Đồ án CN Chê tạo máy, chi tiết bánh răng, bao gồm bản vẽ và thuyết minh

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

Lời nói đầu
Trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất
nớc, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng
đòi hỏi các kỹ s và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tơng đối
rộng và biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học để
giải quyết những vấn đề thờng gặp trong thực tế.
Trong ngành chế tạo máy, bánh răng là một chi tiết máy
rất phức tạp vì yêu cầu thiết kế và chế tạo các loại bánh răng
trụ, côn thẳng, côn xoắn . . . đợc dùng nhiều trong truyền
động ô tô , máy kéo, máy bay, máy công cụ, trong ngành đo
kỹ thuật và nhiều ngành khác.
Dụng cụ cắt răng là một yếu tố quan trọng để gia công
bánh răng và là nhân tố quan trọng có ảnh hởng quyết định
đến độ chính xác của chi tiết. Thiết kế và chế tạo dụng cụ
cắt răng có chất lợng tốt và giá thành hạ là yêu cầu cần thiết
của ngành chế tạo máy ở nớc ta. Thiết kế dụng cụ cắt răng là
khâu quan trọng và đầu tiên cung cấp cho công nghệ chế
tạo những dụng cụ cắt răng có chất lợng tốt.
Môn học Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật là một trong
những môn chính của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy.
Trong quá trình 5 năm học tập và rèn luyện tại trờng, thời gian
làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về môn
học, trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản và khả
năng vận dụng sáng tạo những kiến thức để làm đồ án cũng
nh trong công tác sau này. Là một sinh viên chuyên ngành cơ

khí , trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đợc giao nhận
"Thiết kế và chế tạo dao phay lăn răng trục vít" do cô giáo
Thạc sỹ Hà Thị Mai hớng dẫn.
Đây là một đề tài khá phức tạp nhng đợc sự chỉ bảo tận
tình của cô hớng dẫn và các thầy cô giáo trong bộ môn cùng
với sự nỗ lực của bản thân, đến nay em đã hoàn thành đồ
án của mình. Mặc dù vậy bản đồ án của em vẫn không
tránh khỏi những vấp váp và thiếu sót. Em rất mong đợc sự
chỉ bảo thêm của cô giáo hớng dẫn và các thầy cô trong bộ
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

1


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

môn, giúp em hiểu sâu hơn về môn học cũng nh các phơng
pháp khác để thiết kế và chế tạo dụng cụ cắt một cách hợp
lý hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái nguyên, ngày 10 tháng 6 năm
2006
Sinh viên
Đỗ Văn Tuyển

Tài liệu tham khảo

1. PGS.TS. Trần Văn Địch
Thiết kế đồ án Công nghệ chế tạo
máy
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2002
2. Trịnh Khắc Nghiêm
Nguyên lý và dụng cụ cắt
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, 1990
3. PGS.TS. Trần Hữu Đà, TS. Nguyễn Văn Hùng, ThS. Cao
Thanh Long
Cơ sở chất lợng của quá trình cắt
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, 1998
4. PGS.TS. Trần Văn Địch
Công nghệ chế tạo dụng cụ cắt
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, 1995
5. GS.TS. Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS. Lê Văn Tiến, Ninh Đức
Tốn, Trần Xuân Việt
Sổ tay công nghệ chế tạo máy T1,2,3
Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2005
6. Trịnh Khắc Nghiêm
Hớng dẫn thiết kế đồ án dao
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, 1990
7. PGS.TS. Trần Văn Địch
Atlas đồ gá
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2003
8. PGS.TS. Trần Văn Địch, PGS.TS. Lê Văn Tiến, PGS.TS. Trần
Xuân Việt
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

2

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

Đồ gá gia công cơ
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2002
9.Trịnh Chất - Lê Văn Uyển
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí
,T1
Nhà Xuất Bản Giáo Dục 2003
10. Ninh Đức Tốn
Dung Sai Và Lắp Ghép
Nhà Xuất Bản Giáo Dục 2001

Phần I

sơ lợc về các phơng pháp
gia công bánh răng
Truyền động bánh răng theo phơng pháp ăn khớp đợc sử
dụng rộng rãi trong nghành cơ khí. Chất lợng truyền động
chủ yếu là phụ thuộc vào độ chính xác chế tạo bánh răng.
Độ chính xác của bánh răng gia công phụ thuộc vào độ
chính xác của dụng cụ cắt răng, theo phơng pháp gia công
răng cách hình thành prôfin răng ngời ta chia làm hai loại nh
sau :
i. Cắt răng theo phơng pháp chép hình.
ở đây prôfin của dụng cụ hoặc hình chiếu của prôfin

đó là bản chép lại nguyên hình của prôfin rãnh giữa các răng

nd trình cắt prôfin của
của bánh răng đợc gia công. Trong quá
dụng cụ cắt ở tất cả các điểm đều trùng với prôfin rãnh.
1. Dao phay ngón cắt răng ( cắt bánh răng thẳng ).
có năng xuất
đợc sử dụng để
Snvà độ chính xác thấp, nó S
d
cắt bánh răng với mô đun lớn hơn 50mm.
R
n

