Đồ án thiết kế dụng cụ cắt tính và thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết cho theo hình vẽ (dao có phần chuẩn bị cắt đứt)

THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH

Phân tích chi tiết gia công

- Chi tiết gia công được làm từ thép 45, bao gồm các bề mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt côn.

Chi tiết này có cấu trúc cân đối với độ chênh lệch đường kính không đáng kể Không có phần nào trên chi tiết có góc profile quá nhỏ hoặc bằng 0.

Khi gia công chi tiết có hình dạng côn, quá trình diễn ra khi chi tiết quay quanh trục của nó và lưỡi cắt sẽ tác động lên bề mặt chi tiết Trong chuyển động tương đối, bề mặt côn 4-5 được hình thành bởi lưỡi cắt, tương ứng với đoạn nằm ngang trong mặt T-T quay quanh trục Do có góc trước γ, mặt trước T-T không đi qua trục của chi tiết 9 trục quay.

Biên dạng củ chi tiết tạo thành có dạng mặt hyperboloid tròn xoay, dẫn đến sai số Δ1 so với bề mặt côn yêu cầu Để khử sai số này, cần sử dụng dao tiện định hình gá nâng, tuy nhiên điều này gây ra sự phức tạp trong quá trình gia công và thiết kế dao.

Để thiết kế dụng cụ cắt độ chính xác cho loạt chi tiết không yêu cầu quá cao, chúng ta lựa chọn thiết kế dao tiện định hình gá thẳng nhằm gia công hiệu quả cho các chi tiết này.

Chọn gá dao hướng kính giúp đơn giản hóa việc tính toán so với gá nghiêng và gá nâng Với trục profin vuông góc với đường tâm chi tiết, việc này giúp giảm ma sát giữa lưỡi cắt và các mặt đầu của chi tiết Để tối ưu hóa hiệu suất cắt, lưỡi cắt rãnh nên được thiết kế với góc φ 1E.

Chọn loại dao tiện định hình

- Chi tiết gia công có bề mặt gia công là bề mặt trụ ngoài nên có thể sử dụng dao tiện định hình lăng trụ hoặc hình tròn.

- Ta có bảng so sánh sau:

Dao tiện đình hình hình lăng trụ Ưu điểm - Dao kẹp bằng rãnh mang cá nên độ cứng vững cao hơn

- Độ bền lưỡi dao cao, thoát nhiệt tốt

- Độ chính xác cao hơn vì chỉ có sai số Δ 1

- Việc mài lại dụng cụ đơn giản hơn dao tiện định hình hình tròn

Nhược - Không tiện được lỗ trong điểm

Vậy để đơn giản trong thiết kế, chế tạo cũng như giảm giá thành Ta chọn dao tiện định hình lăng trụ sẽ hợp lý hơn

Xác định điểm cơ sở, góc trước, góc sau

Góc trước và góc sau của dao tiện định hình thường không bằng nhau tại các điểm khác nhau Để tính toán profin của dao, một điểm cơ sở được chọn, nằm ngang tâm chi tiết và xa chuẩn kẹp nhất Điểm cơ sở này được xác định là điểm 1 (hình 1.1).

4 Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt

Hình 1.1 Profin chi tiết gia công

- Với vật liệu gia công là phôi thanh bằng thép 45 có s b = 600 (N/ mm 2 ), tra bảng

3.4 trg 16 (sách Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại) thì góc trước γ ° ÷

Góc sau α được xác định để giảm thiểu ma sát giữa mặt sau của dao và chi tiết gia công, đồng thời bảo đảm độ bền cho lưỡi cắt Đối với dao lăng trụ, góc α thường nằm trong khoảng từ 8 ° đến 15 °, và trong trường hợp này, α được chọn là 12 °.

Tính toán chiều cao profin dao

Xét điểm i bất kì trên profin chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profin dao Gọi:

+ τ i :Chiều cao profin dao trong tiết diện trùng mặt trước

+ h i : Chiều cao profin dao trong tiết diện vuông góc với mặt sau

+ r 1 : Bán kính ở điểm cơ sở

+ r i : Bán kính chi tiết ở điểm tính toán

+ γ , α : Góc trước, góc sau ở điểm cơ sở

Từ sơ đồ tính, ta có:

 τ i = C i – B = τ i = r i cos{arcsin[( r 1 / r i ) sin γ ]} – r 1 cos γ h i = τ i cos( α + γ )

