1. THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT
Thuyết trình: PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG CƠ KHÍ
NCM.Gia công vât liệu và dụng cụ công nghiệp
2. Giới thiệu chung
NCM.Gia công vật liệu & Dụng cụ công nghiệp
Trường Cơ Khí, Đại học Bách khoa Hà nội
Giáo trình:
1) Thiết kế dụng cụ công nghiệp
Tác giả: Trần Thế Lục, Bành Tiến Long, Trần Sỹ Túy
NXB Khoa học Kỹ thuật, 2005
2) Bài giảng Thiết kế dụng cụ công nghiệp
Tác giả: Nguyễn Duy, Trần Thê Lục, Bành Tiến Long
NXB Đại học Bách khoa, 2001
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 2
3. Các bài thí nghiệm
• Mài sắc dao tiện
• Mài sắc mũi khoan
• Mài sắc dao phay lăn răng
• Đo thông số hình học của dao phay lăn răng
trên máy УИM21
Báo cáo thí nghiệm phải gồm 4 nội dung
trên (có xử lý số liệu) và nộp cho cán bộ
hướng dẫn thí nghiệm
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 3
4. THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT
1. MÔ TẢ HỌC PHẦN
• Nội dung chính của học phần trình bày kết cấu và thông số hình học của các loại dụng
cụ cắt thông dụng; Phương pháp tính toán thiết kế các loại dao phi tiêu chuẩn như dao
tiện định hình, dao phay định hình, dao chuốt; phương pháp tính toán thiết kế các loại
dao tiêu chuẩn như mũi khoan, mũi khoét, mũi doa, dụng cụ gia công ren; phương pháp
tính toán thiết kế các loại dụng cụ gia công răng như dao phay đĩa mô đun, dao phay lăn
răng, dao xọc răng, dao phay lăn trục then hoa.
2. MỤC TIÊU HỌC PHẦN
Nắm được những kiến thức cơ bản về kết cấu, thông số hình học các loại dụng cụ cắt cơ
bản để sử dụng hiệu quả dụng cụ cắt.
Biết lựa chọn, sử dụng các loại dụng cụ đã được tiêu chuẩn hoá.
Có khả năng tính toán, thiết kế các loại dụng cụ cắt cần thiết trong thực tế sản xuất
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 4
5. THIẾT KẾ
DỤNG CỤ CẮT
1
2
3
4
Chương 1: Thiết kế dao tiện định hình
Chương 2: Thiết kế dao phay
Chương 4: Thiết kế dao chuốt
THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT
5
Chương 3: Thiết kế các dụng cụ cắt gia công lỗ
Chương 5: Thiết kế dụng cụ cắt ren
6 Chương 6: Thiết kế các dụng cụ gia công răng
7 Chương 7: Thiết kế dao phay lăn trục then hoa
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 5
6. 1.1. Giới thiệu dao tiện định hình
1.2. Các khái niệm cơ bản khi thiết kế dao tiện định hình
1.3. Thiết kế dao tiện định hình lăng trụ
1.4. Thiết kế dao tiện định hình hình tròn
1.5. Sai số khi gia công bằng dao tiện định hình
1.6. Thiết kế dao tiện định hình gá nâng
1.7. Thiết kế dao tiện định hình gá nghiêng
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
6
7. Dao tiện định hình được dùng để gia công các bề mặt
định hình tròn xoay trong sản xuất hàng loạt lớn, khối
trên máy tiện tự động, bán tự động.
Công dụng
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
1.1. Giới thiệu dao tiện định hình
7
8. Dao tiện định hình hình tròn
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
1.1. Giới thiệu dao tiện định hình (tiếp)
8
9. Ưu điểm
- Đảm bảo độ đồng nhất profin trong quá trình
gia công (do chỉ phụ thuộc độ chính xác chế tạo
dao)
- Năng suất cao
- Tuổi thọ dao lớn
- Phế phẩm ít
- Mài lại đơn giản
Nhược điểm
-Thiết kế chế tạo phức tạp
- Chỉ dùng chủ yếu trong sản xuất hàng loạt lớn
và hàng khối
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
1.1. Giới thiệu dao tiện định hình (tiếp)
9
10. Theo hình dạng
• Dao hình tròn (hình a)
• Dao lăng trụ (hình b)
Theo hướng tiến dao
• Hướng kính (hình a.b)
• Tiếp tuyến (hình c)
Theo phương pháp gá dao
• Dao gá thẳng (hình d)
• Dao gá nghiêng (hình đ)
• Dao gá nâng
Phân loại dao tiện định hình
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
1.1. Giới thiệu dao tiện định hình (tiếp)
10
11. Dao tiện định hình lăng trụ:
- Kẹp chặt bằng rãnh mang cá và vít, dùng tiện các bề mặt ngoài định hình
tròn xoay
- Có độ cứng vững cao hơn DTĐH hình tròn
- Có độ chính xác gia công các bề mặt côn cao hơn DTĐH hình tròn
- Chế tạo khó hơn DTĐH hình tròn
- Dùng để tiện các bề mặt ngoài định hình tròn xoay
Dao tiện định hình tròn :
- Lắp vào trục gá và chống xoay bằng khía mặt đầu hoặc chốt
- Có độ cứng vững thấp hơn DTĐH lăng trụ
- Có độ chính xác gia công các bề mặt côn thấp hơn DTĐH lăng trụ
- Chế tạo dễ hơn DTĐH lăng trụ
- Dùng gia công các bề mặt định hình tròn xoay ngoài và trong
Đặc điểm dao tiện định hình
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
1.1. Giới thiệu dao tiện định hình (tiếp)
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 11
12. Để lắp dao tiện định hình hình tròn dễ dàng và nâng cao độ cứng vững kẹp
chặt, trên đầu của dao được chế tạo có răng khía mặt đầu (Z = 34), theo
phương hướng kính
Chiều dài dao hình lăng trụ lấy khoảng 75 - 100mm, chiều rộng B phụ thuộc
vào chiều dài profin chi tiết
1.1. Giới thiệu dao tiện định hình (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 12
13. Thông số hình học của DTĐH
= 0; = 0 > 0; > 0
Od
Od
Oc
Oc
Oc
Oc
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
1.2. Các khái niệm cơ bản khi thiết kế dao tiện định hình
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 13
15. Profin chi tiết gia công là giao tuyến của mặt phẳng chứa trục và bề mặt tròn
xoay định hình (bề mặt chi tiết)
Profin DTĐH là giao tuyến của một mặt phẳng nào đó với mặt sau của dao.
Profin DTĐH thường được xác định trong 2 tiết diện: tiết diện pháp tuyến
với mặt sau và tiết diện trùng mặt trước
Profin trong tiết diện pháp tuyến dùng để chế tạo dao
Profin trong tiết diện trùng mặt trước chính là lưỡi cắt
Sơ đồ tính khi thiết kế DTĐH gồm có hình chiếu đứng và hình chiếu bằng mô
tả vị trí cuối cùng của dao và chi tiết khi vừa gia công xong. Sơ đồ tính dùng
để thiết lập các công thức xác định chiều cao profin dao trong 2 tiết diện (tiết
diện trùng mặt trước và tiết diện pháp tuyến với mặt sau
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
1.2. Các khái niệm cơ bản khi thiết kế dao tiện định hình (tiếp)
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 15
16. CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
1.2. Các khái niệm cơ bản khi thiết kế dao tiện định hình (tiếp)
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 16
17. 1) Phân tích chi tiết gia công:
- Xác định cụ thể các loại bề mặt được gia công.
- Chất lượng bề mặt được gia công.
- Vật liệu làm chi tiết và trạng thái phôi.
- Sản lượng ( hàng năm, hàng quý, hàng tháng…).
- Cần chú ý thêm dạng profin của chi tiết đơn giản hay phức tạp, chiều sâu profin
lớn hay nhỏ, chiều dài của chi tiết dài hay ngắn. Đặc biệt trên chi tiết có góc profin
quá nhỏ không hoặc bằng 0o không? Vì ở đoạn ấy góc sau của dao trong tiết diện
pháp tuyến ( αN) sẽ nhỏ hơn hoặc bằng 0o.
- Xác định chiều sâu cắt lớn nhất: tmax = rmax – rmin (mm)
Ở đây: rmax , rmin là bán kính lớn nhất và nhỏ nhất của chi tiết gia công.
2) Lựa chọn loại dao, xác định cỡ dao và các thông số kết cấu của dao
- Chọn loại dao
- VL chế tạo dao
- Sử dụng các bảng tra trong tài liệu hướng dẫn thiết kế dụng cụ cắt
Các bước thiết kế :
1.3. Thiết kế dao tiện định hình lăng trụ
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 17
18. 3) Xác định điểm cơ sở, góc trước, góc sau tại điểm cơ sở.
Góc trước, góc sau của dao tiện định hình ở những điểm khác nhau
thường không bằng nhau. Vì vậy, ở dao tiện định hình thường được chọn
một điểm cơ sở nào đấy để chọn góc trước, góc sau và để tính toán
profin của dao. Điểm cơ sở thường là điểm ngang tâm chi tiết và xa
chuẩn kẹp dao nhất.
- Góc trước γ được chọn trong tiết diện vuông góc với trục chi tiết phụ
thuộc vào vật liệu gia công
- Góc sau α được chọn sao cho vừa giảm được ma sát giữa mặt sau
và mặt đang gia công, đồng thời đảm bảo được độ bền của lưỡi cắt.
Đối với dao lăng trụ, α = 12 ÷ 15o
1.3. Thiết kế dao tiện định hình lăng trụ (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 18
19. 4). Vẽ sơ đồ tính, tính chiều cao profin dao
A = r1 sinγ = rx. Sinγx →
Cx = rx. cosγx
B = r1cosγ
ở đây:
r1: bán kính ở điểm cơ sở.
rx: bán kính chi tiết ở điểm tính toán.
γ,α: góc trước, góc sau ở điểm cơ sở
τx : chiều cao profin tại điểm x đo trong tiết diện
trùng mặt trước
hx: chiều cao profin tại điểm x đo trong tiết diện
vuông góc mặt sau
1
arcsin sin
x
x
r
r
1
1
.cos arcsin sin .cos
x x
x
r
r r
r
x x
C B
.cos( )
x x
h
1.3. Thiết kế dao tiện định hình lăng trụ (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 19
20. 3. Nhận xét.
Các thông số hình học ở đây (α, γ) xác định trong tiết diện nào?
Giải thích tại sao điểm cơ sở được chọn là điểm gần tâm chi tiết nhất ?
Quy luật biến đổi góc trước tại các điểm trên lưỡi cắt
Quy luật biến đổi góc sau tại các điểm trên lưỡi cắt
5) Lựa chọn kích thước các phần phụ
6) Vẽ profin dao trong tiết diện
7) Vẽ 3 hình chiếu
8) Quy định điều kiện kỹ thuật
1.3. Thiết kế dao tiện định hình lăng trụ (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 20
21. Các bước thiết kế tương tự như thiết kế dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng
1) Phân tích chi tiết gia công:
Xác định cụ thể các loại bề mặt được gia công; chất lượng, độ chính
xác các vùng bề mặt được gia công.
Vật liệu làm chi tiết và trạng thái phôi; Sản lượng ( hàng năm, hàng quý,
hàng tháng…).
Dạng profin của chi tiết đơn giản hay phức tạp, chiều sâu profin lớn hay
nhỏ, chiều dài của chi tiết dài hay ngắn? Trên chi tiết có góc profin quá
nhỏ không hoặc bằng 0o không?
2) Xác định các thông số kết cấu của dao
Kết cấu và kích thước của của dao tròn được chọn theo cỡ dao. Cỡ
dao và các thông số kết cấu dao được tra bảng trong sổ tay thiết kế dao
dựa vào chiều sâu lớn nhất của chi tiết gia công tmax :
tmax = rmax – rmin (mm)
Ở đây: rmax , rmin là bán kính lớn nhất và nhỏ nhất của chi tiết gia công.
- Đối với DTĐH hình tròn cũng tra đươc bán kinh dao tại điểm cơ sở R1
1.3. Thiết kế dao tiện định hình hình tròn
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 21
22. 3) Xác định điểm cơ sở, góc trước, góc sau tại điểm cơ sở.
Góc trước, góc sau của dao tiện định hình ở những điểm khác nhau
thường không bằng nhau. Vì vậy, ở dao tiện định hình thường được
chọn một điểm cơ sở nào đấy để chọn góc trước, góc sau và để tính
toán profin của dao. Điểm cơ sở đối với DTĐH hình tròn gia công
ngoài được chọn là điểm thuộc profin chi tiết có r1 =rmin
- Góc trước γ trong tiết diện vuông góc với trục chi tiết chọn theo vật
liệu gia công
- Góc sau α đối với dao tròn: α = 8÷ 12o
4). Vẽ sơ đồ tính, tính chiều cao profin dao
a. Vẽ sơ đồ tính
- Xác định chiều cao gá dao: h= R1.sinα
- Vẽ sơ đồ tính
1.3. Thiết kế dao tiện định hình hình tròn (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 22
23. b.,Xác định chiều cao profin dao trong tiết diện
trùng mặt trước tương tự DTĐH lăng trụ
A = r1 sinγ = rx. Sinγx →
Cx = rx. cosγx
B = r1cosγ
1
arcsin sin
x
x
r
r
1
1
.cos arcsin sin .cos
x x
x
r
r r
r
x x
C B
c.Xác định chiều cao profin dao trong tiết
diện chiều trục
hx = R1- Rx (1)
H = R1.sin(α +γ) (2) .
H - Chiều cao mài dao
(3)
sin
x
x
H
R
(4)
1
x
x
H
tg
K
1
1 .cos( ) (5)
K R
1.3. Thiết kế dao tiện định hình hình tròn (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 23
24. 5) Lựa chọn kích thước các phần phụ
6) Vẽ profin dao trong tiết diện
7) Vẽ các hình chiếu
8) Quy định điều kiện kỹ thuật
BÀI TẬP:
1) Cho chi tiết như Hình 1 được gia công bằng DTĐH lăng trụ gá thẳng.
a) Hãy thiết lập sơ đồ tính & tính chiều cao profin dao trong 2 tiết diện: tiết diện pháp
tuyến với mặt sau và tiết diện trùng với mặt trước. Cho biết góc trước, góc sau tại
điểm cơ sở là =250 và =120
b) Chi tiết gia công có sai số hình học ở đâu không? Hãy giải thích nguyên nhân và
nêu phương án khắc phục sai số (nếu có)
c) Hãy xác định góc sau lớn nhất.
Hình 1
1.3. Thiết kế dao tiện định hình hình tròn (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 24
25. 2) Cho chi tiết như Hình 2 được gia công bằng DTĐH hình tròn gá thẳng.
a) Hãy thiết lập sơ đồ tính & tính chiều cao profin dao trong 2 tiết diện: tiết
diện pháp tuyến với mặt sau và tiết diện trùng với mặt trước. Cho biết góc
trước, góc sau tại điểm cơ sở là =250 , =120 , bán kính dao tại điểm cơ
sở R1 =50 mm
b) Chi tiết gia công có sai số hình học ở đâu không? Hãy giải thích nguyên
nhân và nêu phương án khắc phục sai số (nếu có)
c) Hãy xác định góc sau lớn nhất.
Hình 2
1.3. Thiết kế dao tiện định hình hình tròn (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 25
26. 1.4. Sai số khi gia công bằng dao tiện định hình
1.4.1. Sai số khi gia công bằng dao tiện định hình lăng trụ
Cắt bề mặt côn đường sinh 12 bằng
mặt phẳng TT trùng MT Giao tuyến
của mặt phẳng TT với bề mặt chi tiết
là đường cong hypecbol lưỡi cắt
đúng là đường hypcbol này
Do lưỡi cắt thiết kế là đường thẳng 12’
(điểm 2’ thấp hơn tâm), kéo dài không
cắt đường tâm nên khi tạo hình mặt côn
sẽ gây ra sai số ∆1
∆1 Sai số do thiết kế
Khắc phục:
- Thiết kế dao gá nâng
- Thiết kế lưỡi cắt là đường cong
NX:
- Khi gia công bề mặt côn hoặc bề mặt
tròn xoay có đường sinh cong có sai
số ∆1
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 26
27. 2) Sai số khi gia công bằng dao tiện định hình hình tròn
• Mặt sau là mặt côn với bán kính
R và R2. Khi mặt trước là mặt
phẳng cách trục dao
H=R.sin(ɣ+α).Nên lưỡi cắt 1-2 là
giao tuyến của mặt trước và mặt
sau không phải là đường thẳng
mà là đường cong hyperbol H2.