3

SVTK: Đỗ Văn Tuyển

np


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

2. Dao phay đĩa (môđun) cắt răng.
đợc chế tạo với các răng hớt lng có kết cấu liền răng (với
thân) hoặc ghép răng. Các răng của dao có prôfin thân khai

hay hình thang. Dao dùng để gia công thô hoặc tinh bánh
răng

thẳng. Nó đợc chế tạo thành bộ gồm 8 hoặc 15 số

hiệu, độ chính xác không cao, năng xuất thấp chỉ dùng
trong sản xuất đơn chiếc.

nd

sn

sd
nct

3. Dao chuốt để gia công bánh răng.
Phơng pháp chuốt đợc sử dụng để gia công bánh răng
thẳng và nghiêng ăn khớp trong và ngoài.
np
t

Sz
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

v
4


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

* u điểm của phơng pháp chép hình:
thao tác đơn giản, có thể thực hiện trên các máy phay
vạn năng, máy phay chuyên dùng với đầu phân độ vạn năng
hoặc đĩa chia độ đơn giản.
* nhựợc điểm phơng pháp chép hình:
năng xuất cắt thấp vì có chuyển động quay phân độ,
độ chính xác gia công thấp chỉ đạt cấp chính xác 7 8,
dùng cho bộ truyền tốc độ thấp không lớn hơn 5 (m/s)
ii. Cắt răng theo phơng pháp bao hình.
ở đây prôfin của bánh răng đợc gia công đợc hình thành bởi
đờng bao của các vị trí liên tiếp các lỡi cắt của dao trong
quá trình cắt răng.

1. Dao xọc răng.
dùng để cắt bánh răng hình trụ có thể cắt tất cả các
răng cùng một lúc, cắt răng trên bánh răng có bậc hoặc vai
nhô lên , cắt bánh răng ăn khớp trong, cắt bánh răng chữ V
với răng liên tục không có rãnh thoát dao, cắt thanh răng
v.v. . .năng xuất gia công cao.
S

nd

nd

S

nd
2. Dao phay lăn răng.

dùng để gia công bánh răng ăn khớp ngoài ( và một phần
cho bánh răng ăn khớp trong ) răng thẳng, răng nghiêng (răng
xoắn) , bánh răng chữ V và gia công bánh vít .
5

SVTK: Đỗ Văn Tuyển
S1


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

* u điểm của phơng pháp bao hình:
có độ chính xác gia công và năng xuất cắt cao vì quá
trình bao hình là một quá trình liên tục và điều hoà ,
không có chuyển động phân độ, không có khoảng chạy
không của bàn máy. Đồng thời có thể dùng một dao để cắt
các bánh răng có cùng mô đuyn nhng có số răng khác nhau.
Vì trong quá trình bao hình, hình dáng răng dao không
phụ thuộc vào số răng của bánh răng gia công.
Dao phay lăn răng là một trong những dao cắt theo phơng pháp bao hình.
3. Công dụng phạm vi sử dụng và phân loại dao phay lăn răng.
a) Công dụng và phạm vi sử dụng.

Dao phay lăn răng là dụng cụ gia công răng đợc dùng
phổ biến nó dùng để gia công bánh răng ăn khớp ngoài (và
một phần cho bánh răng ăn khớp trong), răng thẳng, răng
nghiêng , răng xoắn, bánh răng chữ V và bánh vít. Dạng
prôfin răng dao phay phụ thuộc vào dạng prôfin răng của bánh
răng gia công vì vậy dạng prôfin của răng dao phay có thể là
thân khai , nôvicốp ...
b) Phân loại.
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

6


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

Dựa vào số đầu mối phân thành dao phay một đầu
mối và dao phay nhiều đầu mối. Dựa vào dạng prôfin của
trục vít, ngời ta phân biệt dao phay lăn ácsimét, côvôliut,
thân khai. Về mặt kết cấu phân thành dao phay nguyên
khối chuôi dời hoặc chuôi liền ở loại này dao phay đợc chế
tạo từ một phôi hoàn chỉnh và dao phay ghép ở đây chỉ có
răng dao đợc chế tạo bằng vật liệu phần cắt các răng đợc
lắp vào thân nhờ các cơ cấu kẹp chặt. Dao phay ghép đợc
chế tạo để cắt các bánh răng có môđun lớn ( m > 10 mm)
c) Nguyên lý làm việc của dao phay lăn.
Quá trình hình thành prôfin của răng bánh răng bằng

dao phay lăn răng tơng tự nh quá trình ăn khớp của bánh răng
gia công với trục vít (trục vít có thể coi nh bánh răng nghiêng
với số răng bằng số đầu mối của trục vít). Để tạo ra mặt trớc
của răng và lỡi cắt ta làm các rãnh xoắn, để tạo ra góc sau
ta hớt lng mặt sau của răng.
Muốn cho cặp bánh răng nghiêng ăn khớp chính xác thì
răng của chúng phải ăn khớp chính xác với một thanh răng
không gian. Nh vậy hai bánh răng này phải có bớc răng và góc
prôfin bằng nhau đo trong tiết diện NN thẳng góc với hớng
răng của thanh răng. Trong tiết diện thẳng góc với hớng xoắn
trên mặt trụ chia trung bình dao phay phải có bớc răng tu và
góc prôfin u tơng ứng bằng bớc t1 và góc prôfin 1 của tiết
diện pháp tuyến theo mặt trụ chia của bánh răng gia công
tức là t1=tu , 1=u , mu=m1. Theo sơ đồ gia công dao phay
và bánh răng gia công quay liên tục quanh trục của chúng. Giả
sử có k đầu mối gia công bánh răng có z răng ta có : 1vòng
daok/z vòng phôi
Khi quay trục vít một đầu mối sẽ lần lợt ăn khớp với tất cả
các răng của bánh răng. Do đó mỗi răng của bánh răng đợc gia
công bởi với tất cả các răng của dao phay một đầu mối. Khi
dùng dao phay nhiều đầu mối mỗi đờng ren cũng gia công
một rãnh răng nhng sau đó đờng ren này không cắt rãnh tiếp
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

7


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

theo mà cắt rãnh nằm cách rãnh đó một số rãnh bằng số đầu
mối của dao phay. Những rãnh ở giữa sẽ đợc gia công bởi các
ren khác của dao phay nhiều đầu mối. Nh vậy sau một vòng
quay của dao phay bánh răng sẽ quay một số bớc răng và số
rãnh răng đợc gia công bằng số đầu mối của dao phay. Vì các
răng dao đợc sắp xếp theo đờng xoắn vít nên quỹ tích của
mỗi răng sẽ di động dọc theo trục dao phay.

Phần ii
Thiết kế kết cấu dao phay lăn răng
i. Chọn vật liệu làm dao.
A- Những yêu cầu chung.
1. Tính năng cắt.
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

8


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

a) Độ cứng : là một trong những chỉ tiêu quan trọng của vật
liệu dụng cụ cắt. Muốn cắt đợc vật liệu phần cắt phải cứng
hơn vật liệu gia công khoảng HRC 25. Độ cứng phần cắt của

dao thờng đạt HRC 60 ữ 65. Nâng cao độ cứng phần cắt
của dao cho phép tăng khả năng chịu mòn và tăng tốc độ
cắt.
b) Độ bền nhiệt : là khả năng giữ đợc độ cứng cao và các
tính năng cắt khác ở nhiệt độ cao trong khoảng thời gian
dài. Ngoài ra nó còn quyết định việc duy trì khả năng cắt
của dao trong điều kiện nhiệt độ và áp lực rất lớn ở vùng
cắt. Độ bền nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào hàm lợng các
nguyên tố hợp kim nh: vonfram, crom, vanadi, coban,
molipđen . . .
c) Độ bền cơ học : trong quá trình cắt do ảnh hởng của máy,
dao, đồ gá, chi tiết dẫn đến tình trạng lỡi cắt bị phá huỷ
sớm do mẻ , gẫy, vỡ, mòn. . vì vậy để nâng cao tính năng
cắt và tuổi bền của dao, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có
độ bền cơ học cao.
d) Độ bền mòn : độ bền mòn vật liệu dụng cụ cắt đợc đặc
trng bởi khả năng giữ vững hình dáng và thông số hình học
phần cắt trong quá trình gia công. Để tăng độ bền mòn cần
thêm vào thành phần của thép một số nguyên tố hợp kim nh
vonfram, vanađi. . .
e) Độ dẫn nhiệt : độ dẫn nhiệt của vật liệu dụng cụ cắt càng
cao thì nhiệt lợng đợc truyền khỏi vùng cắt càng nhanh. Do
đó giảm sự tập trung nhiệt trên vùng cắt, nâng cao tốc độ
cắt .
2. Tính công nghệ.
Dụng cụ cắt thờng có hình dáng hình học phức tạp đòi
hỏi những yêu cầu kỹ thuật khá cao về độ chính xác hình
dáng, kích thớc, độ nhẵn bề mặt. Vì vậy vật liệu dụng cụ
cắt cần phải có tính công nghệ tốt.
3. Tính kinh tế.

SVTK: Đỗ Văn Tuyển

9


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

Vật liệu dụng cụ cắt thờng đắt tiền do đó cần phải
chọn vật liệu dụng cụ cắt phù hợp với yêu cầu của dao và chi
tiết gia công nhằm giảm chi phí chế tạo dao cho một đơn vị
chi tiết gia công.
B- Các loại vật liệu dụng cụ cắt.
1. Thép cacbon dụng cụ.
Độ cứng bề mặt đạt đợc sau khi nhiệt luyện HRC 60 ữ
65 trong lõi đạt HRC 40
Độ bền nhiệt thấp 200 ữ 2500C
Tốc độ cắt V= 4ữ 10 m/p
* u điểm : dễ mài sắc, dễ đạt độ nhẵn bề mặt cao
và giá thành rẻ.
* nhợc điểm : vì độ thấm tôi thấp nên phải tôi trong
nớc hoặc trong hỗn hợp nớc và muối. Do đó tốc độ nguội
nhanh nên khi tôi thờng bị biến dạng, nứt, vỡ, nhạy cảm với sự
quá nhiệt.
2. Thép hợp kim dụng cụ.
Thép hợp kim dụng cụ tôi ở nhiệt độ 820 ữ 8500C trong
dầu. Sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng HRC 62 ữ 66.

Độ bền nhiệt khoảng 3500C ữ 4000C.
Tốc độ cắt V= 12ữ 15 m/ph.
Để chế tạo dụng cụ cắt thờng dùng các loại thép hợp kim
dụng cụ sau : 9XC, XB, X121 . . . trong đó thép 9XC đợc sử
dụng rộng rãi vì nó có.
* Ưu điểm:
Rẻ tiền
Độ thấm tôi và tính thấm tôi tốt nên sau khi tôi có thể
làm nguội trong dầu , dụng cụ cắt ít bị biến dạng cong vênh.
Phân bố cácbít đồng đều nên độ bền nhiệt cao cho
phép nâng cao tốc độ cắt.
* Nhợc điểm :
Độ cứng ở trạng thái ủ cao (HB 217 ữ 235) do đó khó gia
công.
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

10


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

khi nhiệt luyện rễ sinh ra lớp thoát cacbon do đó ảnh hởng sấu đến độ cứng tại những chỗ mỏng trên phần cắt của
dao.
3. Thép gió.
Là loại thép có hợp kim hàm lợng hợp kim cao, nhất là
vonfra (6ữ 19% ) và crôm (3 ữ

độ cứng đạt HRC 62 ữ

4.6%). Sau khi nhiệt luyện

65. Thép gió có độ thấm tôi lớn độ

bền mòn và độ bền cơ học cao. Độ bền nhiệt khoảng 600 0C
vì vậy dao thép gió có thể cắt tốc độ lớn gấp 3 ữ 4 lần dao
thép cacbon dụng cụ. Tốc độ cắt lớn nhất Vmax = 50 m/ph.
Thép gió đợc chia làm hai loại :
Thép gió năng xuất thờng : P18, P9, P6M5
Thép gió năng xuất cao: P182, P95, P9K10
Thép gió P18 và P9 đợc dùng phổ biến chúng có độ
bền nhiệt và tính năng cắt nh nhau. Do đó tuổi bền khi
cắt ở vùng tốc độ cao là nh nhau. Còn khi cắt ở vùng tốc độ
thấp dao thép gió P18 có tuổi bền cao hơn dao thép gió P9
vì độ chịu mòn ở trạng thái nguội của thép gió P18 cao hơn
P9.
Thép gió P9 có hàm lợng vanadi cao hơn nên cứng hơn
khó mài hơn khi mài sắc dễ sinh hiện tợng cháy bề mặt làm
độ cứng giảm. Thép gió P9 có hàm lợng vonfram ít hơn nên
rẻ tiền hơn . Mặt khác do ít vonfram nên lợng cacbit d ít và
có sự phân bố cacbit đồng đều hơn nên có tính gia công
tốt ở trạng thái nóng, dễ rèn, dễ cán.
Nhợc điểm của thép gió là sự phân bố không đồng
nhất của cacbit sinh ra trong quá trình biến cứng của thép
đúc. Do đó làm giảm chất lợng và cơ tính của thép gió dẫn
đến lỡi cắt dễ bị mẻ, gãy, làm giảm tuổi bền của dao. Vì
vậy trớc khi gia công cơ phôi thép gió cần đợc rèn đi rèn lại
nhiều lần để phân bố lại cacbit cho đồng đều.

Thép gió năng xuất cao đợc chế tạo theo hai hớng :
Thêm côban và thêm vanađi.
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

11


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

Ngoài ra để giảm hàm lợng vonfram có thể tăng
môlipđen theo định mức 1% môlipđen thay thế cho 2%
vonfram và nhận đợc loai thép gió môlipđen. Nói chung thép
gió môlipđen có tính năng cắt nh thép gió vonfram, thép
gió môlipđen có độ không đồng nhất cacbit nhỏ hơn thép
gió vonfram. Song nhợc điểm cơ bản của thép gió môlipđen
là làm giảm nhiệt độ tôi và tăng sự thoát cacbon bề mặt khi
tăng hàm lợng môlipđen. Vì vậy để tránh làm hỏng lớp bề
mặt của dao cần tiến hành tôi trong lò có môi trờng bảo vệ.
4. Hợp kim cứng.
Hợp kim cứng đợc chế tạo bằng phơng pháp luyện kim
bột thành phần chủ yếu của hợp kim cứng là cacbit vonfram
một số loại có cacbit titan, cacbit tantan.
Hợp kim cứng có độ cứng lớn HRA 87 ữ 92 (lớn hơn HRC
70).
Độ bền nhiệt 10000C.
Tốc độ cắt cao : 100 ữ 500 m/ph .

Năng xuất cắt cao hơn thép gió 2 ữ 3 lần.
Nhợc điểm cơ bản của Hợp kim cứng là độ bền uốn
kém độ dẻo thấp. Do đó dao hợp kim cứng cần làm việc
trong điều kiện không có va đập, tránh tải trọng thay đổi
và hệ thống công nghệ cần phải đảm bảo cứng vững.
Qua việc phân tích tính chất,đặc điểmvà ứng dụng
của một số vật liệu thờng đợc sử dụng để chế tạo dụng cụ
cắt. Thấy rằng dao phay lăn răng có kết cấu tơng đối phức
tạp, làm việc trong điều kiện trung bình, vận tốc cắt không
cao. Nên ta chọn vật liệu làm dao là thép gió P18, thoả mãn
yêu cầu đối với vật liệu làm dao:
- Tốc độ cắt (25ữ 35) m/ph.
- Tính chống mài mòn và tuổi bền cao (gấp 8ữ 10) lần
so với thép hợp kim dụng cụ.
- Độ thấm tôi cao (tôi thấm với tiết diện bất kỳ).
- Độ cứng sau khi tôi HRC 62ữ 64.
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

