Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN Lời nói đầu iện nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các máy móc đã nâng cao tính năng tự động trong quá trình sản xuất, đặc biệt là các máy công cụ. Để đáp ứng yêu cầu về tự động hoá máy cũng nh đảm bảo cho quá trình sản xuất của các máy công cụ đạt đợc năng suất cao thì việc chế tạo ra các dụng cụ cắt gọt thoả mãn các chỉ tiêu về kinh tế- kỹ thuật là rất cần thiết. H Thiết kế đồ án môn học dụng cụ cắt là bớc đầu giúp sinh viên làm quen với lĩnh vực thiết kế các dụng cụ cắt gọt, nó cho phép đúc kết lại toàn bộ kiến thức đã đợc học một cách có hệ thống và vận dụng linh hoạt vào quá trình làm. Qua một thời gian tìm hiểu và thiết kế, với sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy giáo: Đặng Văn Thanh, em đã hoàn thành những nội dung đề tài đợc giao. Xong do kiến thức tích luỹ và kiến thức thực tế còn cha nhiều nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đợc sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trong bộ môn để nội dung thiết kế của em đợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2006 Sinh viên Nguyễn Xuân Trọng Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page1 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN Phần i - Thiết kế dao tiện định hình Dao tiện định hình dùng để gia công những chi tiết định hình ở dạng sản xuất hàng loạt lớn hoặc hàng khối. Chúng bảo đảm độ đồng nhất về hình dáng và độ chính xác kích thớc của cả loạt chi tiết gia công, năng xuất cắt cao, số lần mài lại cho phép lớn. Muốn vậy, khi thiết kế dao tiện định hình cần chọn vật liệu dao hợp lý, kết cấu dao hợp lý, tính kích thớc biên dạng dao chính xác và đề ra những yêu cầu kỹ thuật chế tạo thật hợp lý. 1. Chọn vật liệu dao tiện định hình. - Dao tiện định hình thờng có biên dạng phức tạp, làm việc trong điều kiện cắt nặng nề, lực cắt lớn, nhiệt cắt lớn. Vì vậy, cần chọn vật liệu làm dao có độ cứng cao, độ bền nhiệt cao, độ bền cơ học và khả năng chống mòn tốt. - Với vật liệu chi tiết gia công là thép 50, cần gia công đạt cấp chính xác IT12, độ nhẵn cấp 5, chọn vật liệu dao tiện định hình là thép gió P18, nó đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trên. Thép P18 có thể gia công các loại thép có b > 850 (N/mm 2 ) và gang có độ cứng HB > 220. Thành phần thép gió P18: C(%) Cr(%) W(%) V(%) 0,7-0,8 3,8-4,4 17,5-19 1-1,4 - Thép gió có hàm lợng Vonfram cao làm cho thép gió có tính cứng nóng cao, cắt gọt với tốc độ cắt cao (2-4) lần thép cacbon dụng cụ, tốc độ cắt lớn nhất của dao thép gió là V max = 50 m/ph, khi nung giữ đợc độ cứng cao ở gần 600 0 C. Hàm l- ợng Crôm có tác dụng làm tăng độ thấm tôi. Hàm lợng V làm tăng tính chống mài mòn và giữ cho hạt nhỏ khi tôi. Sau khi tôi thép gió P18 có tổ chức: Máctenxit +Ôtenít d (30%)+Cac bit d(15%) Với độ cứng HRC 62 - 65 Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page2 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN 2. Chọn kích th ớc kết cấu dao tiện định hình. - Chọn theo hình dáng lớn nhất t max của chi tiết gia công. Chiều cao hình dáng lớn nhất, xác định theo công thức: ( ) mm9 2 1735 2 dd t minmax max = = = Với cấp chính xác thấp IT12, độ nhẵn cấp 