Tính cụ thể cho các điểm như sau: Điểm 1, 4: r 1 = r 4 = 37 2 ,5 (mm) γ 1= γ 4 °

(mm) Điểm 2, 3: r 2 = r 3 = 40 2 = 20 (mm) γ 2 = γ 3 = arcsin[( r 1/ r 2).sin γ ] = arcsin[(18,5/20).sin20 ° ] 18,44 ° C 2 = C 3 ¿ r 2 cos γ 2 = 20.cos18,44 ° = 18,97 (mm) τ 2 = τ 3 = C 2 – B = 18,97 – 17,38 = 1,59 (mm) h 2 = h 3 = τ 2.cos( α + γ ) = 1,59.cos(12 ° + 20 ° ) = 1,35 (mm) Điểm 5,6: r 5= r 6 = r 9 = 59 2 = 29,5(mm) γ 5 = γ 6 = γ 9 arcsin[( r 1/ r 5).sin γ ] = arcsin[(18,5/29,5).sin20 ° ] 12,38 ° C 5 = C 6 =C 9 =r 5.cos γ 5 = 29,5.cos12,38 ° = 28,81 (mm) τ 5 = τ 3 = τ 9 = C 5 – B = 28,81 – 17,38 = 11,43 (mm) h 5 = h 6 = h 9 =τ 5 cos( α + γ ) = 11,43.cos(12 ° + 20 ° ) = 9,69 (mm)

Ta có bảng tính toán profin dao như sau:

-Ta có hình dạng profin theo tiết diện vuông góc với mặt sau như hình 1.3:

Hình 1.3 -Ta có profin theo tiết diện trùng với mặt trước như hình 1.4:

Tính toán kích thước kết cấu dao

- Kích thước kết cấu của dao tiện định hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của prôfin chi tiết, ta có: t max = d max 2 – d min = 60−37 2 = 11,5 (mm)

- Dựa vào bảng 3.2, kết cấu và kích thước của dao tiện định hình lăng trụ với t max 11,5 (mm) như sau: t max

11,5 25 90 10 30 20 Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt

Tính toán chiều rộng lưỡi cắt

- 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 sau:

Ta chọn a = b = 1 mm; c = d = 4 mm; f = 1 mm φ = 45 °

→ Chiều dài của dao là:

Điều kiện kỹ thuật

- Vật liệu phần cắt: Thép gió

- Độ cứng sau khi nhiệt luyện HRC = 62 - 65

Nhãn hiệu dao: DTĐHL T-55x35x90;P18 ĐHBKHN; α = 12 ° ; γ = 20 °

PHẦN 2: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MODUN

Tinh toan thiêt kê dao phay đia modul đê gia công banh răng tru răng thăng theo thông sô: Modul m = 5,0; Goc ăn khơp: 17⁰30’ ;N 0 1

1.Nguyên lí tạo hình khi gia công bánh răng

Truyền động bánh răng theo phương pháp ăn khớp là một kỹ thuật phổ biến trong ngành chế tạo máy, với chất lượng chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác trong việc chế tạo bánh răng Quá trình cắt răng liên quan đến việc loại bỏ lớp kim loại từ hai rãnh để hình thành profin của răng, đảm bảo độ chính xác của răng thông qua việc kiểm soát profin, độ chính xác bước răng khi ăn khớp, và độ đồng tâm cao giữa vòng chia và tâm bánh răng Độ chính xác của bánh răng cũng bị ảnh hưởng bởi độ chính xác của dụng cụ cắt và phương pháp gia công răng được sử dụng.

Cắt răng theo phương pháp chép hình là kỹ thuật cắt răng sử dụng dụng cụ có biên dạng lưỡi cắt là rãnh răng Quá trình cắt diễn ra không liên tục, với việc cắt từng rãnh răng một và sau đó phân độ để tiếp tục gia công các rãnh răng khác.

Cắt răng theo phương pháp bao hình là kỹ thuật chế tạo răng bánh răng mà không yêu cầu dụng cụ cắt phải có biên dạng lưỡi cắt giống như rãnh răng Quá trình cắt diễn ra liên tục, trong đó dụng cụ cắt lăn tương đối trên vành bánh răng gia công, tạo ra quỹ tích các đường bao của dụng cụ cắt, tương ứng với profin thân khai của răng bánh răng.

Dao phay đĩa modun là công cụ thiết yếu trong gia công răng, sử dụng phương pháp chép hình trên máy phay chuyên dụng hoặc vạn năng Với đầu phân độ vạn năng hoặc đĩa phân độ chuyên dụng, thiết bị này có khả năng gia công nhiều loại bánh răng, bao gồm bánh răng trụ, răng thẳng và răng nghiêng.

Theo bang 6.5[1]T116 ta chon dao sô 1(N 1) ⁰ trong bô ̣8 dao co sô răng gia công tư

Dao cắt được thiết kế với 12-13 răng, trong đó dao có 12 răng sẽ tạo ra độ cong lớn hơn Khi gia công bằng bánh răng có số răng Z > 12, sẽ tạo ra profile rộng hơn, giúp cải thiện khả năng ăn khớp và giảm thiểu tình trạng kẹt khi ăn khớp.