12


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

- Cắt gọt đợc ở nhiệt độ đến 600c.
- Tính công nghệ tốt : gia công bằng cắt gọt0 đợc, tính
mài mòn cao.

ii. Các dạng mặt vít cơ sở của dao phay lăn trục vít.
1. Các mặt vít cơ sở.
Trong việc thiết kế dụng cụ cắt ngời ta u tiên áp dụng
các mặt vít kẻ tức là bề mặt tạo nên khi đờng thẳng ( gọi là
đờng sinh thẳng ) có chuyển động xoắn vít.
a) Mặt vít acsimet kín :
Đợc tạo nên bởi chuyển động vít của đờng sinh thẳng
cắt trục chuyển động vít dới một góc , nếu = 900 tức là
đờng sinh thẳng làm với trục OO một góc vuông thì mặt vít
acsimet sẽ có dạng mặt helicoit thẳng . Mặt vít acsimet
không thể khai triển trên mặt phẳng đợc do đó không thể
gia công nó bằng cách dùng mặt phẳng hay một mặt bất kỳ
khác mà chỉ có thể dùng một đờng ( lỡi cắt ) tạo nên.
khi cắt mặt vít bằng mặt phẳng đi qua trục ta đợc
đờng thẳng nghiêng với trục một góc nhất định.
ở tiết diện thẳng góc với đờng vít mặt vít acsimet sẽ
có dạng đờng cong.

O

A

O

A

O

A

=90


O
Mặ
t vít
acsimet kín

A- A
o
A

SVTK: Đỗ Văn Tuyển

13


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

b) Mặt vít hở (convoliut) :
Đợc tạo nên bởi chuyển động vít của đờng sinh thẳng
không cắt trục chuyển động vít nhng nghiêng với trục này
một góc . Trong quá trình chuyển động đờng sinh thẳng
luôn luôn tiếp tuyến với mặt trụ gọi là mặt định hớng.
mặt vít convoliut không trải đợc trên mặt phẳng và do
đó không thể dùng mặt phẳng để gia công đợc. Tiết diện

thẳng góc với đờng vít hoặc rãnh có dạng thẳng. ở tiết diện
hớng trục, mặt convoliut có dạng đờng cong. ở tiết diện
thẳng góc với trục là đờng cong, gọi là đờng thân khai kéo
dài.

C

C
B'
B

A'
A



Đờng
thân
khai kéo
dài

C-C

O
B

c) Mặt vít thân khai:

O

Trong trờng hợp đặc biệt khi đờng sinh thẳng nghiêng
với trục này một góc bằng góc nghiêng của đờng vít trên trụ
dẫn hớng thì ta có mặt convoliut trải đợc trên mặt phẳng
và có thể dùng mặt phẳng để gia công đợc, mặt vít này
gọi là mặt vít thân khai.
Đờng sinh thẳng luôn luôn tiếp tuyến với đờng vít đó
trên mặt trụ định hớng. Mặt vít thân khai có thể trải trên
mặt phẳng và do đó có thể dùng
để gia công.
Mặtmặt
trụ dẫnphẳng
h
ớng

Trong tiết diện thẳngB góc với trục, mặt vít cho ta đờng
thân khai.



14

SVTK: Đỗ Văn Tuyển
Đờng thân khai


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

* Qua việc phân tích trên ta thấy :
- Khi góc = 0 ( góc là góc đợc tạo nên bởi chuyển
động vít của đờng sinh thẳng không cắt trục chuyển động
vít nhng nghiêng với trục này một góc ) ta có mặt vít thân
khai.
- Khi bán kính của mặt trụ định hớng bằng không thì
mặt vít convoliut sẽ trở thành mặt vít acsimet.
Nh vậy ta thấy hai mặt vít acsimet và mặt vít thân
khai là trờng hợp đặc biệt của mặt vít convôliut.
- Nếu mặt trớc của dao phay là convoliut thì góc trớc
> 0 do đó việc chế tạo cũng nh việc mài sắc sẽ khó khăn
hơn so với góc trớc = 0 ( khi = 0 mặt trớc của dao phay là
mặt xoắn acsimet ).
- việc kiểm tra prôfin dao phay trong tiết diện hớng trục
sẽ dễ dàng hơn trong tiết diện pháp tuyến.
Do hai u điểm sau nên ta chọn mặt vít acsimet.
iii. Tính toán kết cấu của dao phay.
1. Các kích thớc prôfin răng dao phay.
a) Bớc theo phơng pháp tuyến : Nếu góc prôfin của dao phay
u bằng góc prôfin của dạng sinh bánh răng thì khi cắt,
vòng lăn gia công trùng với vòng chia của bánh răng đợc chế
tạo. Do đó bớc răng của dao phay tu trong tiết diện pháp
tuyến bằng bớc răng t1 trong tiết diện pháp tuyến của bánh
răng đợc chế tạo theo vòng chia.
tu = * m* n = *5*1 = 15.71 (mm)
trong đó : n-là số đầu mối.
m- mô đun của dao.
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

15


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

b) Chiều dày răng ở tiết diện pháp tuyến :
chiều dày răng dao trong tiết diện pháp tuyến S n bằng
chiều rộng rãnh răng bánh răng trong tiết diện pháp tuyến.

