Tính toán và thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết định hình

Vật liệu gia công : Thép A30 b = 600 N/ mm2 Máy gia công : Máy tự động Dạng phôi : Phôi thanh , khi gia công có chuẩn bị để cắt đứt

ĐỀ TÀI 1 :

Tính toán và thiết kế dao tiện định hình để gia công chi tiết định hình với số liệu như trên hinh vẽ

Vật liệu gia công : Thép A30

b = 600 N/ mm2

Máy gia công : Máy tự động

Dạng phôi : Phôi thanh , khi gia công có chuẩn bị để cắt đứt

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN :

1 Phân tích chọn dụng cụ gia công

Chi tiết có dạng mặt ngoài

tròn xoay do đó ta chọn dụng

cụ gia công là dao tiện định

hình

Với dung sai cho phép ta

có thể bỏ qua sai sinh ra

ở các mặt côn do việc thay

thế lưỡi cắt cong bằng lưỡi

cắt thẳng

Vậy ta dùng loại dao có góc

nâng  = 0 để gia công chi

tiết Ta nhận thấy rằng : Mặt đầu 3- 4

là mặt phẳng vuông góc với trục chi tiết

Do đó khi gá dao thẳng , góc trước trong

tiết diện pháp tuyến N = 0 , làm cho ma

sát giữa mặt đầu và mặt sau dao rất lớn

ảnh hưởng đến chất lượng bề chi tiết , tuổi

thọ dao , máy Vì chiều rộng vành khăn

nhỏ do đó ta thay thế nó bằng một mặt

2 4 5

15 25 35 40 50

6 3

24,72

40 35 25 15

50

15

25 35 40 50 24.72

nón có góc đáy nón bằng 30 nhằm làm tăng góc sau N trong tiết diện pháp do đó

sẽ giảm được ma sát Vậy profile bây giờ có dạng như hình vẽ ở trên

2 Chọn điểm cơ sở

Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc : Điểm cơ sở

là điểm xa chuẩn kẹp dao nhất Vậy ta chọn điểm cơ sở là điểm 1 trên hình vẽ

3 Chọn góc trước  và góc sau 

Theo đề ra vật liệu gia công là : Thép A30

b = 600 N/ mm2

Theo bảng 1- 5 : 8[1] ta chọn : Góc trước  = 200

Góc sau  = 120

4 Tính toán chiều cao profile của dao trong tiết diện N- N vuông góc với mặt sau.

Sơ đồ tính toán

Xét điểm i bất kỳ trên profile chi tiết ta có điểm i’ tương ứng trên profile dao Gọi chiều cao profile của dao tại điểm i’ là hi , theo hình vẽ ta có

hi = i.cos( + )

i = Ci- Bi = ri.cosi – r.cos

Ta có

Ai = ri.sini = r.sin

 sini = r/ri.sin

 i = arcsin(r/ri.sin)

 i = ri.cos(r/ri.sin) – r.cos

hi = [ri.cos(r/ri.sin) – r.cos].cos( + )

2

Ci Ti Bi

hi

A i

ri r



 

 



N

N

Lập bảng tính toán chiều cao profile dao

5 Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình

Kích thước kết cấu của dao tiện định hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của profile chi tiết

Ta có

Theo 2-6:9[1] ta có

H = 90

B = 25

E = 10

A = 30

F = 20

d = 10

r = 1

H1 = 40%H = 36

B1 = 1,5tmax = 21

M = 45,77

6 Tính toán chiều rộng lưỡi cắt

Chiều rộng lưỡi cắt phụ a = 2

Chiều rộng phần lưỡi cắt xén mặt đầu c = 1

Góc vát 1 = 200

2 =

56−28

2 =14

d

A

F r



B 1

Chiều cao lưỡi cắt phần cắt đứt t  tmax = 10

Chiều rộng lưỡi cắt phần cắt đứt b = 5

Chiều rộng phần lưỡi không tham gia cắt b1 = 1

Góc vát  = 150

Chiều rộng phần cắt của lưỡi cắt Lc = l5 = 50

Chiều rộng dao Ld = Lc + a + b + c + b1 = 50 + 2 + 5 + 1 + 1 = 59

7 Thiết kế dưỡng đo dưỡng kiểm

Dưỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo ,được chế tạo theo cấp chính xác7 với miền dung sai H, h Theo luật kích thước bao và bị bao

Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo , được chế tạo theo cấp chính xác 6 với miền dung sai Js , js Theo luập kích thước bao và bị bao

Vật liệu làm dưỡng : Thép lò xo 65

Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 65 HRC

Độ nhám bề mặt làm việc Ra  0,63m Các bề mặt còn lại đạt Ra  1,25m Kích thước danh nghĩa của dưỡng theo profile dao

Dung sai chế tạo dưỡng được thể hiện ở bảng sau:

4

b

Lc

Ld









b1

8

3

1

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8

2 15-0,018 9,72-0,025 0,25-0,01 10-0,015 5-0,012 10-0,015 2

2 0 7,71-0,015 4,54-0,012 0 6,060,015 1,75-0,01 2

2 150,0055 9,72 -0,045 0,250,003 100,0045 50,004 100,0045 2

2 0 7,710,004 4,540,004 0 6,060,00 1,750,003 2 Các kích thước thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết

ĐỀ TÀI 2

Tính toán thiết kế dao phay định hình có góc trước dương ( < 0) để gia công chi tiết ở hình vẽ sau Với vật liệu chi tiết là thép 40 có b = 500N/mm2.Trong đó các mặt I và II không gia công

I II

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1 Phân tích chi tiết và chọn dao

Chi tiết có dạng rãnh , có profile phức tạp bao gồm các đoạn thẳng và cung tròn

Vì vậy ta chọn dao phay hình hớt lưng , là loại dao phổ biến dùng để gia công các chi tiết định hình Với dạng profile phức tạp như vậy ta chỉ hớt lưng dao 1 lần , tức

là không mài lại mặt sau sau khi đã nhiệt luyện Để giảm nhẹ lực cắt ta chế tạo dao

có góc trước dương ( > 0 ) Vì chiều cao profile lớn nhất hcmax = 7,3 mm , chiều rộng rãnh l=15mm ,ta nhận thấy rằng kết cấu của lưỡi cắt đủ cứng vững do đó ta chế tạo dao có đáy rãnh thoát phoi thẳng

Vậy để gia công chi tiết này ta chế tạo dao là dao phay định hình hớt lưng 1lần, có góc trước dương, đáy rãnh thoát phoi thẳng

2 Tính toán profile dao

trong tiết diện chiều trục

Sơ đồ tính

6

15

r 7 5

20 

22 

i

Profile dao

Profile chi tiÕt

T

F G E

Ta cần xác địnhchiều cao profile dao trong tiết diện chiều trục

Các thông số trên sơ đồ

Góc trước 

Theo 2-5:5[2]

Vật liệu : Thép 40

Ứng suất bền : b = 500N/mm2

Ta chọn được góc trước  = 100(ứng với dao cắt tinh)

Góc sau  = 120

Chiều cao lớn nhất của profile chi tiết hcmax = 7,3 mm

Bán kính đỉnh dao R theo 9-5:16[2] ta có

R = 45 mm

Dựng profile dao bằng đồ thị

Xét điểm i trên chi tiết , để gia công được điểm i thì phải có một điểm i’ tương ứng thuộc profile chi tiết 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 tâmquay một cung tròn 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 vuông 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 = hdi – EG

EG chính là độ giáng của đường cong hớt lưng acsimet ứng với góc ở tâm 

Ta có

Mà

 = i - 

Trong đó

K : lượng hớt lưng

Z : số răng dao phay

Theo 2-9:16[2] ta có K = 6 ; Z = 10

Nhận thấy rằng profile chi tiết có một đoạn cung tròn Vậy profile dao cũng có một đoạn cong tương ứng Nếu xác định profile đoạn đó cũng như các đoạn khác thì đẻ đảm bảo độ chính xác yêu cầu thì số lượng điểm tính toán phải đủ lớn như thế khối lượng tính toán sẽ rất nặng nề Để đơn giản cho việc tính toán ta sẽ thay

R sin γ

R sin γ

R sin γ

thế đoạn cong đó bằng một cung tròn thay thế đi qua 3 điểm Trên sơ đồ tính ta đã

có 2 điểm là 4 và 6 Vậy ta chỉ còn phải tính thêm 1 điểm nữa là điểm 5

Ta chọn điểm 5 có l5 = 12

Lập bảng tính toán

3 Tính toán profile trong tiết diện chiều trục

Sơ đồ tính toán

Từ sơ đồ ta có

ở trên ta đã có

8

h c 5=h c 4+r−√r2−(l5−l4)2=5 1+7 5−√7 52−(12−9 7 )2=5 46



 



a

O d

T

Profile chi tiÕt

Profile dao

i

h d

ti

i'

h dti=TF= R i .sin β

sin γ =

(R−h ci) sin β

sin γ

sin γ

Trong tiết diện chiều trục đoạn profile cong cũng được thay thế bằng một cung tròn thay thế

Lập bảng tính toán

4 Chọn kết cấu dao

Các thông số kết cấu dao được chọn theo 9-5:16[2] Thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết

5 Thiết kế dưỡng

Dưỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo ,được chế tạo theo cấp chính xác7 với miền dung sai H, h Theo luật kích thước bao và bị bao

Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo , được chế tạo theo cấp chính xác 6 với miền dung sai Js , js Theo luập kích thước bao và bị bao

Vật liệu làm dưỡng : Thép lò xo 65

Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 65 HRC

Độ nhám bề mặt làm việc Ra  0,63m Các bề mặt còn lại đạt Ra  1,25m Kích thước danh nghĩa của dưỡng theo kích thước profile dao trên mặt trước Các kích thước còn lại thể hiện trên bản vẽ chi tiết

ĐỀ TÀI 3

Tính toán và thiết kế dao phay đĩa module trong bộ 8 con, để gia công bánh răng trụ răng thẳngbằng thép 45, có module m = 10 mm Cho biết số hiệu dao là dao số 6

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

1 Xác định các thông số hình học của bánh răng

Trong bộ dao phay đĩa module 8 con , dao mang số hiệu 6 có thể gia công được bánh răng có số răng Z = 35 36 răng Profile dao được tính toán theo số răng bé nhất

Theo bài ra , ta cần thiết kế dao phay đĩa module để gia công bánh răng với các thông số như sau:

Module

m = 10 mm

Số răng

Z = 35 Góc ăn khớp trên vòng tròn chia

 = 200 Bước răng

t = .m = 3,14.10 = 31,4 mm Bán kính vòng tròn chia

rc = m.z = 10.35/2 = 175 mm Chiều dầy răng

S = m./2 = 3,14.10/2 = 15,7 mm Bán kính vòng tròn lăn

rl = rc = 175 mm Đường kính đỉnh răng

da = dc +2m = 350 + 2.10 = 370 mm Đường kính chân răng

df = dc – 2,5m = 350 – 2,5.10 = 325 mm Đường kính vòng tròn cơ sở

d0 = dc.cos = 350.cos200 = 328,892 mm

2 Tính toán profile thân khai của lưỡi cắt

Sơ đồ tính

10

x

r





inv

M

c

=inv

c







c

 c

 



B

o1

o

R

R c

R a

C

x

x max

y

Trong đó: Ra : Bán kính đỉnh răng

RM : Bán kính tại điểm M(x,y)

Rc : Bán kính vòng tròn chia

R0 : Bán kính vòng tròn cơ sở

Rf : Bán kính chân răng

Profile bao gồm hai đoạn

Đoạn làm việc : Là đoạn thân khai CB

Đoạn không làm việc : Là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng BO1

Tính toán profile đoạn làm việc

Nguyên lý tạo hình đường thân khai

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

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

Vậy để tạo hình lưỡi cắt thân khai ta cho điểm M chuyển động theo phương trình đường thân khai trong khoảng bán kính rf  rM  ra Việc xác định profile lưỡi cắt chính là việc xác định toạ độ của tập hợp tất cả các điểm M trong hệ toạ độ đề các Oxy

Xác định toạ độ của điểm M

Theo sơ đồ ta có

x = rM.sinM = rMsin(0 + M)

y = rM.cosM = rMcos(0 + M)

Ta có

M = tgM - M = invM

0 = c - inv0 = /2z - inv0 = /2z - tg0 + 0

tacó CosM = r0/rM

r 0

r M

A

B

M







⇒α M=arcsin (√1−r0

2

r M2 )

2

2

r2M)

Lập bảng tính toán

3 Chọn các kích thước kết cấu dao

Kích thước kết cấu dao chọn theo 4-8:121[2] , được thể hiện cụ thể trên bản vẽ chi tiết

4 Thiết kế dưỡng

Dưỡng đo dùng để kiểm tra dao sau khi chế tạo ,được chế tạo theo cấp chính xác7 với miền dung sai H, h Theo luật kích thước bao và bị bao

12

2

2

r M2 ))

2

2

r M2 ))

Dưỡng kiểm dùng để kiểm tra dưỡng đo , được chế tạo theo cấp chính xác 6 với miền dung sai Js , js Theo luập kích thước bao và bị bao

Vật liệu làm dưỡng : Thép lò xo 65

Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62 65 HRC

Độ nhám bề mặt làm việc Ra  0,63m Các bề mặt còn lại đạt Ra  1,25m Kích thước danh nghĩa của dưỡng theo profile dao trong tiết diện chiều trục

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loại (2 tập ) - ĐHBKHN : 1978

2 Bài giảng môn học Thiết kế dụng cụ cắt kim loại – Nguyễn Duy : 1999

3 Hướng dẫn thiế kế dụng cụ cắt kim loại (Tập 1) - Đậu Lê Xin : 1988

4 Sổ tay công nghệ chế tạo máy ( Tập 1) – NXBKH&KT : 1999

MỤC LỤC

Tiêu đề Trang

+ Thiết kế dao tiện định hình 1

- Chọn dụng cụ 1

- Chọn điểm cơ sở 2

- Chọn góc trước và góc sau 2

- Tính toán chiều cao profile trong tiết diện vuông góc với mặt sau 2

- Tính toán kích thước kết cấu dao 3

- Tính toán chiều rộng lưỡi cắt 3

- Thiết kế dưỡng 4

+ Thiết kế dao phay định hình 5

- Chọn dụng cụ 6

- Tính toán profile dao trong tiết diện chiều trục 6

- Tính toán profile dao trong tiết diện mặt trước 8

- Chọn kết cấu dao 9

- Thiết kế dưỡng 9

+ Thiết kế dao phay dĩa module 10

- Xác định các thông số hình học của bánh răng cần gia công 10

- Tính toán profile thân khai của lưỡi cắt 10

- Chọn kết cấu dao 12

- Thiết kế dưỡng 12

+ Tài liệu tham khảo 13

14