Lưỡi cắt gia công đúng bề mặt
còn là đường hyperbol H1 khi
thiết kế đã thay bằng đoạn
thẳng và gây ra sai số ∆1.
Lưỡi cắt dao hình tròn lại là
đường cong H2, nên sẽ gây thêm
∆2
• ∆2 Sai số do chế tạo, không thể
khắc phục được
• Sai số tổng: ∆=∆1+∆2
• ∆2 >> ∆1
1.4. Sai số khi gia công bằng dao tiện định hình (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 27
28. 1.5.Thiết kế dao tiện định hình gá nâng
DTĐH lăng trụ gá nâng là DTĐH lăng trụ có đoạn lưỡi cắt thẳng dùng để gia công
tạo hình phần mặt côn gá ngang tâm chi tiết.
VD : trên hình vẽ khi gia công bề mặt côn lưỡi cắt 12 gá ngang tâm phôi
DTĐH lăng trụ gá nâng được sử dụng khi cần gia công chính xác phần bề mặt côn
của chi tiết
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 28
29. 1.5.1.Xác định góc gá nâng
- Mặt phẳng A ngang tâm chi
tiết chứa đường tâm O1O2
- DTĐH lăng trụ gá thẳng có
mặt trước là mặt phẳng T
hợp với mặt phẳng A một
góc γ, với lưỡi cắt là
- DTĐH lăng trụ gá nâng có
mặt trước là mặt phẳng N
hợp với mặt phẳng A một
góc γ, với lưỡi cắt là
- Để xác định góc gá nâng: từ
điểm 2 dựng đường 23
vuông góc với 1’2’, đường
22’’ song song đường 11’
λ là góc gá nâng
λ=
( )
1.5.Thiết kế dao tiện định hình gá nâng
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 29
30. 1.5.2.Thiết kế DTĐH lăng trụ gá nâng
- Profin chi tiết: 1234
- Profin lưỡi cắt: 123’4’
- Xác định chiều cao profin dao trong
tiết diện pháp tuyến:
.cosα = (r2 – r1). cosα
h3 = h2 + h3
’
h4 = h4
’ + h4
”
Xác định h3
’ và h4
” tương tự như DTĐH gá thẳng:
h3
’= cos − .cos .cos(α+
h4
’= cos
"
− ".cos .cos(α+
Với " = r1 +l4.tgθ
h4
” = (r4
” – r1). cosα
1.5.Thiết kế dao tiện định hình gá nâng (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 30
31. DTĐH hình tròn gá nâng
DTĐH hình tròn cũng có thể thiết kế có để khắc phục sai số 1 trên chi tiết
côn. Sai số 2 do quá trình chế tạo DTĐH hình tròn không khắc phục được DTĐH
hình tròn gá nâng ít sử dụng
1.5.Thiết kế dao tiện định hình gá nâng (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 31
32. 1) Góc sau trong tiết diện pháp tuyến với profin lưỡi cắt αN
- Đường thẳng vuông góc với đường tâm chi tiết trục profin
- Góc profin tại một điểm x trên lưỡi cắt là góc hợp bởi tiếp
tuyến với profin lưỡi cắt tại điểm x và trục profin →ký hiệu φx
- Quan hệ giữa góc sau trong tiết diện pháp tuyến (NN) và góc
sau trong tiết diện mặt đầu (AA):
= .sin φx
NX:
- Nếu φx << → << ; Nếu φx →0 thì →0.
- Khi < αN] → Phải xoay trục dao đi một góc τ so với trục
profin → DTĐH gá nghiêng
- DTĐH gá nghiêng sử dụng khi profin chi tiết có những đoạn
có góc profin quá nhỏ
2) Xác định góc gá nghiêng DTĐH gá nghiêng.
Sin (φ+ τ) =
→ τ = arcsin φ
DTĐH gá thẳng
DTĐH gá nghiêng
1.6.Thiết kế dao tiện định hình gá nghiêng
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 32
33. Gá nghiêng : phương vuông góc với chuân kẹp hoặc trục dao - phương chạy dao
không vuông góc với trục chi tiết mà nghiêng một góc ᴪ với phương vuông góc với
trục chi tiết
1.6.Thiết kế dao tiện định hình gá nghiêng (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 33
34. 3)Tính toán prôfin lưỡi cắt
DTĐH gá nghiêng
= .cosτ
hx = qτ.cos( )
qτ =
n = e.cosτ
e = qT.cos T
qT= rx.cos T
x - rs.cos T
rs = r1 ± lx τ
T
x = arcsin .sin )
Lx = LS +K=
τ
+ e.sinτ
1.6.Thiết kế dao tiện định
hình gá nghiêng (tiếp)
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 34
35. 1.7.Phần phụ của dao tiện định hình
Chiều rộng B là phần gia
công bằng profile chi
tiết tính thêm phần
phụ vát mặt đầu và
cắt đứt
Tăng bền cửa dao
a=2÷5mm chi tiết vát mép
ϕ1=300 ÷450
d= 1 ÷ 1,5mm
Không vát mép
ϕ1=150 ÷ 200 , c=1 ÷ 3mm
CHƯƠNG 1
THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 35
36. BÀI TẬP
Câu 1:
Cho chi tiết như hình vẽ. Hãy thiết lập sơ đồ tính chiều cao profin dao trong 2 tiết diện:
tiết diện pháp tuyến với mặt sau và tiết diện trùng với mặt trước cho trường hợp gia
công chi tiết trên bằng dao tiện định hình lăng trụ gá thẳng.
Câu 2:
Chi tiết gia công có sai số hình học ở đâu không? Hãy giải thích nguyên nhân và nêu
phương án khắc phục sai số (nếu có)
Câu 3:
Cho biết góc trước, góc sau tại điểm cơ sở là =250 và =120, Hãy xác định góc sau lớn
nhất.
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 36
37. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
2.1. Giới thiệu
2.2. Dao phay răng nhọn
2.3. Dao phay định hình hớt lưng
2.4. Thiết kế dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
38. 2.1. Giới thiệu
2.1.1.Khái niệm, công dụng
Dao phay là một dụng cụ cắt có dạng vật thể tròn xoay
với nhiều lưỡi căt phân bố trên bề mặt.
Các chuyển động cơ bản quá trình phay:
- Chuyển động căt chính Chuyển động quay tròn với
tốc độ vòng quay n(v/p) tạo ra tốc độ cắt chính:
V= (m/p) với D (mm) : đường kính ngoài của dao
- Chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến tương đối
(dọc, ngang, đứng, theo quỹ đạo lập trình 3D/4D/5D) của
phôi so với dao theo tốc độ xác định bởi thông số lượng
chạy dao vòng sv (mm/vòng) hoặc sz (mm/răng) hoặc sph
(mm/phút)
Dao phay sử dụng trên máy phay với rất nhiều công dụng: gia công mặt phẳng, rãnh, mặt
định hình, bề mặt không gian, răng, ren,.…
Độ chính xác gia công trung bình, năng suất cao .
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 2
39. 2.1.2.Phân loại dao phay
Theo công dụng: dao phay rãnh then, dao phay rãnh chữ T,…
Theo hình dạng chung: dao phay trụ, dao phay đĩa, dao phay ngón,…
Theo kết cấu: dao phay răng liền, dao phay răng ghép,…
Theo vật liêu chế tạo dao: dao phay thép gió, dao phay HKC,.
Theo hướng răng: dao phay răng thẳng, dao phay răng nghiêng,..
Theo dạng răng:
- Dao phay răng nhọn hầu hết các loại dao phay tiêu chuẩn, công dụng chung
- dao phay răng hớt lưng dao phay định hình, dao phay đĩa mô dun, các loại dao
phay lăn
Một số loại dao phay thông dụng:
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 3
40. 2.2. Dao phay răng nhọn
2.2.1.Khái niệm
Dao phay răng nhọn là dao phay nếu căt mặt sau của răng dao bằng mặt phẳng vuông
góc với truc dao thì giao tuyến của mặt phẳng đó với mặt sau răng dao là đường
thẳng hoặc cung tròn.
Trong SX : mặt sau chế tạo dễ dàng
Dao phay răng nhọn chủ yếu cho các loại dao phay công dụng chung
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 4
41. 2.2.2. Các thành phần kết cấu chung
1. Đường kính ngoài D
Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đên quá trình cắt. Lựa chọn D phải đảm bảo chiều
cao răng đủ lớn đảm bảo không gian thoát phoi, chiều dày thân dao đủ bền,
đường kính lỗ gá d đảm bảo sức bền trục gá
D= d+2m+2H
m: chiều dày than dao,
H: chiều cao răng; H= tc + (5÷10) (mm);
với t là chiều sâu phay
Dao phay mặt đầu:
D =1,1B đối với dao phay mặt đầu thép gió
D =(1,2÷1,6)B đối với dao phay mặt đầu
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
Đường kính ngoài của dao phay được tiêu chuẩn
hóa theo dãy kích thước tạo thành cấp số nhân với
công bội φ. Thông thường φ = 1,26
D =
3;4;5;6;8;10;12;16;20;25;32;40;50;62;80;100;125;1
60;200;250;320;….
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 5
42. 2. Số răng dao Z
Ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phay
Zchọn đủ lớn đảm bảo có ít nhất 2 răng đồng thời tham gia cắt
z=k.D
Dao phay răng lớn: k=0,6 ÷ 1,2 thường dùng cho gia công thô, lượng dư lớn
Dao phay răng nhỏ: k=1,75 ÷ 2,8 thường dùng cho gia công tinh, lượng dư nhỏ
3. Dạng răng và rãnh
Yêu cầu đủ không gian chứa và thoát phoi dễ, đảm bảo sức bền răng dao, cho phép
số lần mài lại lớn nhất, tránh bị nứt khi nhiệt luyện
Một số dạng răng:
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 6
43. 4. Thông số hình học
Góc trước được chọn phụ thuộc vật liệu làm dao và vật liệu gia công
Góc sau chọn phụ thuộc đặc tính gia công và loại dao phay
- Dao phay răng nhỏ: α =150 ÷ 160 ;
- Dao phay răng lớn: α =120
- Dao phay đĩa, dao phay rãnh: α =200;
- Dao phay HKC: α =50 ÷ 60
Vật liệu gia công Vật liệu làm dao
Thép gió HKC
Thép b
2 200 150
Thép b
2 150 -50 ÷ 50
Thép b
2 100 ÷ 120 -150 ÷ -100
Gang 50 ÷ 150 -50 ÷ 50
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 7
44. Góc nghiêng chính: thường chọn φ =200 khi chi tiết cứng vững, t ≤ 3 mm
Góc nâng có tác dụng nâng cao sức bền răng dao: thường chọn λ= 100 ÷ 150
Góc xoắn răng dao ω chọn phụ thuộc đặc tính gia công, hướng thoát phoi
Kiểu dao phay Góc xoắn ω
Dao phay trụ răng lớn 400 ÷ 450
Dao phay trụ răng nhỏ 300 ÷ 350
Dao phay trụ đĩa hai mặt 150
Dao phay trụ đĩa ba mặt 50 ÷ 150
Dao phay mặt đầu răng liền (thép gió) 100
Dao phay mặt đầu răng chắp (HKC) 150
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 8
45. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
2.3. Dao phay định hình hớt lưng
2.3.1.Khái niệm, đặc điểm
Dao phay răng hớt lưng là dao phay nếu cắt mặt sau của răng dao bằng mặt phẳng vuông góc
với truc dao thì giao tuyến của mặt phẳng đó với mặt sau răng dao là đường cong hớt lưng
Đặc điểm:
- Dao phay định hình thường được thiết kế có dạng răng hớt lưng
- Đường cong hớt lưng dùng cho tạo hình mặt sau răng dao hớt lưng bằng phương pháp tiện hớt
lưng hoặc mài hớt lưng trên máy tiện hớt lưng
- Khi chế tạo dao phay hớt lưng thường không mài mặt sau sau khi nhiệt luyện nên chóng mòn
mặt sau, tuổi thọ thấp, độ chính xác thấp
- Khi mòn phải mài lại theo mặt trước là mặt phẳng đảm bảo góc sau và profin dao không thay
đổi
- Góc trước : γ =0 dao gia công tinh
γ >0 dao gia công thô
- Bề mặt gia công là mặt trụ định hình có profin trong mặt phẳng vuông góc với đường sinh là tập
hợp các đoạn thẳng, cung tròn, đường cong ghép nối tiếp với nhau
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 9
46. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
b. Phương trình đường cong hớt lưng ( )
tg = = const = m → = m.d
→ = m.d → ln = m +C = m +lnA
→ ln – lnA = m → = → = A (*)
(*) là phương trình đường xoắn vít logarit
- Thực tế người ta sử dụng đường xoắn vít Acsimet làm
đường cong hớt lưng: = b (**)
với b = ; a là bước xoắn của đường cong Acsimet
2.3.2.Đường cong hớt lưng
a. Khái niệm.
Mặt sau răng dao phay hớt lưng là tập hợp các
đường cong hớt lưng. Nếu cắt mặt sau của răng
dao bằng mặt phẳng vuông góc với truc dao thì
giao tuyến của mặt phẳng đó với mặt sau răng
dao là đường cong hớt lưng
Đường cong hớt lưng là đường cong mà sau
mỗi lần mài lại mặt trước răng dao thì góc sau
và profin dao không thay đổi
αe = α e’
he =he’
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
10
47. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
2.3.3.Lượng hớt lưng, quan hệ góc sau và lượng hớt lưng
Lượng hớt lưng K là lượng rơi (lượng giáng) của đườn cong hớt lưng sau một góc răng
ε = =
Góc sau trong tiết diện mặt đầu tại các điểm khác nhau trên lưỡi cắt
- Góc sau đỉnh: αe
→ tg αe =
𝑲𝒁
𝝅𝑫𝒆
(*) ↔ K =
𝝅𝑫𝒆
𝒁
.tgαe
- Góc sau tại một điểm x bất kỳ trên lưỡi cắt αx :
tg αx = (**)
Từ (*) và (**) → tg αx =
𝑫𝒆
𝑫𝒙
tg αe
Nhận xét:
- Góc sau đỉnh nhỏ nhất, càng gần
tâm góc sau càng tăng. Tuy nhiên sự
thay đổi góc sau không đáng kể.
- Khi mài lại theo mặt trước → góc
sau đỉnh tăng lên
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 11
48. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
2.3.4.Góc sau trong tiết diện pháp tuyến
Quan hệ giữa góc sau trong tiết diện
pháp tuyến và góc sau trong tiết diện
mặt đầu:
Nhận xét:
- Nếu φx << → << ; Nếu φx →0
thì →0.
- Khi < αN] → Phải xoay trục dao
tiện hớt lưng đi một góc τ so với trục
profin → Phương pháp hớt lưng
nghiêng
= .sin φx
.sin φx
Φx : Góc profin lưỡi cắt tại điểm x
: Góc sau trong tiết diện pháp tuyến tại điểm x
: Góc sau trong tiết diện mặt đầu tại điểm x
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 12
49. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
2.3.5. Các phương pháp hớt lưng DFĐH
a – Hớt lưng hướng kính
KN: Phương chuyển động tịnh tiến khứ hồi của
DTĐH hớt lưng hướng tâm và vuông góc với
trục của DFĐH
Áp dụng với profin lưỡi cắt có góc profin đủ lớn
để khi hớt lưng hướng kính αN >[αN ]=20 ÷30
Lượng hớt lưng hướng kính: K =
𝝅𝑫𝒆
𝒁
.tgαe
b - Hớt lưng nghiêng
KN: Phương chuyển động tịnh tiến khứ hồi của
DTĐH hớt lưng hướng tâm và không vuông góc
với trục của DFĐH (hợp với phương vuông góc
với trục DFĐH một góc τ)
Áp dụng với profin lưỡi cắt có góc profin nhỏ
Lượng hớt lưng nghiêng : Kτ = K.
𝒔𝒊𝒏
𝒔𝒊𝒏( )
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 13
50. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
c - Hớt lưng hai lần: Dao phay hớt lưng có yêu cầu cao về độ chính xác profin lưỡi cắt & profin
không quá phức tạp → yêu cầu phải mài mặt sau → hớt lưng 2 lần:
- Lần 1- Tiện hớt lưng trước nhiệt luyện với lượng hớt lưng K1
- Lần 2- Mài hớt lưng với lượng hớt lưng K2
K1 > K2 để không mài lẹm vào răng kế tiếp và lưng răng không bị lõm yên ngựa
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 14
51. 2.4. Thiết kế dao phay định hình hớt lưng có góc trước γ > 0
Khi γ =0 → profin dao trong tiết diện trùng mặt trước = profin dao trong tiết diện chiều trục
= profin chi tiết
Khi γ >0 → profin dao trong tiết diện trùng mặt trước ≠ profin dao trong tiết diện chiều trục
≠ profin chi tiết
γ >0 → lực cắt giảm → Thiết kế DFĐH có γ >0
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
Cho profin chi tiết 123X4 → X
Yêu cầu xác định profin trong tiết diện chiều
trục & trong tiết diện trùng mặt trước của
DFĐH có γ >0
Xd
𝑑
𝑑
Xmt
𝑚𝑡
𝑚𝑡
𝑑 : Chiều cao profin dao trong tiết diện chiều trục tại điểm xd
𝑚𝑡 : Chiều cao profin dao trong tiết diện trùng mặt trước tại điểm xmt
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 15
52. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
- Căn cứ chiều cao lớn nhất profin chi tiết (hmax) → Tra số tay thiết kế DCC: De
, Z, K,…
- Căn cứ VLGC → Tra số tay thiết kế DCC: góc trước γ
Vẽ sơ đồ tính:
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 16
53. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ DAO PHAY
𝑑 (1)
= xx” : lượng giáng của đường cong hớt lưng ứng với góc βx
K: Lượng giáng của đường cong hớt lưng ứng với góc ε =2π/Z
→ = βx (2)
Re .sinγ = Rx .sin (γ +βx) → βx = arcsin ( γ) – γ (3)
(1), (2), (3) → 𝑑 – [ arcsin ( γ) – γ ] (*)
1) Xác định chiều cao profin dao trong tiết diện chiều trục
2) Xác định chiều cao profin dao trong tiết diện trùng mặt trước
𝑚𝑡 .sinγ = Rx . Sinβx
→ 𝑚𝑡 =
Rx . Sinβx
sinγ
→ 𝑚𝑡 =
Rx
sinγ
Sin[arcsin ( γ) – γ] (**)
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 17
54. Câu 1. Cho chi tiết như hình vẽ. Hãy thiết lập sơ đồ tính và công thức tính chiều cao profin
dao phay định hình hớt lưng > 0 trong 2 tiết diện (tiết diện chiều trục và tiết diện trùng với
mặt trước)
Câu 2. Cho biết góc trước bằng 150; Bán kính lớn nhất của dao Rmax =50, số răng dao z = 10,
K= 6
a- Hãy tính chiều cao tại các điểm profin dao trong các tiết diện chiều trục và tiết diện trùng
mặt trước.
b- Hãy xác định góc sau trong tiết diện vuông góc với trục dao tại các điểm profin dao 1 và 4.
c- Hãy xác định góc sau trong tiết diện pháp tuyến tại các điểm profin dao 1 và 4.
BÀI TẬP
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 18
55. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
3.1. Mũi khoan
3.2. Mũi khoét
3.3. Mũi doa
3.1.1. Khái niệm, công dụng, phân loại
3.1.2.Thiết kế mũi khoan xoắn tiêu chuẩn
3.1.3. Các phương pháp mài mặt sau mũi khoan
3.2.1. Khái niệm, công dụng, phân loại
3.2.2.Thiết kế mũi khoét
3.2.3. Dung sai chế tạo mũi khoét
3.2.1. Khái niệm, công dụng, phân loại
3.2.2.Thiết kế mũi doa
3.2.3. Dung sai chế tạo mũi doa
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
1
56. 3.1. Mũi khoan
3.1.1. Khái niệm, công dụng, phân loại
Mũi khoan là một dụng cụ cắt có một hoặc vài me cắt thẳng
hoặc xoắn dùng để gia công tạo lỗ hoặc mở rộng lỗ đã có sẵn.
Mũi khoan có thê có lỗ ở giữa lõi để cấp, thoát dụng dịch làm
mát hay phoi
Các chuyển động cơ bản quá trình khoan:
- Chuyển động căt chính Chuyển động quay tròn với tốc độ
vòng quay n(v/p) tạo ra tốc độ cắt chính:
V= (m/p)
D (mm) : đường kính ngoài của mũi khoan
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
n
s
- Chuyển động chạy dao chuyển động tịnh tiến tương đối dọc trục của mũi khoan so
với phôi theo tốc độ xác định bởi thông số lượng chạy dao vòng s (mm/vòng) hoặc sz
(mm/răng) hoặc sph (mm/phút):
sz = s / z
sph = s . n
z: số me cắt
Đường kính lỗ khoan có thể từ 0,25 ÷ 80 mm.
Cấp chính xác lỗ sau khi khoan đạt cấp 4 cấp 5 , độ nhám có thể đạt Ra = 6,3 ÷1,6 m
D
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
2
57. Phân loại mũi khoan
→ Có nhiều cách: theo vật liệu chế tạo, hình dạng, kích thước, số me cắt,…
Mũi khoan có thể mài lại (regridable drill) Mũi khoan dạng lắp mảnh dao (Spade
drill , indexable insert drill)
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
3
58. 3.1.2.Thiết kế mũi khoan xoắn tiêu chuẩn
Thành phần kết cấu chung:
l1: Phần làm việc được chia thành 2 phần :
l1a - Phần côn cắt : làm nhiệm vụ cắt
l1b - Phần định hướng và dự trữ cho mài lại
l2 : Phần cổ - phần này khắc nhãn hiệu mũi khoan (vật liệu , kích thước đường kính…)
l3 : Phần cán (chuôi) - để lắp mũi khoan vào trục chính máy khoan (hoặc các bạc , ống kẹp …),
phần cuối của cán thường có phần chuôi dẹt (l3’ ) để tháo mũi khoan.
D = 6 ÷ 20 mm → chuôi trụ hoặc côn
D < 6 mm → chuôi trụ
D >20 mm → chuôi côn
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
4
59. Phần cắt
- Hai lưỡi cắt chính hợp với nhau góc
- Giữa hai rãnh mũi khoan tồn tại lõi mũi khoan với đường
kính d0 = (0,125 ÷ 0,28) D; Để đảm bảo đủ bền mũi khoan,
đường kính lõi d0 làm tăng dần về phía cán. Lượng tăng
khoảng (1,4 ÷ 1,8) /100 mm chiều dài
- Lưỡi ngang là giao tuyến mặt sau chính. Góc nghiêng tiêu
chuẩn của lưỡi ngang: =550
- Lưỡi cắt phụ là đoạn cạnh viền giáp chỗ nối với lưỡi cắt
chính. Góc nghiêng lưỡi cắt phụ:
- Cạnh viền: f = 0,2 ÷ 2 (mm)
Phần dẫn hướng
- Rãnh thoát phoi xoắn với góc xoắn: ω = 190 ÷ 330
tgω = ; H- bước xoắn
Thông số hình học:
- Góc trước tại điểm A trên lưỡi cắt chính trong tiết diện dọc
trục OO:
A = A với tg A =
DA : Đường kính tại điểm A; H: bước xoắn
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
2
0 0
1 2 4
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
5
60. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
- Góc trước tại điểm A trên lưỡi cắt chính trong
tiết diện pháp tuyến NN:
=
- Góc sau tại điểm A trên lưỡi cắt chính trong tiết
diện pháp tuyến NN:
Kích thước rãnh xoắn phải đảm bảo độ cứng
vững & không gian thoát phoi: B
Profin rãnh xoắn trong tiết diện vuông góc trục mũi khoan
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
6
61. Phay rãnh xoắn bằng phương pháp phay bao hình không tâm tích với dao phay định hình
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
Số liệu cho trước :
- Đường kính ngoài mũi khoan: D
- Đường kính lõi mũi khoan: d0
- Góc ở đỉnh mũi khoan 2φ
- Góc rãnh xoắn ω
- Đường kính dao phay Df chọn theo chiều sâu lớn nhất của rãnh xoắn
Số liệu tính toán profin
DFĐH phay rãnh xoắn:
R0 =D.C1.C2.C3
C1 =
, . .
;
C2 =
, .
;
C3=
.
, /
RK= CK.D ;
CK= 0,015. ,
B= R0 + RK/cos ψ ; ψ = 100 ÷ 120
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
7
62. 3.1.3. Các phương pháp mài mặt sau mũi khoan
a) Mài mặt sau theo dạng mặt phẳng
- Máy mài dụng cụ vạn năng + đồ gá quay 3 chiều
- Mài mặt sau theo một mặt phẳng áp dụng cho mũi
khoan đường kính nhỏ ϕ <6 mm.
- Mài mặt sau theo hai mặt phẳng áp dụng cho mũi
khoan HKC
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
b) Mài mặt sau theo dạng mặt côn
- Máy mài dụng cụ vạn năng + đồ gá mài chuyên dùng
Đặc điểm:
- Mặt sau của mũi khoan khi mài là hình bao của mặt
phẳng đá mài trong chuyển động tương đối xung
quanh trục côn mài
- Ưu điểm: Góc sau mũi khoan tăng dần từ ngoài vào
tâm
- NS thấp, đồ gá mài đơn giản,
- Thông số thiết kế đồ gá khoan: góc dỉnh côn mài &
góc giữa trục mui khoan & trục côn mài
- Thông số điều chỉnh khi mài mặt sau mũi khoan là:
L & K
a) Sơ đồ mài
mặt sau theo
dạng mặt
phẳng
b) Sơ đồ mài
mặt sau theo
dạng mặt côn
nđ
nmk
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
8
63. 3. Mài mặt sau theo dạng mặt trụ:
→ Trường hợp đặc biệt của mài mặt sau mũi
khoan theo dạng mặt côn khi góc đihr côn
mài bằng không
Đặc điểm: góc sau trong tiết diện vuông góc
với lưỡi cắt αN sẽ không đổi dọc theo lưỡi cắt
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
4. Mài mặt sau theo dạng mặt xoắn
- Có thể mài măt sau theo dạng mặt xoắn
vít trên máy mài sắc mũi khoan chuyên
dùng
Đặc điểm: Năng suất cao, có thể tự
động hóa quá trình mài
nđ
nđ
s
c) Sơ đồ mài
mặt sau theo
dạng mặt trụ
d) Sơ đồ mài
mặt sau theo
dạng mặt
xoắn
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 9
64. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
3.2. Mũi khoét
3.2.1. Khái niệm, công dụng, phân loại
Mũi khoét là một dụng cụ cắt có từ 3 đến 6 răng cắt dùng để gia công mở rộng lỗ đã
có sẵn, khỏa mặt đầu lỗ.
Khoét sửa được sai lệch về vị trí tương quan của lỗ do các nguyên công trước để lại.
Các chuyển động cơ bản quá trình khoét giống như khi khoan
Có thể phân loại theo nhiều cách:
- Theo công dụng: mũi khoét lỗ trụ, mũi khoét lỗ côn, mũi khoét khỏa mặt,..
- Theo vật liệu chế tạo: mũi khoét thép gió (thường làm nguyên khối), mũi khoét HKC
( thường làm ghép)
-……
n
S
n
S
n
S
a) b) c)
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
10
65. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
Kết cấu mũi khoét → 3 phần: cán, cổ, phần làm việc (phần cắt + phần sửa đúng)
Số răng: z = 3/4/6
Chiều dài phần cắt: l1 = (t+e) cotgφ
t: chiều sâu cắt
e = (0,5÷1)t
φ = 300/ 450/ 600 tùy theo VLGC và VLDCC
3.2.2. Thiết kế mũi khoét
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
11
66. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
Thông số hình học
Góc trước góc sau thường cho trong tiết
diện pháp tuyến NN:
+ Góc sau trên phần cắt và phần sửa đúng
lấy như nhau: α =80 ÷ 100;
+ Có thể thiết kế góc sau kép:
α =30 ÷ 100; α1 =150 ÷ 200
+ Góc trước chọn phụ thuộc VLGC, gia
công thép có đô cứng TB: γ =80 ÷ 120
NN
Góc nghiêng rãnh thoát phoi:
- Mũi khoét răng thẳng (mũi khoét HKC) : ω =0
- Mũi khoét răng xoắn (mũi khoét thép gió) chọn phụ thuộc VLGC
ω = 100 ÷ 250
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
12
67. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
Dạng rãnh thoát phoi
→ Yêu cầu thoát phoi tốt và đủ không gian chứa phoi
Hai dạng rãnh phổ biến cho mũi khoét thép gió, với các thông số kích thước:
- Loại 3 rãnh: D1 = (0,43 ÷ 0,5)D; F = (0,4 ÷ 0,5)D; t = (0,03 ÷ 0,05)D; f =(0,1 ÷ 0,2)D
- Loại 4 rãnh: h = (0,1 ÷ 0,25)D; R1 = (0,7 ÷ 1,2)D; C1 = (0,4 ÷ 0,7)D; f =(0,1 ÷ 0,2)D
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 13
68. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
Dung sai chế tạo mũi khoét
A: Miền dung sai lỗ gia công
B: Miền dung sai chế tạo mũi khoét
C: Miền dung sai cổ dẫn hướng
D: Miền dung sai bạc dẫn hướng
Đường kính
mũi khoét
(mm)
Mũi khoét số 1 Mũi khoét số 2
SLT (μm) SLD (μm) SLT (μm) SLD (μm)
10÷18 -210 -245 +70 +35
18÷30 -245 -290 +85 +40
30÷50 -290 -350 +100 +60
50÷80 -350 -410 +120 +60
80÷120 -420 -490 +140 +70
3.2.3. Dung sai chế tạo mũi khoét
Mũi khoét được chế tạo theo 2 loại:
- Loại số 1 dùng cho khoét lỗ trước khi doa hoặc chuốt
- Loại số 2 dùng cho gia công tinh lỗ
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
14
69. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
3.3. Mũi doa
3.3.1. Khái niệm, công dụng, phân loại
Mũi doa là một dụng cụ cắt dùng để gia công tinh
lỗ với số răng cắt nhiều hơn mũi khoét ( số răng có
từ 6 đến 28 răng )
Doa có thể đạt độ chính xác cấp 9 - 7, Ra = 0,63 -
1,25 m, không sửa được sai lệch về vị trí tương
quan của lỗ do các nguyên công trước để lại.
Các chuyển động cơ bản, các yếu tố cắt khi doa
tương tự như khi khoét
Có thể phân loại theo nhiều cách:
- Theo công dụng: mũi doa lỗ trụ, mũi doa lỗ côn,..