5. Chọn dao tiện định hình tròn hớng kính gá thẳng có điểm cơ sở ngang tâm. Chọn điểm cơ sở ngang tâm là điểm 0 (Hình 1) 6 5 4 3 2 1 0 17 ỉ20 ỉ35 40 32 25 7 R9 Hình 1:Các điểm biên dạng chi tiết - Theo bảng 2 - 3, kích thớc kết cấu của dao tiện định hình tròn có lỗ chốt là: Chiều cao hình dáng lớn nhất của chi tiết Kích thớc dao tiện D d(H8) d 1 b max K r D t d 2 > 8 .11 75 22 34 15 4 2 42 5 Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page3 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN 4 9 ỉ42 ỉ22 3 0 2 2 ỉ75 ỉ34 L1L L2 L2 Lp Hình 2: Kết cấu dao tiện định hình tròn ngoài có lỗ chốt 3. Chọn thông số hình học dao tiện định hình. + Góc sau : Dao tiện định hình thờng cắt với lớp phoi mỏng nên góc sau đợc chọn lớn hơn so với dao tiện thờng để tăng bền cho lỡi cắt. - Với dao tiện định hình tròn = 10 0 ữ 12 0 . Chọn = 12 0 + Góc trớc : Phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu gia công. - Theo bảng 2 - 4, với vật liệu chi tiết gia công là thép 50, có: b = 640 N/mm 2 , HB = 207 ữ 241. - Chọn = 22 o Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page4 R9 7 25 32 40 ỉ35 ỉ20 l1 o l4l5 l6 l2=l3 y x t5=t6 t1=t2 t3=t4 17 0 1 2 3 4 5 6 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN 4. Tính chiều cao hình dáng các điểm biểu diễn biên dạng dao. B 1,2,5,6 0 3 , 0 4 0 3,4 1,2,5,6 O d O C R R 3 , 4 R 1 , 2 h t t 3,4 1,2 H r = 17,5 r = 10 r= 8,5 1 2 3,4 3 , 4 B 1 , 2 , 5 , 6 B C C 3 , 4 1 , 2 a b 3,4 1,2 Hình 3: Sơ đồ tính chiều cao hình dáng dao tiện định hình tròn ngoài + Hoành độ: Biểu thị kích thớc chiều trục của các điểm trên biên dạng lỡi cắt của dao so với điểm cơ sở ngang tâm 0. + Đây là dao tiện định hình hớng kính gá thẳng nên kích thớc chiều trục của các điểm biên dạng trên lỡi cắt đúng bằng kích thớc chiều trục của các điểm tơng ứng trên chi tiết gia công : l 1 = 9 ( mm ) l 2 = 32- (7+9) = 16 ( mm ) l 4 = 40- (7+9) = 24 ( mm ) l 5 = 9 ( mm ) l 6 = 9+7 = 16 ( mm ) + Tung độ: Biểu thị chiều cao hình dáng của các điểm biên dạng trên lỡi cắt so với điểm cơ sở ngang tâm. Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page5 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN + Các công thức tính: h = R.sin B n = B - n H = R.sin(+) tg on = H/B n B = R.cos(+) t n = R - R n Trong đó: - góc sau tại điểm cơ sở ngang tâm - góc trớc tại điểm cơ sở ngang tâm R- bán kính của dao ứng với điểm cơ sở ngang tâm R n - bán kính của dao ứng với điểm thứ n trên biên dạng lỡi cắt n - chiều cao hình dáng điểm thứ n biên dạng dao theo mặt trớc t n - chiều cao hình dáng điểm thứ n biên dạng dao tính theo tiết diện vuông góc với mặt sau. Tính chiều cao hình dáng cho các điểm 0; (3,4); (1,2,5,6) trên biên dạng dao tơng ứng với các điểm 0; (3,4); (1,2,5,6) trên biên dạng chi tiết. *Chiều cao hình dáng điểm 0. h = 37,5.sin12 0 = 7,8 H = 37,5.sin(12 0 +22 0 ) = 21 B = 37,5.cos(12 0 +22 0 ) = 31 *Chiều cao hình dáng điểm 3,4. B 3,4 = B - 3,4 Với a = r.sin = 8,5.sin22 0 = 3,18 sin 3,4 = a/r 1 = 3,18/10 = 0,318 cos 3,4 = 0,948 và 3,4 = 18,5 0 b = r.cos = 8,5.cos22 0 = 7,88 C 3,4 = r 1 .cos 3,4 = 10.0,948 = 9,48 3,4 = 9,48 - 7,88 = 1,6 B 3,4 = 31 - 1,6 = 29,4 tg 03,04 = H/B 3,4 = 21/29,4 = 0,714 03,04 = 35,5 0 R 