đồ án dụng cụ cắt

Chúng bảo đảm độ đồng nhất về hình dáng và độ chính xác kích thớc của cả loạt chi tiết gia công, năng suất cắt cao, số lần mài lại cho phép lớn.. - Với vật liệu chi tiết gia công là thép

Lời nói đầu

Hiện 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

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 việc

Qua một thời gian tìm hiểu và thiết kế, với sự giúp đỡ trao đổi của bạn bè cùng với sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo đặc biệt là thầy Đặng Văn Thanh, em đã hoàn thành những nội dung đề tài đợc giao Nhng 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

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 suất 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 20XH, cần gia công đạt cấp chính xác IT12, độ nhám 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 σb > 850 (N/mm2) và gang có độ cứng HB > 220

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 ữ 65

2 Chọn kích thớc kết cấu dao tiện định hình.

- Chọn theo hình dáng lớn nhất tmax của chi tiết gia công

Chiều cao hình dáng lớn nhất, xác định theo công thức:

0Với cấp chính xác thấp IT12, độ nhám 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)

5 4

3 2

0 1

40 30 20 10

R10

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:

22 L2 L2

Lp

4.0 12.5 ỉ34 ỉ45

- Với dao tiện định hình tròn α = 100ữ 120 Chọn α = 120

+ Góc trớc γ: Phụ thuộc vào cơ tính của vật liệu gia công

- Theo bảng 2 - 4, với vật liệu chi tiết gia công là thép 20XH, có:

σb = 600 N/mm2 , HB = 197

- Chọn γ = 22o

4 Tính chiều cao hình dáng các điểm biểu diễn biên dạng dao.

d

O

C 0,1 2,3 4,5

a

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 :

l1 = 8,5 mm )

l2 = 10( mm )

l3 = l4 = 20( mm )

l5 = 29( mm )

+ Tung độ: Biểu thị chiều cao hình dáng của các điểm

biên dạng trên lỡi cắt so với điểm cơ sở ngang tâm

t = t t

40 30 20

10

40 35

1 0 2

3 4 5

H = R.sin(α+γ) tgγon = H/Bn

B = R.cos(α+γ) tn = R - Rn

Trong đó:

α- góc sau tại điểm cơ sở ngang tâm

γ- góc trớc tại điểm cơ sở ngang tâm

R- bán kính của dao ứng với điểm cơ sở ngang tâm

Rn- bán kính của dao ứng với điểm thứ n trên biên dạng lỡi cắt

τn- chiều cao hình dáng điểm thứ n biên dạng dao theo mặt trớc

tn- 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 (0,1) ; (2,3); (4,5) trên biên dạng dao tơng ứng với các điểm (0,1) ; (2,3); (4,5) trên biên dạng chi tiết

*Chiều cao hình dáng điểm 0,1:

16 , 25

5 Xác định dung sai kích thớc biên dạng dao của dao tiện định hình:

Độ chính xác hình dáng kích thớc của chi tiết gia công phụ thuộc vào độ 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:

3 , 57

42 , 0 12 cos 10 3

,

57

cos

R

(mm)

3 , 57

42 , 0 ).

22 12 cos(

10 3

, 57

).

cos(

= +

= + γ δα+γα

R

(mm)

Trong đó:

R- bán kính của dao tại điểm cơ sở ngang tâm

α- góc sau tại điểm cơ sở ngang tâm

γ- góc trớc tại điểm cơ sở ngang tâm

δα - dung sai của góc α, độ

δ( α + γ ) -dung sai của góc α+γ, độ

6 Xác định các phần phụ của lỡi cắt và vẽ biên dạng toàn bộ lỡi cắt:

+ Để tăng bền cho lỡi cắt, lấy thêm đoạn lỡi cắt phụ a = 2 mm

+ Để tạo lợng d xén mặt đầu, lấy thêm một lợng C = 1,5mm, với góc ϕ1 = 450

+ Để chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt lấy:

b = 4 mm t = 6 mm b1 = 1 mm ϕ = 450

+ Để giảm ma sát khi cắt, đoạn lỡi cắt 23 đợc vát nghiêng 1 góc ϕ0 = 10

7 Điều kiện kỹ thuật của dao tiện định hình:

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

9 8 7

6 5

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 truốt rãnh then

Dao truốt là một loại dụng cụ cắt có năng suất cao, thờng dùng để gia công những bề mặt định hình trong và ngoài Sau khi truốt, bề mặt gia công có thể đạt

độ chính xác cấp 8 ữ 7 và đạt độ nhẵn 6 ữ 8 ( Ra = 2,50 ữ 0,63 ) Cũng có thể đạt tới độ nhẵn cấp 9 ( Ra = 0,32 )

Dao truốt 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 truốt mới

Dao truốt cho năng suất 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 t-ợng trợt do đó ảnh hởng tới chất lợng gia công

1 Chọn kiểu dao truốt và máy truốt:

Theo đề tài, gia công bề mặt định hình trong do vậy dùng dao truốt kéo và tiến hành trên máy truốt ngang

- Theo bảng 3 - 1, chọn máy truốt kiểu 7520 có các tính năng kỹ thuật của máy

Tốc độ hành trình làm việc (m/ph)

Tốc độ hành trình ngợc (m/ph)

Động cơ điện

(kw)

Số vòng quay(v/ph) 752

2 Chọn vật liệu dao truốt:

Với vật liệu chi tiết gia công là thép 45XH, tra bảng 2-14 có :

σb= 850 (N/mm2) và HB = 207 Chọn vật liệu làm dao là thép gió P18 vì thép gió

có độ cứng khá cao, độ bền cao và khả năng chống mài mòn cao

3 Chọn sơ đồ truốt:

Khi truốt có thể dùng 4 sơ đồ truốt là truốt lớp, truốt ăn dần, truốt nhóm và truốt tổ hợp Vì thiết kế dao để truốt rãnh then với bề mặt định hình có biên dạng phức tạp cấp chính xác IT7, độ nhám cấp 8, chọn sơ đồ truốt ăn dần là hợp lý vì sơ

đồ truốt ăn dần có u điểm là việc chế tạo răng dao đơn giản hơn nhiều so với sơ đồ truốt theo lớp Tuy nhiên độ chính xác và độ nhẵn của bề mặt gia công đạt đợc thấp hơn Vì trên bề mặt ở chỗ chuyển tiếp từ lớp cắt nọ sang lớp kia đôi khi còn

để lại các vết cắt dọc do các răng riêng biệt tạo ra

0 +0,05

∅46

0 +0,05

14

Hình 5: Sơ đồ truốt ăn dần

4 Xác định lợng d gia công:

- Lợng d khi truốt phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ, chất lợng bề mặt, kích thớc

bề mặt gia công và dạng gia công bề mặt đó trớc khi truốt Lợng d khi truốt rãnh then đợc tính theo công thức:

max

2 min max

min max

Việc chọn lợng nâng của răng dao phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu gia công, kết cấu dao truốt và độ cứng vững của chi tiết, trị số lợng nâng Sz ảnh hởng lớn đến

độ bóng bề mặt gia công, lực truốt và chiều dài dao truốt, nếu chọn Sz lớn thì chiều dài dao truốt tính đợc sẽ ngắn, dễ chế tạo, năng suất cao, nhng lực truốt 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 Sz 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 truốt 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 độ nhẵn bề mặt gia công Trờng hợp cần truốt tinh có thể chọn Sz nhỏ hơn 0,015 (mm) nhng phải đánh bóng cả mặt sau và mặt trớc của dao đồng thời năng mài lại răng dao với chất lợng cao

Răng cắt thô đầu tiên thờng bố trí lợng nâng bằng 0 để chỉ làm nhiệm vụ sửa đúng biên dạng lỗ phôi, các răng cắt thô còn lại có lợng nâng bằng nhau và đ-

ợc xác định theo bảng 3 - 5, có: Sz =0,05ữ 0,1 mm

Chọn Sz = 0,1 mm

Để tránh giảm lực cắt đột ngột giữa răng cắt thô và răng sửa đúng đợc bố trí

từ 2 ữ 4 răng cắt tinh với lợng nâng giảm dần Thờng chọn 3 răng cắt tinh với lợng nâng có thể đợc bố trí nh sau:

Lợng nâng sơ bộ của răng cắt tinh là:

+ Lợng nâng của răng cắt tinh thứ nhất là:

Szt1= 0,8.Sz = 0,8.0,1 = 0,08+ Lợng nâng của răng cắt tinh thứ hai là:

Szt2= 0,6.Sz = 0,6.0,1 = 0,06+ Lợng nâng của răng cắt tinh thứ ba là:

( )1 1

A A Z

Sz: Lợng nâng của răng cắt thô ứng với sơ đồ truốt tổ hợp

( Sz = 0,1 mm )Vậy ta có:

8 , 49 1 1

, 0

18 , 0 06 , 5

= +

Mặt khác:

4 : 6 : 8 S : S :

Szt1 zt2 zt3 =

Suy ra ta có:

07 , 0 18

8 16 , 0 18

8

.

zt

A S

05 , 0 18

6 16 , 0 18

6

.

zt

A S

04 , 0 18

4 16 , 0 18

4

.

zt

A S

6.2 Răng sửa đúng.

Số răng sửa đúng Zsđ đợc chọn theo cấp chính xác của bề mặt gia công và kiểu dao truốt

- Theo bảng 3 - 7, có:

Dao truốt rãnh then : Zsđ = 4

7 Góc độ của răng dao truốt:

+ Góc sau α chọn phụ thuộc vào kiểu dao truốt.

- Theo bảng 3 - 8 , có:

Đối với răng cắt thô: α = 3o : sai lệch = +30’

Đối với răng cắt tinh: α = 2o : sai lệch = +30’

Đối với răng sửa đúng: α = 2o : sai lệch = +30’

Để tăng độ bền kích thớc, trên mặt sau của răng sửa đúng đợc để lại dải cạnh viền f = 0,05 ữ 0,2 mm ( chọn f = 0,1 mm )

+ Góc trớc γ: Chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công

Dao truốt có 3 dạng rãnh chứa phoi: Dạng lng cong, dạng lng thẳng và dạng

đáy bằng Với vật liệu chi tiết gia công là thép 45XH, là thép cứng có

σb = 850N/mm2 khi gia công thờng tạo ra phoi vụn, phoi xếp Để tăng độ bền cho răng và dễ chế tạo, chọn rãnh dạng lng thẳng Hình dáng, kích thớc răng và rãnh chứa phoi phụ thuộc vào vật liệu gia công và tiết diện phoi do một răng dao cắt ra Diện tích rãnh chứa phoi F đợc xác định theo công thức:

F = f.K

Trong đó:

f: Diện tích tiết diện phoi ( mm2 )

f = L.Sz = 38.0,1 = 3,8 ( mm2 )L: Chiều dài bề mặt đợc truốt

Sz: Lợng nâng của răng cắt thô

K: Hệ số điền đầy rãnh

- Theo bảng 3 - 10, với Sz > 0,07mm chọn K = 4

Suy ra:

F = 3,8.4 = 15,2 ( mm2 )+ Bớc răng dao truốt đợc xác định:

Hình 6: Hình dáng, kích thớc răng và rãnh chứa phoi

*Kiểm nghiệm khả năng chứa phoi của rãnh theo điều kiện:

K LS

, 4 1 , 0 38 4

5 , 4 14 ,

Để thuận tiện cho việc chế tạo dao, bớc răng của các răng cắt thô, cắt tinh

và răng sửa đúng đều lấy bằng nhau: t = 12

Để giảm rung và nâng cao độ chính xác bề mặt gia công t đợc thay đổi trong phạm vi t = ± (0,2 ữ 1) mm

38

t

L Z

+ Số răng lớn nhất tham gia cắt:

4 1 3 1

t

L Z

Vậy với 6 ≥ Zmax ≥ 3 → Đảm bảo độ bền kéo và định hớng tốt cho dao truốt, bảo

đảm năng suất và chất lợng bề mặt gia công

Với B = 14 (mm) Là chiều rộng rãnh then

tra đợc H1= 30 (mm) là chiều cao đầu dao

- Chiều dày thân dao :