3.Tinh toan hinh dang lươi căt.

Thiết kế dao phay đĩa modun yêu cầu chuyển đổi profin bánh răng từ hệ tọa độ cực sang hệ tọa độ vuông góc, với tâm bánh răng làm gốc và trục Oy là trục đối xứng của rãnh răng Việc tính toán chính xác sẽ giúp chế tạo profin dao phay đĩa modun hiệu quả và thuận lợi hơn.

Profile cua dao phay đia modul trong tiêt diêṇ chiêu truc cung la profile theo măṭtrươc va trung khit vơi profile trăc diêṇ cua banh răng.

Cac sô liêụ cân tinh đê ve:

- Goc ăn khơp trên vong chia:

- Ban kinh vong tron lăn: r 1 =r c 0(mm)

- Ban kinh vong tron cơ sơ: r 0 =r c c os α 0 c os (17 o 30 ' )(,6115 (mm) Đê ve profile dao ta lâp ̣ hê ̣truc Oxy vơi goc tâm O cua banh răng Gia sư co điêm

M(x,y) bât ki năm trên profile răng vơi ban kinh Rx thi toa đô ̣x,y chinh la phương trinh profile răng.

13 Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt α ° 30'α ° 30'

Trong đo: r e : la ban kinh đinh răng. r M : ban kinh tai điêm M(x,y). r c : ban kinh vong tron chia r 0 : ban kinh vong tron cơ sơ. r f : ban kinh chân răng.

4.Tinh toan profile đoan làm viêc::

Nguyên lý tạo hình đường thân khai bao gồm các yếu tố quan trọng như bán kính vòng tròn cơ sở (r0), bán kính véc tơ tại điểm M (rm), góc thân khai (θm) và góc áp lực của đường thân khai (αm) Những yếu tố này đóng vai trò quyết định trong việc xác định hình dạng và cấu trúc của đường thân khai, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong quá trình khai thác.

Nguyên lý: Cho một đường thẳng lăn không trượt trên một đường tròn thì quỹ đạo của điểm M thuộc đường thẳng đó sẽ vẽ ra đường cong thân khai.

Để tạo hình lưỡi cắt thân khai, điểm M cần chuyển động theo phương trình đường thân khai trong khoảng bán kính r f ≤ r m ≤ r a Việc xác định profile lưỡi cắt liên quan đến tọa độ của tập hợp các điểm M trong hệ tọa độ Oxy Hệ tọa độ XOY được thiết lập với gốc O trùng với tâm bánh răng, và tại mỗi điểm M(x,y) nằm trên profile với bán kính rM.

Theo sơ đồ ta có :

Theo sơ đồ tính toán trên ta có: x M = r M sind M = r M sin(d 0 + q M ) y M = r M cosd M = r M cos(d 0 + q M )

15 Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt d 0 = d c - inva 0 = p/2z - inva 0 = p/2z - tga 0 + a 0

- Nếu chia ít điểm quá thì sẽ gây ra sai số profin đường cong.

Chia nhiều điểm sẽ giúp giảm sai số profin đường cong Do cấp chính xác của bánh răng thấp hơn cấp chính xác của dao, nên chúng ta chọn chia thành 16 điểm để tính tọa độ các điểm trên đường cong thân khai Dựa vào công thức tính toán, chúng ta có bảng thông số cho các điểm này.

Bang cac gia tri tinh đươc Điêm

Bang 3.1: Bang gia tri profile dao Dưa vao bang gia tri ta dưng lên profile dao:

3.5.Chon cac kich thươc kêt câu dao phay đĩa modul

Kich thươc kêt câu dao chon theo bang 6.6 va 6.7 đươc thê hiêṇ cu thê trên ban ve chi tiêt

- Đương kinh lô ga: d = 32 +0,019 (mm)

- Cac thanh phân khac: t1 = 18mm, t2 = 10mm, δ = 25 o , r = 1,75 ; r1 0,8 ; c = 0,8

- Đô ̣cưng phân căt đat HRC = 62 – 65

- Đô ̣đao đương kinh ngoai < 0,03

- Sai lêcḥ chiêu day răng ± 0,025.

+ Măṭtrươc, măṭlô ga dao va cac măṭtưa không thâp hơn 0,32

+ Măṭhơt lưng cua hinh dang răng không thâp hơn 0,64.

PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐỊNH HÌNH HỚT LƯNG

Thiết kế dao phay định hình hớt lưng có γ > 0 để gia công vật liệu thép 45 có σ b

= 650 N/mm 2 Với profin chi tiết như hình vẽ:

Bảng thông số kích thước :

I Phân h1 20 tích chi tiết gia công

Hình dạng lưỡi cắt được đảm bảo tính đồng nhất và ổn định trong suốt quá trình sử dụng, ngay cả khi mài sắc lại mặt trước Sản phẩm có tính vạn năng cao và năng suất vượt trội, đồng thời không yêu cầu quá trình gá đặt phức tạp.