* m *5
=
= 7,85( mm )
2
2
c) Chiều cao đầu răng dao phay :
Đầu răng của dao sẽ gia công chân răng bánh răng. Do
đó chiều cao đầu răng dao phay sẽ bằng chiều cao chân
răng bánh răng.
h1 = 1,25*m*f
trong đó : f- là hệ số chiều cao của răng khi ăn khớp
tiêu chuẩn f = 1
thay số: h1 = 1,25*5*1 = 6,25 ( mm )
d) Chiều cao chân răng dao phay :
chân răng dao phay sẽ gia công đầu răng của bánh răng
. Muốn cho đáy rãnh răng dao phay không cắt mặt ngoài của
bánh răng gia công thì giữa chúng phải có khe hở C u1 =

0,25* m . Do đó chiều cao chân răng dao phay bằng: h 2 =
1,25* m*f + Cu1
thay số : h2 = 1,25*5*1 + 0,25*5 = 7,5 (mm).
e) Chiều cao toàn bộ prôfin răng dao phay :
h = h1 + h2
trong đó : h1- là chiều cao đầu răng dao.
h2- là chiều cao chân răng dao.
thay số: h = 6,25 + 7,5 = 13,75 (mm).
f) Trị số góc prôfin theo mặt trớc :
1 = +
Sn =

trong đó : - góc ăn khớp ( = 200)
: tra bảng 20 (TKDCC) có = 0
vậy

1 = 200

g) Bán kính vê đầu răng :
r1 = 0,25*m = 0,25*5 = 1,25 (mm).
h) Bán kính lợn chân răng :
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

16


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

r2 = 0,3*m = 0,3*5 = 1,5 (mm).
i) Đờng kính vòng tròn đỉnh răng của dao phay :
Để tăng độ chính xác prôfin răng của bánh răng gia công
và tăng năng xuất cắt gọt, cần phải tận dụng dùng dao phay
có đờng kính lớn. Ngoài việc tăng đờng kính dao ra. Ta thấy
góc vít của dao phay giảm xuống và nh vậy làm giảm các sai
số về kết cấu dao phay, giảm đợc chiều cao độ nhấp nhô
sinh ra khi gia công

dọc theo răng, làm tăng số răng theo

vòng tròn dao phay và nh vậy cải thiện đợc điều kiện cắt
và thoát phoi, tăng đờng kính lỗ gá do đó tăng đờng kính
trục gá đảm bảo độ cứng vững tốt hơn, chế độ cắt tăng ,
cải thiện điều kiện làm nguội lỡi cắt.
Tra bảng 4-106(STCNCTM tập 1) với m=5 (mm), cấp
chính xác A chọn De = 100 (mm)
j) Số răng :
Số lợng răng dao phay ảnh hởng đến số lợng lát cắt tạo
nên prôfin răng bánh răng, ảnh hởng đến chiều cao nhấp nhô
sinh ra trong quá trình cắt, ảnh hởng đến chiều dày phoi
do mỗi răng dao cắt ra, ảnh hởng đến điều kiện làm việc
của dao phay ( rung động,tính năng cắt ). Nhng đối với dao
phay hớt lng điều này không phải bao giờ cũng đạt đợc.
Ta có :

z=
cos = 1 4.5

Vậy : = 39011

360 0



(1)

m* f
5 *1
= 1 4.5
= 0.775
De
100

thay vào (1) ta có:
z = 3600/ 390 = 9.23 (răng)
Tra bảng 4-106(STCNCTM tập 1) với m=5 (mm), cấp
chính xác A chọn
z = 10 (răng).
k) Lợng hớt lng khi tiện :
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

17


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

Để tăng độ chính xác của prôfin răng và tuổi bền dao,
dao phay lăn đợc chế tạo với các răng có prôfin mài. Khi mài hớt
lng có thể xảy ra các hiện tợng cắt lẹm vào các răng sau
hoặc yên ngựa lng răng. Để tránh hiện tợng này ngời ta tiến
hành hớt lng theo hai trị số hớt lng k và k1 trị số hớt lng k đợc
xác định theo công thức sau:

k=

* De
tg
z

: là góc sau ở đỉnh =100
thay số:

k=

*100
tg10 0 = 5,5( mm )
10

Chọn k =5,5 (mm).
l) lợng hớt lng khi mài :
k1=(1,2ữ 1,4)*k =(1,2ữ 1,4)*5,5 =(6.6ữ 7,7) chọn
k1=7 (mm).
k=5,5

k1=7

m) Đờng kính trung bình tính toán :
Dựa vào đờng kính trung bình để xác định các góc
nghiêng của rãnh dọc, góc vít của dao phay và các trị số
khác. khi mài sắc lại nhiều lần, đờng kính dao phay giảm
xuống và đờng kính trung bình thực tế của prôfin răng cũng
giảm xuống, do đó góc vít của dao phay và góc nghiêng
của rãnh dao cũng thay đổi. Để giảm sai số của các kích
thớc thực tế và so với tính toán, đờng kính trung bình
của dao phay khi thiết kế phải chọn trong tiết diện cách mặt
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