+ TÝnh chiÒu cao phÇn c¾t cña c¸c r¨ng dao truèt

- ChiÒu cao phÇn c¾t r¨ng c¾t th« ®Çu tiªn h1 =5,6 (mm)

- ChiÒu cao phÇn c¾t c¸c r¨ng sau lín h¬n r¨ng tríc mét lîng Sz

Szt1 -lµ lîng n©ng cña r¨ng c¾t tinh thø nhÊt Szt1=0,07

Szt2 -lµ lîng n©ng cña r¨ng c¾t tinh thø hai Szt2 =0,05

+ Chiều dài phần răng cắt thô, răng cắt tinh và răng sửa đúng :

răng hi

(mm)

Răng dao thứ i Chiều cao phần cắt

11 Chọn kết cấu rãnh chia phoi:

Khu truốt thép cần bố trí rãnh chia phoi trên những răng cắt nhằm chia chiều rộng răng cắt thành những đoạn nhỏ có chiều rộng mỗi đoạn không lớn hơn 6mm

Do đó phoi dễ cuốn và dễ thoát, biên dạng phoi giảm Đáy rãnh chia phoi thờng nghiêng so với trục dao truốt một góc αđ = 30ữ 50 Chọn αđ = 50

Số lợng và kích thớc rãnh chia phoi trên một răng cắt của dao truốt tra theo bảng 3 – 14

03 , 14

2 = =

=B

b

51 , 3

2 =

=b

a

12 Xác định hình dáng kích thớc đầu dao truốt:

Hình dáng kích thớc đầu dao truốt đã đợc tiêu chuẩn hóa Đầu dao truốt rãnh then đợc tra theo bảng 3 - 19 và 3 - 20 Sử dụng đầu kẹp nhanh với

b = 14 mm, tra bảng 3-19, đợc các kích thớc của đầu dao:

- Chiều rộng răng dao và chiều dày thân dao:

b = 14 mm ; B1 =18,03 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 – 5,6 = 24,4 mm

Để định hớng tốt cho chi tiết gia công chiều dài phần định hớng trớc đợc lấy bằng chiều dài lỗ truốt nhng không nhỏ hơn 40(mm)

do Lct = 38 (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 truốt 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 truốt rãnh then không làm phần định hớng sau vì dao đã đợc kẹp và dẫn hớng trên bàn dao của máy truốt Nhng sau phần răng sửa đúng kéo dài thêm một đoạn l7 = t + (5ữ10) (mm)

⇒l7 = 12 + 10 = 22 (mm)

15 Thiết kế bạc dẫn hớng:

Để dẫn hớng và định vị phôi, cần phải sử dụng bạc dẫn hớng Bạc dẫn hớng là bạc hình trụ ba bậc, có xẻ rãnh dọc theo trục dao, dao truốt sẽ trợt trong rãnh khi cắt, bậc I lắp vào lỗ thành máy truốt, bậc II khử chuyển động tịnh tiến của bạc, bậc III để định vị phôi

Để đảm bảo độ bền cho bạc dẫn hớng phải thỏa mãn điều kiện:

u ≥ 0,15.D D: đờng kính lỗ phôi

u ≥ 0,15.46 = 6,9 (mm)Tính chiều dày u

2 1

B1 = 18,03 (mm) Chiều dày thân dao

H1 = 30 (mm) Chiều cao phần đầu daoThay vào ta có:

u = 462 -

4 2

46 30 4 03 , 18

2 2

16 Xác định chiều dài dao truốt:

Chiều dài dao truốt 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 -chiều dài phần răng cắt thô Lth = 600 (mm)

Lt -chiều dài phần răng cắt tinh Lt = 36 (mm)

Lsđ -chiều dài phần răng sửa đúng Lsđ = 48 (mm)

L7 -chiều dài phần định hớng sau L7 = 22 (mm)

L = L1+ Lh + Lm + Lb + Lc