- Chiều cao lớn nhất của profin chi tiết h max = h3 = 28 mm, chiều rộng rãnh l = 40 mm

AI Thiết lập sơ đồ tính, tính toán profin dao trong các tiết diện 1 Xác định góc trước, góc sau

Theo bảng 4.2 trang 43[I], với vật liệu thép 45, σ b = 650 N/mm 2 Ta được:

2 Tính toán profile dao trong các tiết diện

2.2.1 Dựng prôfile bằng đồ thị:

Để gia công điểm i trên chi tiết, cần xác định điểm i ° tương ứng thuộc profin dao Từ điểm i trên profin chi tiết, kéo ngang cắt OT tại E, sau đó quay cung tròn tâm O với bán kính OE cắt mặt trước tại F Tiếp theo, vẽ đường cong hớt lưng acsimet qua F cắt OT tại G Từ G, kẻ đường thẳng song song với IE cắt đường thẳng song song với OT tại i, từ đó xác định được điểm i °, là điểm trên profin dao dùng để gia công điểm i trên profin chi tiết.

2.2.2 Tính toán chiều cao profin dao trong tiết diện chiều trục: a)Theo sơ đồ ta có: h di = GT = ET – EG = h ci – EG Với EG là độ giáng của đường cong hớt lưng acsimet ứng với góc ở tâm β i

⇒ h di = h ci – KZ [ arcsin ( Rsinγ

R = D e /2 = 190/2 = 95 mm b) Các kích thước theo đề bàà̀i ra a = h 1 tan 20 ° tan20 ° =7,28 mm c = L−a−7−( h 3 −h 2 ) tan 30 ° ¿ 40−7,28−7−(28−21) tan 30 ° ¿ 21,67 mm h c1 mm;l 1 =0 mmh c2 =0 mm;l 2 =a=7,28 mmh c3 =0 mm;l 3 =l 2 +7=7,28+7,28 mm h c4 =h 3 −h 2 (−21=7 mm;l 4 =L−c @−21,67,32 mm h c5 (mm;l 5 @ mm + Tại điểm 1: β

2.2.3 Tính profin dao trong tiết diện trùng mặt trước:

+ Theo sơ đồ, ta có: h dti sin γ = R i sin β i

⇒ h dti = R i sin β i = ( R−h ci ) sin β i sinγ sinγ

+ Tại điểm 1: h dt 1 = R 1 sin β 1 = ( R−h c1 ) sin β 1 = (95−20 ) sin 4,13 ° = 20,86 (mm) sinγsinγ sin15 °

+ Tại điểm 2,3: h dt 2 = h dt 3 = 0 (mm)

24 Đồ án Thiết kế dụng cụ cắt h dt 4 = R 4 sin β 4 = ( R−h c 4 ) sin β 4 = (95−7 ) sin 1,22° = 7,24 (mm) sinγsinγ sin 15 °

+ Tại điểm 5: h dt 5 = R 5 sin β 5 sinγ

Bảng thông số tính toán: Điểm h ci

Hình dạng profin dao trong tiết diện chiều trục như hình:

Hình dạng profin dao trong tiết diện trùng mặt trước như hình:

III Kích thước kết cấu của dao

Theo bảng 4.11, kích thước kết cấu của dao tra được xác định cho chiều cao lớn nhất của profin chi tiết h cmax = 28 mm Kích thước kết cấu của dao được xác định như sau:

- Đường kính lớn nhất của dao: D = 190 mm

- Đường kính lỗ định vị dao d = 50 mm

- Đường kính phần không lắp ghép d 3 R mm

- Hình dáng đáy rãnh thoát phoi H = 47 mm

- Bán kính góc lượn ở đáy rãnh thoát phoi R =3 mm

- Các kích thước khác C = 16; ε = 25 ° , d 1 p mm, d 2 = 90 mm,to = 53,5mm, b = 12 mm, r = 1mm

IV Yêu cầu kĩĩ̃ thuật của dao

- Vật liệu làm dao: Thép gió P18 tôi đạt độ cứng 65HRC

- Độ cứng sau nhiệt luyện HRC = 62 ÷ 65

- Độ bóng: Bề mặt làm việc R a = 2,5

- Độ đảo hướng tâm của mặt trước

- Độ đảo hướng kính của các lưỡi

Kí hiệu dao: DPĐHHL N ° 14; γ =¿15 ° ;D = 190;B = 13 mm; d 32mm;P18 ĐHBKHN

THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG