Đồ án dụng cụ cắt kim loại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
KHOA CƠ ĐIỆN

ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT KIM LOẠI

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Ngọc Lợi
Lớp : CN Chế tạo máy B – K61
Mã sinh viên : 1621060707
STT : 21
GVHD : Nguyễn Thanh Tùng


LỜI NĨI ĐẦU
Dụng cụ cắt kim loại đóng vai trị quan trọng trong lĩnh vực gia cơng cơ khí,
nó trực tiếp tác động vào quá trình sản xuất ra các sản phẩm cơ khí, cơng cụ sản
xuất máy móc thiết bị cho nền Kinh tế quốc dân.
Việc nắm bắt được vai trò quan trọng của dụng cụ cắt gọt kim loại cũng như
khả năng thiết kế chế tạo tối ưu hóa là một địi hỏi bắt buộc đối với người làm
cơng tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí có như vậy mới có thể đạt được yêu cầu
kỹ thuật, năng suất cho q trình chế tạo cơ khí đóng góp cho q trình phát
triển chung của đất nước.
Vì những lí do trên nên việc hồn thành đồ án mơn học “ Thiết kế dụng cụ
cắt kim loại” đóng vai trò quan trọng và cần thiết đối với mỗi sinh viên làm
quen rèn luyện kỹ năng thiết kế để chuẩn bị cho cơng tác sau này.
Để hồn thành đồ án mơn học này có sự cố gắng của bản than em và sự chỉ
bảo, giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn em và các thầy cô giáo trong bộ
mơn, q trình tham khảo, hỏi ý kiến của bạn bè. Vì vậy em xin chân thành cảm
ơn thầy giáo hướng dẫn em và tất cả các bạn.
Đồ án được hồn thành nhưng cịn có nhiều thiếu sót bởi vì mơn học là một
vấn đề khó và liên tục phát triển. Vậy em rất mong được sự chỉ bảo thêm của

các thầy cơ giáo trong bộ mơn và sự đóng góp ý kiến của các bạn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN THANH TÙNG
và các thầy cô giáo!

Sinh viên
Lợi
Nguyễn Ngọc Lợi


PHẦN A: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH LĂNG TRỤ

Số liệu vào:
A

B

D2

D1

R

22

24

12

22

5

1.
•
•
•
•
•

Phân tích chi tiết
Chi tiết gia cơng gồm các bề mặt cần gia công là mặt trụ, mặt cong, mặt
đầu.
Vật liệu chi tiết gia công là thép C45 có (N/mm2).
Phơi ở dạng phơi thanh trịn có đường kính Ø = D2 = 22 (mm).
Chiều dài chi tiết là: l = A+ R+B = 22 + 5 +24 =51 (mm).
Độ chênh lệch giữ bán kính nhỏ nhất và bán kính lớn nhất của chi tiết là:
Tmax = (Ømax – Ømin ) / 2 = ( D2 – D1) /2= (22 -12)/2 =5 (mm)

2.

Chọn loại dao


-

Chi tiết cần gia cơng có bề mặt cần gia cơng là bề mặt ngồi nên có thể
sử dụng dao tiện định hình lăng trụ.
Kết cấu và kích thước của dao lăng trụ tham khảo bảng 3.2 Hướng dẫn
thiết kế dụng cụ cắt kim loại với lượng dư lớn nhất của chi tiết gia công
là : Tmax = 5 (mm)

Lượng dư
lớn nhất
của chi tiết
Tmax
20(mm)

Kích thước dao tiện
B

H

E

A

F

r

d

L=M

35

90

10

40

25

1

10

55,7
7

III . Chọn cách gá dao : Từ việc phân tích chi tiết như trên: Bề mặt chi tiết cần
gia công gồm các bề mặt định hình mặt trụ trịn xoay, mặt cong và mặt đầu. Với
độ chính xác khơng u cầu cao nên ta chọn phương pháp gá dao thẳng.
IV . Chọn thông số hình học dụng cụ :
* Chọn góc trước : Dựa vào vật liệu gia cơng ta chọn góc trước của dao γ = 20°
* Chọn góc sau ∝ . Góc sau ∝ của dao chọn ∝ = 10° .


V . Tính tốn dao tiện định hình hình lăng trụ gá thẳng:
• Sơ đồ tính tốn

t

?i

?