- Theo hướng răng: mũi doa răng thẳng, mũi doa
răng nghiêng
- Theo nguồn động lực: mũi doa tay, mũi doa máy
- Các dạng mũi doa đặc biệt: mũi doa tùy động, mũi
doa tăng,.……
n
S
Mũi doa tay răng nghiêng
Mũi doa tay
răng thẳng
Mũi doa
tùy động
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
15
70. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
3.3.2. Thiết kế mũi doa
Kết cấu mũi doa → 3 phần: cán, cổ, phần làm việc
- Phần làm việc = phần cắt + phần sửa đúng + phần côn ngược
Số răng: z = 6 ÷ 28; có thể là răng thẳng hoặc răng nghiêng
Các răng thường phân bố không đều quanh tâm: ε1 ≠ ε2 ≠ ε3 ≠…;
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
16
71. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
Thông số hình học
Góc trước, góc sau thường cho trong tiết diện pháp
tuyến NN:
+ Góc sau trên phần cắt và phần sửa đúng lấy như nhau:
α =50 ÷ 80;
+ Có thể thiết kế góc sau kép:
α =30 ÷ 100; α1 =150 ÷ 200
+ Góc trước thường được chọn : γ =00
Khi gia công vật liệu dẻo (đồng,..) γ = 50 ÷ 100
Góc xoắn của răng:
ω =0 → răng thẳng → được sử dụng rộng rãi, dễ chế tạo
ω = 70 ÷ 80 → gia công gang dòn
ω = 120 ÷ 200 → gia công thép cứng vừa
ω = 350 ÷ 450 → gia công kim loại mầu, HK nhẹ
Cạnh viền f = 0,05 ÷ 0,3 mm đối với đường kính mũi
doa từ 5 ÷ 50 mm
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
17
72. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
Dạng rãnh thoát phoi
Rãnh mũi doa thường dược gia công bằng dao phay góc có góc profin θ =650 ÷ 1100
Rãnh mũi doa có thể có lưng răng dạng cung tròn để phoi dễ trượt trong rãnh đối với
những mũi doa kích thước lớn và trung bình
a) b)
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
18
73. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ CẮT GIA CÔNG LỖ
3.3.3..Dung sai chế tạo mũi doa
A: Miền dung sai lỗ gia công
N: Miền dung sai chế tạo mũi doa
J: Lượng dự trữ cho mũi doa khi bị mòn
ab: Sai lệch trên của đường kính mũi doa
Pmax: Lượng lay rộng lớn nhất khi mũi doa mới chế tạo
Pmin: Lượng lay rộng nhỏ nhất khi mũi doa mòn đến
giới hạn cho phép
Cấp
chính xác
Các yếu tố dung sai (μm) Ký
hiệu
1
÷3
3
÷6
6
÷10
10
÷18
18
÷30
30
÷50
50
÷80
80
÷120
1 Giới hạn trên của lỗ
Lượng lay rộng lớn nhất
Lượng lay rộng nhỏ nhất
Dung sai chế tạo
Độ mòn
A1
Pmax
Pmin
N
J
6
2
2
2
4
8
3
2
3
4
9
3
3
3
6
11
4
4
4
7
13
4
4
5
8
15
5
5
5
10
18
6
6
6
12
21
7
7
7
14
2 Giới hạn trên của lỗ
Lượng lay rộng lớn nhất
Lượng lay rộng nhỏ nhất
Dung sai chế tạo
Độ mòn
A1
Pmax
Pmin
N
J
10
4
3
3
6
13
5
4
4
8
16
6
4
5
9
19
7
5
6
11
23
8
5
8
12
27
9
6
9
15
30
10
7
10
17
35
12
8
12
19
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 19
74. PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
4.1. Giới thiệu
4.1.1. Khái niệm, công dụng, đặc điểm
4.1.2.Sơ đồ chuốt
4.2. Thiết kế dao chuốt lỗ trụ (chuốt kéo)
4.2.1.Kết cấu dao chuốt
4.2.2.Nội dung thiết kế
4.2.3.Mài sắc dao chuốt
4.2.4. Dung sai chế tạo dao chuốt
1
75. 4.1. Giới thiệu
4.1.1. Khái niệm, công dụng, đặc điểm
Dao chuốt là một dụng cụ cắt có nhiều răngcắt dùng
trong sản xuất lớn và hàng khối để gia công các chi
tiết có hình dạng khác nhau như: mặt phẳng; lỗ tru; lỗ
vuông; lỗ lục giác; rãnh then; lỗ then ,…
Các phương pháp chuốt: Chuốt kéo, chuốt đẩy, chuốt
vòng
Đặc điểm:
Chuốt là một trong những phương pháp gia công
năng suất cao nhất. Chi tiết gia công bằng phương
pháp chuốt có thể đạt đến độ nhám Ra = (0.63 ÷ 0.32)
µm, độ chính xác cấp 2 đến 3.
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
Các phương pháp chuốt
a) chuốt kéo b) chuốt đẩy c) chuốt vòng
Quá trình chuốt chỉ có chuyển động cắt chính,không có chuyển động chạy dao. Để cắt hết
lượng dư trong một hành trình thì các răng dao chuốt được thiết kế răng sau cao hơn răng
trước một lượng nâng
Không gian thoát phoi là không gian kín
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
2
76. Các kiểu dao chuốt
- Dao chuốt tròn liền
thân (h. a)
- Dao chuốt tròn chắp
răng (h.b)
-Dao chuốt xoắn vít
(h.c)
- Dao chuốt miết (h.d)
-Dao chuốt then hoa
thẳng (h.e)
- Dao chuốt then hoa
xoắn vít. (h.f)
- Dao chuốt lỗ then
hoa thân khai (h.g)
- Dao chuốt tổ hợp
(h.i)
- Dao chuốt lỗ vuông
(h.j).
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
3
77. 4.1.2.Sơ đồ chuốt
Chuốt lớp có profile răng dao đồng dạng với profile của chi tiết gia công và răng cắt tinh cuối
cùng giống profile chi tiết.
Chuốt ăn dần có profile răng dao không đồng dạng với profile chi tiết gia công Ví dụ: khi chuốt
lỗ vuông thì profile của lưỡi cắt là tròn.
Chuốt mảnh (hoặc chuốt nhóm tức là 1 nhóm răng mới cắt hết 1 chiều dày cắt . Profile răng dao
không đồng dạng với profile của chi tiết gia công. Mỗi lớp kim loại có chiều dày là a và chiều
rộng b được cắt bởi một nhóm răng (2 đến 3 răng).
Sơ đồ chuốt
a) chuốt lớp b) chuốt ăn dần c) chuốt mảnh
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
4
78. 4.2. Thiết kế dao chuốt lỗ trụ (chuốt kéo)
4.2.1.Kết cấu dao chuốt
Dao chuốt lỗ trụ bao gồm các bộ phận chính sau:
1- Đầu dao để gá dao vào máy
2- Cổ dao để dao vươn tới thiết bị gá trên máy, khi dao chuốt làm việc quá tải thì phần cổ bị đứt
đầu tiên.
3- Phần côn chuyển tiếp
4- Phần định hướng phía trước, có tiết diện đưa răng cắt đầu tiến hành cắt và cắt đúng hướng
5- Răng cắt bao gồm răng cắt thô và răng cắt tinh có nhiệm vụ cắt hết lượng dư gia công
6- Răng sửa đúng có nhiệm vụ sửa đúng chi tiết để tăng độ nhẵn và độ chính xác chi tiết gia
công, số răng sửa đúng Zsđúng thường lấy từ 6 đến 8 răng tùy thuộc độ chính xác chi tiết nhưng
không được nhỏ hơn 2, lượng nâng của răng sửa đúng bằng 0
7- Phần định hướng phía sau có nhiệm vụ đưa răng cuối cùng của dao chuốt ra khỏi chi tiết
đúng hướng và an toàn. Nếu dao chuốt quá dài người ta làm thêm phần đỡ ở phía sau.
4.2.2.Nội dung thiết kế:
Phần đầu dao, cổ dao chọn theo tiêu chuẩn
Đường kính phần định hướng trước được lấy bằng đường kính nhỏ nhất của lỗ trước khi
chuốt với dung sai lắp lỏng (f7)
Đường kính phần định hướng sau được lấy bằng đường kính lớn nhất của lỗ saukhi chuốt
với dung sai lắp lỏng (e8)
Thiết kế phần làm việc của dao chuốt (răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng).
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
5
79. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
Các bước thiết kế phần răng:
Xác đinh lượng dư gia công:
A =
Dmax : Đường kính lớn nhất của chi tiết sau khi chuốt
dmin : Đường kính nhỏ nhất của chi tiết trước khi chuốt
Căn cứ VLGC & loại dao chuốt tra sổ tay thiết kế DCC chọn lượng nâng của các răng cắt thô: SZ
Xác định lượng nâng của các răng cắt tinh:
St1 = (0,6 ÷0,8) SZ
; St2 = (0,4 ÷0,6) SZ ; St3 = (0,2 ÷0,4) SZ
→ Lượng dư gia công của các răng cắt tinh: Atinh = St1+ St2+ St3
→ Lượng dư gia công của các răng cắt thô : Athô = A - Atinh
→ Số răng cắt thô: Zthô =
Athô
+1
Xác định đường kính các răng
- Đường kính răng thứ nhất D1= đường kính phần định hướng phía trước vì răng cắt đầu tiên
không căt mà chỉ có sửa ba via tức là Sz=0;
- Đường kính các răng cắt thô:
D2=D1+2 Sz; D3=D2+2Sz ; D4=D3+2Sz ……; Dzthô=Dzthô-1+2 Sz
- Đường kính các răng cắt tinh: Dtinh1= Dzthô+ 2St1; Dtinh2= Dtinh1+ 2St2; Dtinh3= Dtinh2+ 2St3;
- Đường kính các răng sửa đúng Dsd=Dcmax
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
6
80. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
Xác định kích thước răng và rãnh chứa phoi cần đảm bảo các điều kiện đủ không gian chứa phoi
và sức bền của răng.
