Đồ Án Thiết Kế Dụng Cụ Cắt

LỜI MỞ ĐẦU

Trong nền cơ khí hiện đại nói chung, cũng như ngành cơ khí
chế tạo máy nói riêng, việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt đóng một
vai trò rất quan trọng. Dụng cụ cắt trực tiếp tham gia vào quá trình
gia công cắt gọt, tạo nên chất lượng của sản phẩm. Vì vậy, việc tính
toán thiết kế dụng cụ cắt phải tuân theo những quy trình cũng như
yêu cầu nhất định, và luôn là một nhiệm vụ không dễ dàng đặt ra
với người kỹ sư.
Trong đồ án môn học này em được làm quen với quy trình tính
toán, thiết kế một số dụng cụ cắt điển hình, đó là dao tiện định
hình lăng trụ, dao chuốt lỗ trụ then hoa và dao phay đĩa môđun gia
công bánh răng. Với sự giúp đỡ của bộ môn Gia công vật liệu và
Dụng cụ công nghiệp, đặc biệt là dưới sự hướng dẫn của PGS-TS
Nguyễn Đức Toàn , em đã hoàn thành việc thiết kế các dụng cụ cắt
đã kể trên.
Lĩnh vực thiết kế dụng cụ cắt là một lĩnh vực khó, trong khi
kiến thức của em còn thiếu sót rất nhiều, nên em rất mong nhận
được sự chỉ bảo của thầy cô về những sai sót mắc phải trong quá
trình thực hiện tính toán và thiết kế.
Em xin chân thành cảm ơn thầy cô.

Sinh viên
1


Đinh Văn Dũng
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................................................1
PHẦN 1: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH..................................................................................................7
1,Phân tích chi tiết và chọn dụng cụ gia công:..................................................................................7

2,Chọn điểm cơ sở...................................................................................................................................8
3, Chọn góc trước và góc sau ................................................................................................................8
4, Tính toán chiều cao profin dao.......................................................................................................10
5, Tính toán kích thước kết cấu của dao..........................................................................................13
6, Tính toán chiều rộng lưỡi cắt .......................................................................................................14
7,Điều kiện kỹ thuật của dao :...........................................................................................................14
8,Bản vẽ chi tiết .....................................................................................................................................15
PHẦN II : THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MODULE...........................................................................................16
1,Xác định các thông số hình học.......................................................................................................16
2,Tính toán profile thân khai của lưỡi cắt.......................................................................................17
3,Chọn các kích thước kết cấu dao phay đĩa module....................................................................21
4,Điều kiện kỹ thuật.............................................................................................................................22
5,Nhãn hiệu.............................................................................................................................................22
6,Bản vẽ chi tiết .....................................................................................................................................23
PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG........................................................................24
1, Phân tích...............................................................................................................................................24
2, Chọn thông số hình học của dao:..................................................................................................25
3, tính toán chiều cao profil dao.........................................................................................................25
4,Chọn các kích thước kết cấu dao phay đĩa module.................................................................32
5,Điều kiện kỹ thuật.............................................................................................................................33
6,Nhãn hiệu.............................................................................................................................................33
7,Bản vẽ chi tiết .....................................................................................................................................34
Tài liệu tham khảo.......................................................................................................................................35

2


PHẦN 1: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

16

11

Ø40

Ø28

Ø57

Ø65

1,Phân tích chi tiết và chọn dụng cụ gia công:

5

46

1. Chi tiết có dạng mặt trụ tròn xoay trên đó bao gồm các mặt côn và các m ặt
trụ, cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ chứ không chọn dao tròn, tuy
khó chế tạo nhưng nó có các ưu điểm sau :
+ Độ cứng vững cao hơn, chính xác h ơn.
+ Tránh được sai số loại 2 (sai số do nội tại dao tròn)
+ Việc mài sắc lại đơn giản hơn (ch ỉ mài theo m ặt ph ẳng song song v ới
mặt trước cũ)
2. Vật liệu chế tạo dao
Dựa vào cơ tính của vật liệu gia công ta chọn v ật li ệu làm dao là thép gió
P18 vì
 Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62÷65 HRC.
 Tính cứng nóng cao, chống mài mòn rất tốt
 Tính công nghệ rất tốt , cắt gọt ở tốc độ cao.