3,4 = 2,36 5,35sin 21 0 = Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page6 2 R dao chi tiết x t Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN t 3,4 = 37,5 - 36,2 = 1,3 Ta có: 03,04 = + + 03,04 03,04 = 35,5 0 - (22 0 + 12 0 ) = 1,5 0 Mặt khác: 3,4 = + - 3,4 + 03,04 3,4 = 17 0 *Chiều cao hình dáng điểm 1,2,5,6. sin 1,2 = a/r 1,2 = 3,18/17,5 = 0,182 cos 1,2 = 0,983 và 1,2 = 10,5 0 C 1,2 = r 2 .cos 1,2 = 17,5.0,983 = 17,2 1,2 = 17,2 - 7,88 = 9,32 B 1,2 = 31 - 9,32 = 21,68 tg 01,02 = H/B 1,2 = 21/21,68 = 0,97 01,02 = 44 0 R 1,2 = 2,30 44sin 21 0 = t 1,2 = 37,5 - 30,2 = 7,3 Ta có: 01,02 = + + 01,02 01,02 = 44 0 - (22 0 + 12 0 ) = 10 0 Mặt khác: 1,2 = + - 1,2 + 01,02 1,2 = 33,5 0 5.Xác định cung tròn thay thế. Biên dạng chi tiết gia công có đoạn cong là 1 cung tròn đối xứng trong phạm vi nửa đờng tròn. Xác định bán kính R tt của cung tròn thay thế theo công thức: tg = t / x R tt = x / sin2 Trong đó: x -chiều rộng của cung hình dáng dao t -chiều cao hình dáng dao x = 9 mm t = 7,3 Do đó: tg = 7,3/9 = 0,811 = 39 0 Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page7 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN R tt = 9 / sin2.39 0 = 9,2 6. Xác định dung sai kích th ớc biên dạng dao của dao tiện định hình. Độ chính xác hình dáng kích thớc của chi tiết gia công phụ thuộc vào dộ chính xác hình dáng kích thớc biên dạng của dao. Vì vậy cần xác định dung sai kích thớc biên dạng dao chặt chẽ. Trong quá trình gia công chi tiết định hình có thể coi dao nh là chi tiết trục (bị bao). Vì vậy nên bố trí trờng dung sai kích thớc biên dạng dao nh đối với trục cơ sở, nghĩa là sai lệch trên bằng không và sai lệch dới âm. Bố trí nh vậy, sai số biên dạng dao sẽ tạo ra sai số có thể sửa đợc trên biên dạng chi tiết. Chi tiết gia công bằng dao tiện định hình đạt cấp chính xác IT12, chọn cấp chính xác của dao tiện định hình cao hơn 3 cấp là IT9. - Dựa vào cấp chính xác và kích thớc biên dạng của dao Theo bảng 2 - 8, đợc các sai lệch kích thớc biên dạng dao. + Dung sai chiều cao hình dáng các điểm biên dạng dao: t 1 = 1,3 -0,025 t 2 = 7,3 -0,036 + Dung sai kích thớc chiều trục các điểm biên dạng dao: l 1 = 9 -0,036 l 4 = 24 -0,052 l 2 = 16 -0,043 l 5 = 9 -0,036 l 6 = 16 -0,043 - Dung sai bán kính cung tròn thay thế lấy bằng 1/5 dung sai đờng kính của điểm cơ sở ngang tâm (17 -0,18 ): R9,2 -0,04 - Dung sai các kích thớc góc (tính bằng phút) lấy bằng trị số dung sai nhỏ nhất của chiều cao hình dáng dao (tính bằng àm): 25 - Để bảo đảm gá dao chính xác và bảo đảm biên dạng dao không đổi sau mỗi lần mài lại, cần quan tâm đến dung sai kích thớc chiều cao mài dao H. Tính theo công thức: h = 06,0 3,57 42,0.12cos.2,9 3,57 .cos.R 0 == (mm) Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page8 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN H = 05,0 3,57 42,0).2212cos(.2,9 3,57 ).cos(.R )( = + = + + (mm) Trong đó: R- bán kính của dao tại điểm cơ sở ngang tâm - góc sau tại điểm cơ sở ngang tâm - góc trớc tại điểm cơ sở ngang tâm - dung sai của góc , độ ( + ) -dung sai của góc +, độ 7.Xác định các phần phụ của l ỡi cắt và vẽ biên dạng toàn bộ l ỡi cắt. + Để tăng bền cho lỡi cắt, lấy thêm đoạn lỡi cắt phụ a = 2 mm + Để tạo