng dao chuốt:
_Số răng cắt thô được tính thoe công thức:
A − Atinh
Zthô =
+1
Sz
3,015 − 0,108
=
+ 1 = 49,45
0,06
Lấy Zthô = 50 răng.

_Số răng cắt tinh:Số răng cắt tinh dduwwocj lấy trong khoảng 2 ÷ 5 răng, thông thường
chọn Ztinh = 3rawng.
_Số răng sửa đúng lấy thoe cấp chính xác gia công và loại dao chuốt, bảng 5.8:Zsđ
=5rawng.
d)Số răng cùng căt lớn nhất:
Số răng cùng cắt được tính:
75
L
Z0 = +1 =
+ 1 = 8 răng (với L,t là chiều dài chi tiết và bước răng dao chuốt).
11,3
t
Để dao định hướng tốt và không quá tải thì số răng đồng thời tham gai cắt nằm trong
khoảng 3 ÷ 8 răng, từ một số trường hợp đặc biệt cho phép 2 ÷ 9 răng.Như vậy, số răng
đồng thời cắt thỏa mãn yêu cầu trên.
e)Đường kính các răng dao chuốt:
Đường kính các răng dao chuốt được trình bày ơt khổ giấy A3
Đường kính răng cắt thô:
D1 = Dmin = 72 mm;
D2 =D1 + 2q (mm);
D3 = D2 + 2Sz (mm) ;
D4 =D3 + 2Sz (mm)
Vậy ta có bảng tính sau :
f)Kiểm tra sức bền dao chuốt :
Mỗi răng cắt cảu dao chịu 2 lực thành phần tác dụng.Thành phần hướng kính Py hướng
vào tâm dao, do tính đối xứng nên các thành phần lực Py sẽ triệt tiêu lẫn nhau.Thành phần
lực dọc trục Pz song song với trục chi tiết, tổng hợp các lực Pz sẽ là lực chiều trục P tác
dụng lên tâm dao.

Lực cắt tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng nhưng trường hợp này it xảy ra.Lực cắt
tổng hợp P dễ làm đứt ở đáy răng cắt đầu tiên.Điều kiện bền xác định ở mặt tiết diện hẹp
nhất như sau :

σ

k

b

= 4.Pmax /( π .D21) ≤ [ σ kb]

D1 _đường kính đấy răng đầu tiên.
D1 =dmin – 2h = 72 – 2.4,5 = 63 mm
Pmax _ Lực kéo lớn nhất tác dụng lên dao chuốt


Với dao chuốt rãnh then hoa Pmax = Cp.Sxz.b.n.Zmax.K.Kn.Km
Các hệ số Cp,x,Kn ,Km, tra bảng 5.9 ta có Cp = 2120.0,060,85.7.8.3.1,15 = 48883,8 N
Giá trị này năm trong khả năng của máy.
Suy ra : σ

k

b

= 4.48883,8/(3,14.632) = 15,68 (N/mm2)

Sức bền kéo cho phép [ σ kb] của thép P18 là 350 N/mm2 do đó thỏa mãn độ bền kéo.
2.4.Phần đầu dao

Phần đầu dao bao gồm:
a)Phần đầu kẹp l1
phần đầu kẹp đã được tiêu chuẩn hóa nhưng để chọn được phần đầu kẹp hợp lý ta phải
dựa vào điều kiện bền kéo : σ

k

b

≤ [ σ kb]

D1 ≥ (4.Pmax/ π . σ kb)1/2 =(4.48883,8/3,14.15,68)1/2 = 63 mm
Tra bảng 5.13 ta có kích thước phần đầu kẹp:
D1’= 60 mm ;D1 =80-0,095 mm ; d = 8mm ; a = 32 mm ;a1 =18 mm; f= 12 mm; e7 = 60mm;
A2 =1,5 mm; a3 =40 mm; l1 = 115 mm; l7 =40 mm; f1 = 4 mm; f2 = 4mm .
(hình vẽ)
b)Kích thước chiều dài dao chuốt
_Khoảng cách chiều từ đầu dao đến rawg cắt đầu tiên:
L = l1 + lh + lm + lb + l4
Trong thiết kế thường lấy : l1 + lh + lm + lb + l4 = 160 ÷ 200 mm.Ở đây chọn: (l1 + lh + lm +
lb + l4) = 170 mm
L4 _ chiều dài phần định hướng phái trước :l4 = (0,8 + 1 ).lct =(0,8 ÷ 1).75
Nhưng cần điều kiện l4 ≥ 40 mm do đó ta lấy l4 = 60 mm.
⇒ l = 170 + 60 = 230 mm


_Chiều dài cổ dao:l2 = l – (l1 + l3 + l4) = 230 – (115 + 20 + 50) = 45
_Chiều dài phần răng cắt:
Lc =l5 = t.Zc =t.(Zthô + Ztinh) = 11,3.(48 + 3) = 561 mm
_Chiều dài phần răng sửa đúng:

lsđ =l6 = t.Zsđ = 11,3.5 = 55 mm
_Chiều dài phần chuôi được kéo dài them:
L7 =t + (5 ÷ 10 )= 11,3 + 5,7 = 17 mm
_Chiều dài tổng của dao chuốt:
Lo = l + l5 +l6 + l7 = 230 + 561 + 55 + 17 = 863 mm
Chiều dài dao phay lỗ then hoa đảm bảo độ bền là:
[Lo] ≤ 30.D4 = 30.72 = 2160 mm
Vậy dao phay đạt yêu cầu
c)Lỗ tâm
Lỗ tâm dùng trong chế tạo và mài lại dao, kích thước lỗ tâm được tra trong bảng 5.14.
(hình vẽ)
2.5.Yêu cầu kỹ thuật của dao chuốt lỗ then hoa
_Vật liệu làm dao:Thép gió P18, phần đầu dao bằng thép C45
_Độ cứng sau nhiệt luyện:
+Phần dẫn huuwongs phía trước :58 ÷ 62 HRC
+Phần đầu dao :40 ÷ 47 HRC
+Phần định hướng phái sau :58 ÷ 62 HRC
_Mối hàn nằm trên phần côn chuyển tiếp
_Độ nhám bề mặt:


+cạnh viền sửa đúng: Ra = 0,32 µ m
+Mặt trước, mặt sau răng, mặt dẫn huuwongs:Ra = 0,63 µ mm
+Các mặt không mài :Ra =2,5 µ m
_Độ đảo tâm trên 100mm chiêu fdaif là: 0,005 mm
_Sai lệch chiều dài: ± 2mm
_Sai lệch góc không vượt quá:
+Góc trước: ± 1o
+Góc răng sau cắt thô và cắt tinh: ± 30’
+Góc răng sửa đúng: ± 15’

_Dung sai đường kính các răng căt (trừ hai răng cắt tinh cuối cùng) như sau:

σ = -0,13mm
_Dung sai đường kính răng sửa đúng và hai răng cắt tinh cuối cùng là: σ = -0,045mm
_Sai lệch chiều dày răng không được vượt quá :0,01mm
_Dung sai chiều dày răng sửa đúng không được vượt quá trị số:0,006mm(rãnh có cấp
chính xác H8).