18


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

trớc một khoảng bằng (0,1ữ 0,25) bớc vòng (tức là bằng
0,25*D/z = 7,853 (mm).
dtbtính = De - 2h1 - 2 k
Trong đó :
h1=6,25 (mm): chiều cao đầu răng dao phay.
: hệ số, =( 0,1ữ 0,25) theo tiêu chuẩn OCT 932460
chọn = 0,15.

k : hệ số hớt lng.
thay số : dtbtính = 100 - 2*6,25 - 2*0,15*5,5 =85,85 (mm).
n) Góc nghiêng lý thuyết của rãnh xoắn :

sin =

m* n
dtbt

Trong đó : n là số đầu mối ren
thay số
sin =

5 *1
= 0,058241118
85,85

vậy: = 3019.
o) Bớc của răng vít theo chiều trục :

t=

tn
cos

Thay số

tn =

15,71

= 15,73(mm)
cos 3019'

p) Chiều sâu rãnh chứa phoi :
trong đó:
k + k1
+r
2
h : là chiều cao toàn bộ prôfin
r : bán kính đáy rãnh chứa phoi
H = h+

k : lợng hớt lng thứ nhất
k1 : lợng hớt lng thứ hai
thay số :
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

H = 13,75 +

5,5 + 7
+ 1,5 = 22
2

( mm)

19


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

q) Đờng kính lỗ gá :
Lỗ dùng để kẹp chặt và định vị dao phay trên trục gá.
Để tăng độ cứng vững kẹp chặt, đờng kính lỗ phải chọn
càng lớn càng tốt.
d = ( 0,2 ữ 0,45 )De = (0,2 ữ 45)*100
= 20 ữ 45 (mm).
Tra bảng 4-106 (STCNCTM tập 1) ta chọn d = 32
(mm).
r) Đờng kính lỗ không lắp ghép :
d1 = 1,05 d
thay số : d1 = 1,05*32 =33,6 (mm) chọn d1=34 (mm).

s) Đờng kính gờ :
Mặt bên của dao phay có làm gờ nó dùng để kiểm tra
độ đảo của dao khi lắp trên máy, không thể dùng mặt sau
của răng để kiểm tra độ chính xác lắp dao vì mặt sau của
răng là mặt hớt lng .
Tra bảng 4-106 (STCNCTM tập 1) với m = 5 ta chọn
D1= 50 (mm).
t) Chiều dài gờ :
L = (3 ữ 6) (mm) chọn L = 5 (mm).
x) Chiều dài phần làm việc của dao phay lăn :
Chiều dài dao phay phải đảm bảo tạo hình đúng các
răng bánh răng và đảm bảo cắt sơ bộ kim loại ra khỏi rãnh
răng mà không xảy ra hiện tợng quá tải ở các răng ngoài cùng.
Chiều dài tối thiểu của dao phay phải bằng chiều dài l của

đoạn trên đó xảy ra quá trình ăn khớp.
l = h*cotg 0
trong đó : h là chiều cao răng dao ( h = h1 + h2 )
0 là góc ăn khớp (0 = 200 )
h1 là chiều cao đầu răng dao
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

20


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

h2 là chiều cao chân răng dao
Thay số có : l = 13,75*cotg 200 = 37,78 (mm).
Để tránh hiện tợng quá tải ở các răng tạo hình đầu tiên,
để tăng tuổi thọ và tuổi bền cho dao cần phải tăng chiều
dài thêm một lợng bằng hai lần bớc răng tức là bằng 2m.
Vậy chiều dài toàn bộ dao phay là
L = l + 2 L + 2m = 37,78 + 2*5 + 2**5 = 79,18
(mm)
Tra bảng 4-6 (STCNCTM tập 1) lấy L = 112 (mm)
với d = 32 tra bảng 7-23 (TKCTM) ta có :
- Bề rộng then ( với sai lệch giới hạn là H9 ): b =
10+0,015 (mm).
- Chiều dài kích thớc kín của then là: d +t 2=34,9+0,2
(mm).

2. Các rãnh dọc của dao phay.
Muốn có góc trớc bằng nhau ở hai bên răng thì rãnh
dọc phải chế tạo theo đờng vít. Mặt trớc của rãnh thẳng góc
với đờng vít của hình trụ trung bình tính toán nghĩa là trên
mặt trụ tính toán thì góc nghiêng của rãnh bằng góc vít .
Bớc của rãnh xoắn :
Sk = *dtbt*cotg = *85,85*cotg3019 = 4731,67
(mm).