lợng d xén mặt đầu, lấy c = 1 mm, với góc 1 = 20 0 + Để chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt lấy: b = 4 mm t = 6 mm b 1 = 1 mm = 15 0 + Để giảm ma sát khi cắt, đoạn lỡi cắt 23 đợc vát nghiêng 1 góc 0 = 1 0 8. Điều kiện kỹ thuật của dao tiện định hình. 8.1. Vật liệu phần cắt : Thép gió P18 Vật liệu thân dao : Thép gió P18 8.2. Độ cứng sau nhiệt luyện. - Phần cắt : HRC 62 ữ 65 - Phần thân dao : HRC 30 ữ 40 8.3. Độ nhẵn - Mặt trớc và mặt sau dao thép gió bằng cấp 8 ( Ra = 0,63 àm ) - Các mặt chuẩn định vị và kẹp chặt: Đạt cấp 8 ( Ra = 0,63 àm ) - Các mặt còn lại đạt cấp 6 ( Ra = 2,5 àm ) 8.4. Sai lệch các góc mài sắc: 25 9. Gá kẹp dao tiện định hình. Dao tiện định hình đợc định vị và kẹp chặt trong gá kẹp dao thích hợp. Yêu cầu của gá kẹp là phải bảo đảm định vị dao tốt đúng với sơ đồ tính toán, phải điều Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page9 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN chỉnh tốt, kẹp chặt chắc chắn, ổn định và có tính công nghệ tốt, chế tạo và lắp ghép dễ dàng. Với kết cấu dao tiện định hình tròn ngoài có lỗ chốt, chọn gá kẹp dao thể hiện trên hình 2.29, đợc sử dụng trên máy tiện, máy tiện Rơvonve. A 60 A-A A M10 M10 180 35 98 7 6 5 M12 ỉ16 85 20 4 3 2 1 Hình 4: Gá kẹp dao Dao đợc định vị trên bulông đỡ 1 và đợc kẹp chặt nhờ đai ốc kẹp 4 và chốt 2. Gá kẹp loại này có hai cơ cấu điều chỉnh mũi dao ngang tâm máy. Cơ cấu điều chỉnh thô gồm: Vít điều chỉnh 8, chốt 9, quạt điều chỉnh 6. Cơ cấu điều chỉnh tinh là ống lệch tâm 4. Khi quay ống lệch tâm 4 mũi dao đợc nâng lên hoặc hạ xuống so với trục của chi tiết gia công. Vít kẹp 5 để kẹp chặt ống lệch tâm. phần ii-Thiết kế dao chuốt rãnh then Dao chuốt là một loại dụng cụ cắt có năng xuất cao, thờng dùng để gia công những bề mặt định hình trong và ngoài. Sau khi chuốt, bề mặt gia công có thể đạt Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page10 [...]... = 0,32 ) Dao chuốt là loại dao chuyên dùng Vì vậy chỉ cần thay đổi lợng d, hoặc kích thớc bề mặt gia công hoặc vật liệu chi tiết là phải tính toán thiết kế và chế tạo dao chuốt mới Dao chuốt cho năng xuất và độ nhẵn cao nhng có nhợc điểm là lực cắt lớn và dao chóng mòn khi lợng chạy dao lớn và khi lợng chạy dao nhỏ thì xảy ra hiện tợng trợt do đó ảnh hởng tới chất lợng gia công 1 Chọn kiểu dao chuốt... dụng cụ cắt + Chọn tiết diện ngang của thân dao: - Theo bảng 4-24, tiết diện thân dao theo chiều cao tâm máy B.H = 16.25 Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page27 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN + Chọn chiều dài dao: - Theo bảng 4-25, chọn dao tiện đối với bàn dao có 4 chỗ kẹp: L = 160 ( mm ) 4 Chọn hình dáng mặt trớc của dụng cụ cắt Hình dáng mặt trớc của dao tiện đợc chọn phụ thuộc... d III Chọn lợng chạy dao S 1 Xác định lợng chạy dao để bảo đảm độ bền thân dao Để bảo đảm độ bền thân dao, lợng chạy dao đợc tính theo công thức sau: S y pz Wu C pz t xpz K pz L ( mm/vòng) (*) Trong đó: Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page29 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN W : Mô đun chống uốn của tiết diện thân dao ( mm3 ) W= B.H' 2 6 B : Chiều rộng thân dao ở tiết diện nguy... định lợng chạy