3


 Được sử dụng rất phổ biến.
2,Chọn điểm cơ sở
Để tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc : đi ểm c ơ
sở là điểm nằm ngang tâm chi tiết, gần tâm chi tiết nh ất ( xa chu ẩn k ẹp dao
nhất ). Vậy ta chọn điểm cơ sở là điểm 1 như trên hình .
Điểm cơ sở 1 có góc trước γ, góc sau α.
3, Chọn góc trước và góc sau
Căn cứ vào vật liệu gia công : thép 45, = 600N/mm 2 theo bảng 3.1 ta chọn :
=20
+ Góc sau =12

4


1

x

A

hx
a

ax
3'

1'

3

1 2' 2
4

4'

5
5'

6' 6
7
8
9
10

5


4, Tính toán chiều cao profin dao
Sơ đồ tính toán các thông số tại 1 điểm bất kỳ trên lưỡi cắt c ủa dao nh ư sau:
Xét điểm x bất kỳ trên profin chi tiết ta có điểm x’ bất kỳ t ương ứng trên
profin dao. Gọi chiều cao profin dao tại điểm x’ là h x theo hình vẽ ta có:
hx =x cos(α+γ) là chiều cao trong tiết diện vuông góc với mặt sau
= rx cosγx - r1 cosγ là chiều cao các điểm trên profil dao tiện theo mặt
trước
x

Đặt rx cosγx = Cx , r1 cosγ = B= 14.cos(20)= 13,155 (mm)

γx = arcsin( ) là góc trước tại các điểm.
Đặt A= r1 .sinγ
- Tính tại điểm 1,4

1

=h1=0

- Tính tại điểm 2,3

2

= 6,263 (mm) ; h2 = 5,311 (mm)

- Tính tại điểm 5,6

5

= 14,940 (mm) ; h5 = 12,669(mm)

6


Bảng thông kê các điểm trên profin dao

Điểm

Rx

A(mm)

Sinx

x

Cx

x

hx

1-4

14

4,788

0,342

20

13,155

0

0

2-3

20

4,788

0,239

13,852

19,418

6,263

5,311

5-6

28,5

4,788

0,168

9,672

28,095

14,940

12,669

Ta có hình dạng profin theo tiết diện vuông gốc với mặt sau

7


12.669

5.311
1

4

3

2
6

5

14
5
11

32

Ta có hình dạng profin theo tiết diện trùng mặt tr ước
14.940

6.263
1

4

3

2
6

14

5
5

32

5, Tính toán kích thước kết cấu của dao
Kích thước kết cấu của dao tiện định hình được chọn theo chiều cao lớn nh ất
của profin chi tiết
Ta có: tmax = (dmax – dmin)/2 = (65-28)/2= 18,5 mm
8


B

Dựa vào bảng 3.2 kết cấu và kích thước dao tiện định hình lăng trụ ta có kích
thước cơ bản của dao :

H

E

F
d

A
M

L

B
25

H
90

E
10

A
30

F
20

9

r
1,0

d
10

L=M
45,77


6, Tính toán chiều rộng lưỡi cắt

g

b

f
d
c

Phần phụ profin của dụng cụ dùng để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công
cắt đứt ra khỏi phôi có kích thước như hình
Chọn kích thước phần phụ như sau:
-g: Chiều rộng lưỡi dao cắt đứt g=2 mm
-f: chiều rộng vát của chi tiết : f=1mm
- Đầu tự do để tăng sức bền tăng độ chịu mài mòn dao ta thêm kích th ước
b=1
- C là chiều rộng lưỡi dao cắt đứt c=f+g+1=4mm
1

=45

=45

Chiều dài phần phụ d=(c-g)tg45 +2 = 4mm

Chiều dài của dao L=Lc+f+c+d+g+b= 47+4+4+1+2=58mm
7,Điều kiện kỹ thuật của dao :
 Vật liệu : Thép gió P18
10


 Độ cứng sau nhiệt luyện : HRC=62 65
 Độ nhám bề mặt :
+ mặt trước : Ra = 0,32m
+mặt sau : Ra = 0,63m
+mặt tựa thân dao Ra = 0,63 m
 Sai lệch góc mài sắc :
= 20±1
 = 12± 1
 Nhãn hiệu dao: DTDHLT P18 ; = 20 ;  = 12


11

 = 45 ± 10’


90±0,1

8,Bản vẽ chi tiết

58±0,1

4

4x45°

35±0,1

1
2x45°
25

3°

60°
1
R1 R1

0,63

0,63

1

20
30

0,63

10

Ø10±0,005

R1

0,63

45.77-0.1

PHẦN II : THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MODULE
Đề bài

12


- Thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng trụ răng thẳng,
vật liệu gia công thép 45 b=600 N/mm2 ,module m = 2,góc ăn khớp
α = 20,số hiệu dao N = 7 trong bộ 8 con.
1,Xác định các thông số hình học
Trong bộ dao phay đĩa module 8 con,dao mang số hiệu 4 có th ể gia công
được bánh răng có số răng Z = 55 ~ 134 răng. Profile dao đ ược tính toán
theo số răng bé nhất (Z=55) sẽ có profile doãng hơn tạo điều kiện ra
vào ăn khớp dễ hơn.
Ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng v ới các
thông số sau:
Module:
m = 2 mm
Số răng:

Z = 55

Góc ăn khớp:

 = 200

Bước răng:

tp = .m = 3,14.2 = 6,28 mm

Chiều dày răng:

S = m./2 = = 3,14 mm

Bán kính vòng chia:

Rc = rl = = = 55 mm

Bán kính đỉnh răng:

Ra = = = 57 mm

Bán kính chân răng:

Rf == = 52,5 mm

Bán kính vòng tròn cơ sở:

R0 =cos =cos200 = 51,68 mm

2,Tính toán profile thân khai của lưỡi cắt
Để vẽ được Profile dao,ta lập hệ trục Oxy với góc tâm O của bánh răng
như trong sơ đồ tính toán. Giả sử có điểm M (x,y) bất kỳ n ằm trên
profile răng với bán kính Rx thì tọa độ x,y chính là ph ương trình profile
răng.

13


Hình 2.1 Tính toán dao phay đĩa module

Trong đó:
ra là bán kính đỉnh răng
rc là bán kính vòng tròn chia
rM là bán kính điểm M
r0 là bán kính vòng tròn cơ sở
rf là bán kính chân răng

Profile bao gồm 2 đoạn:
- Đoạn làm việc là đoạn thân khai

14


- Đoạn không làm việc là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân
răng BO1
a. Tính toán profile đoạn làm việc:
Nguyên ký tạo hình đường thân khai: cho một đường th ẳng lăn
không trượt trên một đường tròn,thì quỹ đạo của điểm M thuộc
đường thẳng đó sẽ tạo ra đường cong thân khai. Vậy để tạo hình
lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động thep ph ương trình
đường thân khai trong khoảng bán kính Rf ≤ RM ≤ Ra . Việc xác định
tọa độ của tập hợp tất cả các điểm M trong hệ tọa độ đề các Oxy.
r0: Bán kính vòng cơ sở.
rM: Bán kính véc tơ ứng với điểm M.

M: Góc thân khai.
M: Góc áp lực của đường thân khai.
Xác định toạ độ của điểm M.
M

A

rM


r0


B

Hình 2.2 Tọa độ điểm M
Theo sơ đồ tính toán trên ta có:
xM = rM.sinM = rMsin(0 + M)
15


yM = rM.cosM = rMcos(0 + M)
Ta có
M = tgM - M = invM
0 = c - inv0 = /2z - inv0
Ta có: CosM = r0/rM:

Vậy ta cho rM biến thiên từ ro đến re thì sẽ vẽ được profil của răng. Chia để
thành 16 điểm và tính toán theo công thức ta có bảng thông số các đi ểm nh ư
sau:

Bảng 2.1 Thông số tính toán các điểm trên profile dao phay đĩa module

16