• Chọn điểm cơ sở

Điểm cơ sở được chọn là một điểm nằm ngang tâm chi tiết nhất hay xa chuẩn
kẹp của dao nhất. Vậy ta chọn điểm 1 làm điểm cơ sở.
• Xác định chiều cao gá dao h
H = R.sin α = 25.sin10° = 4,3412( mm)
R=

Trong đó: R: bán kính dao ở điểm cơ sở

D 50
=
= 25(mm)
2
2

∝ : góc sau của dao tại điểm cơ sở ∝ = 10°

• Thiết kế profin dao theo cơng thức:

τ K = CK − B
B = r1.cos(γ 1 )
CK = rK .cos(γ K )
A
γ K = arcsin( )
rK
A = r1.sin(γ 1 )
h K = τ K .cos(α + γ )

Trong đó:
r1
rK

γ1

r1

: bán kính chi tiết ở điểm cơ sở = 6mm
: bán kính chi tiết ở điểm tính tốn K.

: góc trước ở điểm cơ sở

γ1

=

γ

= 20


γK

: góc trước ở điểm tính tốn K.

Áp dụng cơng thức tại các điểm 1,2,3,4 ta có:

Bảng 1:
lK

γK

(mm
)

(độ)

1

0

20

5,6382

2

24

20

5,6382

3

29

10,7
5

4

51

10,7
5

Điể
m

CK

(mm)

A

B

(mm
)

(mm)

rK

τK

hK

(mm
)

(mm)

(mm)

6

0

0

6

0

0

10,8069
5

11

5,1687
5

4,44

10,8069
5

11

5,1687
5

4,44

2,0521

5,638
2

-VI. Phần phụ của profin dụng cụ:
Phần phụ của profin dụng cụ dung để vát mép và chuẩn bị cho nguyên công
cắt đứt kích thước của phần phụ gồm :
+ a : Là chiều rộng làm tăng sức bền của lưỡi cắt, chọn a = 1 (mm)
+ b : là chiều rộng lưỡi ứng với phần cắt đứt, chọn b = 1 (mm)
-

+ c : Là chiều rộng lưỡi tạo ra phần xén mặt, chọn c = 1 (mm)
φ= 45o


Chiều dài tổng cộng của dao :
L= 51 + 2(a + b) = 51 + 4 = 55(mm)

VI. Thiết kế dưỡng:
Trong quá trình chế tạo dao tiện dịnh hình, profin của lưỡi cắt được kiểm tra
bằng các loại dưỡng. Dưỡng được dung trong quá trình chế tạo gồm hai loại:
Dưỡng đo và dưỡng kiểm. Dưỡng đo dung để kiểm tra profin chi tiết. Dưỡng
kiểm dung để kiểm tra dưỡng đo.

-

Dưỡng đo: Cấp chính xác 7, miền dung sai H, h (bao và bị bao).
Dưỡng kiểm: Cấp chính xác 6, miền dung sai J8, j8 (bao và bị
bao)
Vật liệu dưỡng: Thép lò xo C65, nhiệt luyện đạt 62…65 HRC.
Độ nhám bề mặt làm việc Ra0,63 m,mặt còn lại Ra1,25 m


VII.Điều kiện kỹ thuật của dao tiện định hình:
Vật liệu
Vật liệu làm: thép gió P18
Vật liệu phần thân : thép C45
Góc trước : γ=20o, góc sau α = 12o
b. Độ cứng sau nhiệt luyện
Phần cắt: 62HRC-65HRC
Phần thân dao: 58HRC-60HRC
c. Độ nhẵn.
Độ nhám bề mặt làm việc: Ra< 0,63
Độ nhám bề mặt cịn lại: Ra< 1,253
Trên phần cắt khơng có vết cháy, vết gợn vết nứt
Mối hàn chỗ tiết xúc giữa phần cắt và phần thân là mối hàn tiếp xúc đảm
bảo độ đồng đều cho mối hàn.
d. Sai lệch góc
Sai lệch các góc mài sắc: 15’ -30’
Sai lệch góc sau khơng q: 25’
a.

PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT
LƯNG

1

Phân tích chi tiết chọn dao:


Chi tiết có dạng dãnh, có profile phức tạp bao gồm các đoạn thẳng. Vì vậy ta
chọn dao phay hình hớt lưng, là loại dao phổ biến để gia công các chi tiết
định hình. Với dạng định hình profile như vậy ta chỉ hớt lưng một lần, tức là
không mài lại mặt sau sau khi nhiệt luyện. Để giảm nhẹ lực cắt ta chế tạo
dao có góc trước dương (γ > 0 ). Vì chiều cao profile lớn nhất là hcmax = 22
mm, chiều rộng rãnh l = 58 mm, ta nhận thấy rằng kết cấu của lưỡi cắt đủ
cứng vững, do đó ta chế tạo dao có đáy rãnh thoát phoi đáy nghiêng




2



3

Vậy để gia cong chi tiết này ta chế tạo dao là dao phay định hình hớt lưng
một lần, có góc trước dương, đáy rãnh thốt phoi đáy nghiêng
Chọn thơng số kết cấu
a Đường kính ngồi D:
Lựa chọn hợp lý phải đảm bảo các yêu cầu:
+ Chiều cao răng đủ lớn để đảm bảo không gian chứa phoi và thoát phoi.
+ chiều dày thân dao phải đảm bảo đủ bền.

Chọn D=160 mm
Đường kính lỗ gá d =50 mm
b Số răng Z
Để bảo đảm quá trình phay được êm, số răng đồng thời tham gia cắt phải
có ít nhất 2 răng , Z được xác định bằng:
Số răng Z được tiêu chuẩn hóa theo D là: Z = 10
K=8,5
c Dạng răng và rãnh
Dạng kích thước của răng và rãnh phải đảm bảo đủ khơng gian chứa và
thốt phoi dễ và sức bền của dao, cho phép số lần mài sắc lại lớn nhất và
tránh bị biến dạng khi nhiệt luyện.
Ta dùng đường cong acsimet làm đường lưng răng.
Các góc ở phần cắt của răng dao phay
a Góc trước γ
Góc trước được chọn theo vật liệu làm dao và vật liệu gia công.
Vật liệu gia công thép N/mm2
Vật liệu làm dao thép gió P18
Chọn góc trước: γ = 20o
b Góc sau α
Được chọn theo đặc tính gia cơng và loại dao phay. Dao phay răng lớn α
khoảng 10 – 12o.
Chọn α= 12,góc phụ sau α1= 8 độ
Tính tốn profile dao trong tiết diện chiều trục






Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết hcmax =22 mm

Xét điểm i trên chi tiết, để gia công được điểm i thì phải có một điểm i’
tương ứng thuộc profile dao. Ta xác định điểm i’ đó như sau:
Từ điểm i trên profile chi tiết dóng ngang sang phía dao cắt đường OT tại E
lấy O làm tâm quay một cung trịn có bán kính OE cắt vết mặt trước tại F.
Vẽ đường cong hớt lưng acsimet qua F cắt OT tại G. Từ G dóng đường
ngược lại phía chi tiết, từ điểm i thuộc profile chi tiết hạ đường thẳng vng
góc xuống đường cắt đường tại i’ ta được 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 đường cong hớt lưng Acsimet ưng với góc ở tâm
β.
Ta có:
β = γi – γ
EG =
Sin γi =
γi = arcsin ()
β = arcsin ()- γ
hdi = hci - . [ arcsin ()- γ]
Trong đó:
K = . tgα – lượng hớt lưng
Z – số răng dao phay
theo bảng 4.11 với D=160(mm)
Ta có: Z= 10





K = 8,5

Chiều cao profile của dao trong tiết diện chiều trục
hdi = hci - [arcsin ()- 20]
Li=2Rsin(γ /2).sin(γi)

Chiều cao profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước


Điểm
1
2
3
4

hdti = .sin[arcsin ()- 20]
Lập bảng tính tốn:
hci
22,000
0,000
0,000
5,000

Li
0,000
22,000
46,000
58,000

hdi
20,076
0,000

0,000
4,6702

Lựa chọn kích thước kết cấu của dao
-

Kích thước lớn nhất của dao D= 180mm
Đường kính lỗ định vị dao d=50mm
Đường kính phần khơng lắp ghép d1= 52mm
Số răng : Z=10
Lượng hớt lưng k=8,5mm
Hình dáng đáy rãnh thốt phoi :H=37mm
Bán kính góc lượn rãnh thốt phoi r=1,5mm

-

Các kích thước khác c=15, =25 độ

ε

Yêu cầu kỹ thuật chế tạo dao
-Vật liệu làm dao:Thép gió P18 tơi đạt độ cứng 65HRC
- Độ cứng sau nhiệt luyện HRC=62-65
-Độ bóng bề mặt làm việc Ra=1,28
-Độ đảo hướng tâm mặt trước <=0,06 mm
-Độ đảo hướng kính của các lưỡi cắt<=0,03mm

hdti
24,034
0,000

0,000
5,345