dao để đảm bảo độ bền của mảnh dao Để đảm bảo độ bền của mảnh dao, lợng chạy dao xác định theo công thức sau: S y pz Pz C pz t xpz K pz (mm/vòng) trong đó: Pz- lực lớn nhất cho phép tác dụng lên mảnh dao hợp kim cứng theo bảng 4-57, với hợp kim T15K6 : Pz= 6600 - 10%.6600 = 5940 S 0,75 5940 = 1,14 3000.21.0,8987 5 Xác định lợng chạy dao thực của máy Sm Từ các lợng chạy dao đã xác định... có: Với B = 14 (mm) Là chiều rộng rãnh then tra đợc H1= 30 (mm) là chiều cao đầu dao - Chiều dày thân dao : B1 = b + (2 ữ 6) (mm) = 14,04 + 4 = 18,04 (mm) - Chiều cao thân dao : H0 = H1 - h1 = 30 - 4,5 = 25,5 Chiều cao thân dao H0 không thay đổi trên suốt chiều dài dao chuốt rãnh then + Tính chiều cao phần cắt của các răng dao chuốt - Chiều cao phần cắt răng cắt thô đầu tiên h1 =4,5 (mm) - Chiều cao phần... đầu dao: - Chiều rộng răng dao và chiều dày thân dao: b = 14 mm ; B1=18,04 mm - Chiều dài lắp vào mâm cặp l = 70 mm - Chiều cao phần đầu dao H1 = 30 mm - Chiều cao thân dao H0 = H1 - h1 = 30 - 4,5 = 25,5 mm - c = 10mm ; e = 8mm ; a = 18mm ; f = 1mm ; l1 = 25mm - Diện tích tiết diện nhỏ nhất: 300 mm2 b-b B1 B b A e=8 l1=25 B H0 H1=30 15 A H1 a-a l=70 1x45 a=18 15 15 c=10 Hình 7: Kích thớc đầu kẹp nhanh... chuốt nhng không nhỏ hơn 40(mm) do Lct = 36 (mm), do vậy lấy l4 = 40 (mm) 14 Xác định phần định hớng sau Phần định hớng sau dùng để định hớng chi tiết khi gia công răng cuối cùng của dao chuốt cha ra khỏi bề mặt lỗ gia công Nhờ vậy mà tránh đợc va đập đột ngột gây sứt mẻ chi tiết Đối với dao chuốt rãnh then không làm phần định hớng sau vì dao đã đợc kẹp và dẫn hớng trên bàn dao của máy chuốt Nhng sau phần... l=70 1x45 a=18 15 15 c=10 Hình 7: Kích thớc đầu kẹp nhanh của dao chuốt rãnh then Thiết kế: Nguyễn Xuân Trọng_K39ME Page20 Bộ môn: Dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật_Trờng ĐHKTCN 13 Xác định kích thớc phần định hớng trớc Phần định hớng trớc dùng để định vị chi tiết bảo đảm độ đồng trục giữa chi tiết với dao Do vậy bảo vệ răng dao khỏi bị gẫy do quá tải Chiều dài định hớng trớc l4 đợc tính từ cuối phần côn... lực chuốt sẽ lớn, làm răng dao sẽ mòn theo mặt trớc và mặt sau ảnh hởng xấu đến độ chính xác và độ nhẵn bề mặt gia công Vì vậy không nên chọn S z lớn hơn 0,15 mm khi gia công thép và 0,2 mm khi gia công gang Ngợc lại lợng nâng của răng cắt thô không nên chọn nhỏ hơn 0,02 mm vì khi đó dao chuốt sẽ dài, răng dao rất khó cắt vào kim loại gia công và thờng bị trợt và làm cùn nhanh lỡi cắt dẫn đến làm giảm... thuật_Trờng ĐHKTCN B1 = 18,04 (mm) Chiều dày thân dao H1 = 30 (mm) Chiều cao phần đầu dao Thay vào, có: u= 48 2 - 48 18,04 2 + 4 30 2 4 2 = 13,17 (mm) > 7,2 (mm) A AA U Căn đệm A Bạc dẫn hướng Thành máy truốt Bạc dẫn hớng 16 Xác định chiều dài dao chuốt Chiều dài dao chuốt đợc tính theo công thức sau: Ld = L + Lth + Lt + Lsđ + L7 Trong đó: L -là khoảng cách từ đầu dao đến đỉnh răng cắt thô đầu tiên Lth . sau tại điểm cơ sở ngang tâm - góc trớc tại điểm cơ sở ngang tâm R- bán kính của dao ứng với điểm cơ sở ngang tâm R n - bán kính của dao ứng với điểm thứ. tạo dao chuốt mới. Dao chuốt cho năng xuất và độ nhẵn cao nhng có nhợc điểm là lực cắt lớn và dao chóng mòn khi lợng chạy dao lớn và khi lợng chạy dao