SVTK: Đỗ Văn Tuyển

21


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

3. Số lợng răng, dạng của răng và rãnh dao phay.
Số răng z = 10(răng) và có số rãnh bằng 10 rãnh.
Góc giữa hai răng liên tiếp = 3600/z =3600/10 = 360.
Để tránh nứt khi nhiệt luyện ta phải lợn đáy rãnh với r =
2(mm).
Góc của rãnh thoát phoi = 250.
4. Các góc cắt .
Trên mỗi răng dao có 3 lỡi cắt một lỡi cắt ở đỉnh răng và
hai lỡi bên.
a) Góc trớc trên đỉnh răng :

Thờng trọn đ = 00 từ đó ta thấy mặt trớc là mặt xoắn
acsimet.
b) Góc sau ở đỉnh và ở mặt bên :
đ
B-B

đ'

A

B

e

B

A

b
A-A

Góc sau ở đỉnh và ở mặt bên đợc đảm bảo bằng cách
hớt lng răng theo đờng xoắn acsimet.
Góc sau ở đỉnh răng phụ thuộc vào trị số hớt lng k.
Quan hệ giữa chúng có thể biểu thị bằng công thức
k=

* De
z

tgd =
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

tgd
k*z
* De
22


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Thay số:
tg d =

Bộ môn : Dụng

5,5 *10
= 0,1751592
*100

Vậy đ = 9055 .
Vì mặt sau của răng là mặt xoắn nên góc sau thực tế
phải đợc xác định theo hớng đờng vít của dao phay trong
tiết diện B-B.
tgđ = tgđ*cose (1)
e : góc vít của dao phay trên mặt trụ đỉnh răng D e

tg e =

t0
d
= tbt tg
De De

thay số đợc :

tg e =
e = 2050.

85,85 0
tg 3 19' = 0,04967
100

Thay vào (1) có :
tg đ = tg 9055*cos 2050 = 0,1730987
Vậy đ = 9054.
góc sau ở lỡi cắt bên tại tiết diện A-A thẳng góc với lỡi
cắt đợc xác định theo công thức.
tgb = tgc *sinu *cosc =(Re/Rc)*tgđ * sinu *cosc (2)
Trong đó :
u : góc áp lực u = 200
c : góc vít của dao phay

trên mặt trụ có đờng

kính Dc
Tại điểm C có đờng kính

tgc =

Dc = De - k = 100- 5,5 =

dtb
tg
Dc

94,5 (mm)
Thay số
Vậy c = 30

tg e =
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

85,85
tg 3019' = 0,052037
100

23


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

Thay vào công thức (2)
tg b =

100
* tg 9 0 55'*sin 20 0 * cos 3 0 = 0,06280
94,5

Vậy b = 3055.
5. Xác định prôfin răng dao phay.
Bánh răng thân khai chỉ có thể ăn khớp đúng với trục
vít thân khai mà
mặt xoắn của trục vít này là mặt xoắn thân khai. Do đó
profin của răng dao
phay cần phải đợc xác định theo các bớc sau :
a) Xác định phơng trình của bề mặt trục vít cơ bản
b) Xác định phơng trình mặt trớc các răng dao phay _ rãnh
dọc.
Đối với dao phay có góc trớc = 0, mặt trớc của rãnh là
mặt xoắn acsimet
c) Hình dáng lỡi cắt dao phay là giao tuyến của mặt trục vít
cơ bản và mặt trớc của rãnh
d) Hình dáng mặt sau của các đờng vít của dao phay đợc
xác định từ các điều kiện :
Mặt sau phải là một mặt xoắn mà giao tuyến của nó
với mặt trớc phải tạo nên lỡi cắt trên bề mặt của trục vít cơ
bản
Để đảm bảo trị số của góc, prôfin không thay đổi khi
mài lại ngời ta sử dụng hai phơng pháp hớt lng hớng kính và
hớt lng hớng trục. Hiện nay phơng pháp hớt lng hớng kính đợc
sử dụng rông rãi phơng pháp hớt lng hớng kính chỉ bảo đảm
tạo đúng đợc các mặt sau xoắn trong trờng hợp lỡi cắt có
prôfin thẳng. do đó dao phay lăn dùng gia công bánh răng trụ

đợc thiết kế theo phơng pháp gần đúng
Một số phơng pháp gần đúng để tạo hình dao phay lăn
răng :
- Prôfin thẳng trong tiết diện hớng trục
- Prôfin dao phay có dang thẳng trong tiết diện pháp
tuyến của rãnh răng
SVTK: Đỗ Văn Tuyển

24


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cụ cắt vật liệu kỹ thuật

Bộ môn : Dụng

Do việc kiểm tra Prôfin răng dao phay trong tiết diện hớng trục dễ dàng hơn trong tiết diện pháp tuyến. Vì vậy ta
chọn phơng pháp tạo hình dao phay lăn răng là : Prôfin
thẳng trong tiết diện hớng trục
Trong phơng pháp này prôfin cong ở tiết diện hớng trục
của dao phay lăn đợc thay bằng đờng thẳng. trục vít thân
khai đợc thay bằng trục vít thẳng ở tiết diệnA-A
hớng trục_ trục
NN

vít acsimet

tr

ph

n

A

A

n

Ta khảo xát tiết diện của mặt xoắn thân khai khi cắt
bởi mặt phẳng qua trục dao phay lăn. Trong tiết diện chiều
trục mặt xoắn thân khai có dạng đờng cong. Muốn xác
định nó, trong mặt cắt thiết lập hệ toạ độ vuông góc có
trục ox trùng với trục của trục vít , và trục oy đi qua giao
điểm của đờng cong tiết diện prôfin với mặt trụ cơ bản bán
kính r0 . Trong hệ toạ độ đã chọn, đờng cắt đợc xác định

hP

+0,5K

hP1

hP

hP1

nh sau

XB

XC

B

XK
Hình trụ
chia

K



C

B
B

SVTK: Đỗ
C Văn Tuyển

C

YC

YK

YB

r0

25