- Dạng rãnh cong (a) và rãnh hai cung tròn nối tiếp nhau (d )dùng gia công vật liệu dẻo, cho phoi dây.
- Dạng rãnh thẳng (b) dùng gia công vật liệu dòn, cho phoi vụn
- Dạng rãnh bước dài (c) dùng gia công chi tiết có chiều dài lớn.
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
7
81. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
Rãnh chia phoi: Khi b quá lớn → các răng cắt thường làm rãnh chia phoi
0 0
5 20
Mặt trước dao chuốt : mặt côn trong. Khi mòn dao chuốt được mài lại theo mặt trước.
Mặt sau dao chuốt là mặt côn ngoài.
Thông số hình học:
- Góc trước chọn theo VLGC và loại dao chuốt :
- Góc sau: α =30→ các răng cắt thô; α = 20 → các răng cắt tinh; α = 10 → các răng sửa đúng.
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
8
82. 4.2.3.Mài sắc dao chuốt
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
Khi chế tạo dao chuốt được mài cả mặt sau và mặt trước.
Khi mài sắc lại chỉ mài theo mặt trước bằng đường sinh của đá mài hình côn
Rmax
r
nđ
nd
sin
)
-
sin(
r
Rd
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
9
83. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
4.2.4. Dung sai chế tạo dao chuốt
Dsđ = Dddn = Dcdn + A –Δlay max
Dao chuốt vật liệu dòn Dao chuốt vật liệu dẻo
Dsđ = Dddn = Dcdn + A +Δco min
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
10
84. PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT REN
5.1. Giới thiệu
5.2. Thiết kế dao tiện ren
5.3. Ta rô và bàn ren
1
85. 5.1. Giới thiệu
I. Khái niệm, công dụng, phân loại
Ren được tiêu chuẩn hóa được dùng trong lắp ghép hoặc truyền động
Ren có thể được phân loại theo nhiều cách:
Theo công dụng: ren dùng cho lắp ghép & ren dùng cho truyền động
Theo profin ren: ren tam giác, ren chữ nhật, ren hình thang,…
Theo hướng ren: ren trái, ren phải
Theo bước ren: ren bước lớn, ren bước nhỏ,…
…….
II. Thông số cơ bản của ren
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT REN
Profin ren → thường được đặc
trưng bằng góc profin ren ε
Bước ren: S
Chiều cao ren: t
Các đường kính ren d0, d1, dtb
Số đầu mối ren: n
Hướng ren: phải/ trái
2
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
86. III. Các phương pháp gia công ren
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT REN
Cán ren
Tiện ren
Phay ren
Mài ren
Ta rô, bàn ren
Cắt ren bằng đầu cắt ren
3
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
87. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT REN
5.2. Thiết kế dao tiện ren
a. Dao cắt đơn b. Dao hình lược lăng trụ c. Dao hình lược hình tròn
Dao tiện ren → thực chât là DTĐH lăng trụ / DTĐH hình tròn
→ dao đơn/ dao răng lược
Profin ren:
ε, t, s → góc profin ren, chiều cao ren, bước ren
t =
4
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
88. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT REN
Thiết kế profin dao tiện ren có γ > 0
Profin dao trong tiết diện trùng mặt trước:
tn = = r0.cosγp – r1.cosγ
γp = arcsin
→ tn = r0.cos [arcsin – r1.cosγ
tg = → εn=2arctg ( → thường dùng khi
kiểm tra
Profin dao trong tiết diện vuông góc mặt sau:
tp = tn.cos(α+γ)
→ tp = {r0.cos [arcsin – r1.cosγ}cos(α+γ)
tg = → εp=2arctg ( → thường dùng khi
chế tạo
Dao tiện ren có γ = 0 → Khi tiện tinh ren đảm
bảo bề mặt ren là mặt xoắn vít Acsimet và dễ
chế tạo
5
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
89. Xác định góc sau dao tiện ren
Khi xét đến ảnh hưởng của chuyển động chạy
dao dọc → các góc sau động của lưỡi cắt trái và
lưỡi cắt phải:
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT REN
→ Khi mài dao ban đầu các góc tĩnh:
tgμ = tgτ .cos (ε/2)
τ là góc nâng của ren: τ =30 ÷ 40
Khi tiện ren tam giác: ε =600 (ren hệ mét); ε = 550
(ren hệ Anh) → góc μ nhỏ
→ = =
Đối với các loại ren truyền động (ren thang, ren chữ
nhật,.) cần hiệu chỉnh góc sau của các lưỡi cắt theo (*)
(*)
XX
(TL 8:1) 6
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
90. I. Ta rô
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT REN
5.3. Ta rô và bàn ren
Thành phần kết cấu tarô.
Ta rô được tiêu chuẩn hóa và chia
thành ta rô tay hoặc ta rô máy
Ta rô → phần làm việc và phần cán
Phần làm việc gồm:
- Phần côn cắt l1 có góc nghiêng chính làm nhiệm
vụ cắt hết chiều sâu ren.
- Phần sửa đúng l2 có nhiệm vụ sửa đúng lại ren
đã cắt vầ định hướng khi tarô đi sâu vào lỗ.
Số rãnh z = 3÷6
Góc của rãnh xoắn = 100÷160
- Góc trước γ = 0÷300
- Góc sau ở lưỡi cắt đỉnh trên phần côn cắt được
tạo ra bằng cách mài hớt lưng : = 30÷120.
- Góc nghiêng chính = 30÷250
7
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
91. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ DỤNG CỤ CẮT REN
II. Bàn ren
Kết cấu bàn ren tròn.
- Đường kính ngoài bàn ren D.
- Chiều dày bàn ren B.
- Số lỗ thoát phoi n (số răng dao z).
- Hai phần cắt l1 và phần sửa đúng l2.
- Đường kính lỗ thoát phoi 2 và đường
kính vòng tròn phân bố tâm lỗ thoát
phoi u.
- Góc trước
- Lượng hớt lưng K (tạo nên góc sau
ở lưỡi cắt đỉnh phần côn cắt l1)
- Rãnh 600 và các lỗ 900 hướng tâm để
kẹp chặt bàn ren và bàn quay.
- Rãnh 600 và các lỗ 900 lệch tâm để
điều chỉnh bàn ren khi mòn (xẻ rãnh và
qua 2 lỗ 900 lệch tâm bóp bàn ren vào).
8
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
92. PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
6.1. GIỚI THIỆU
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
6.2. DAO PHAY ĐĨA MÔ ĐUN
6.3. DAO PHAY LĂN RĂNG
6.4. DAO XỌC RĂNG
6.1.1. Đường thân khai
6.1.2. Nguyên lý hình thành mặt thân khai
6.1.3. Bánh rang trụ thân khai
6.1.4. Các nguyên lý gia công bánh răng
6.2.1.Giới thiệu
6.2.2. Thiết kế dao phay đĩa mô dun
6.3.1.Nguyên lý thiết kế và nguyên lý làm việc dao phay lăn răng
6.3.2. Các dạng mặt vít dùng trong thiết kế DFLR
6.3.3.Thiết kế dao phay lăn răng
6.3.4. Thông số tính toán và một số dặc điểm kết cấu DPLR
6.3.5. Các bước thiết kế dao phay lăn răng
6.4.1. Nguyên lý làm việc
6.4.2. Nguyên lý thiết kế
6.4.3. Các thông số kích thước dao xọc
6.4.4. Xác định góc profin dao xọc răng
6.4.5. Thông số hình học dao xọc răng
1
93. 6.1. GIỚI THIỆU
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
6.1.1. Đường thân khai
Nguyên lý hình thành đường thân khai: Cho một đường
thẳng lăn không trượt trên một vòng tròn ( O, ro ) khi đó
quĩ đạo của một điểm M bất kỳ trên đường thẳng chính
là một đường thân khai.
Phương trình đường thân khai
rx =
x = tgx - x = INV x
Ở đây:
rx – Bán kính véc tơ tai điểm x (bán kính cực)
θx – Góc thân khai tại điểm x (góc cực)
αx – Góc áp lực của đường thân khai tại điểm x
r0 – Bán kính vòng tròn cơ sở của đường thân khai
x
r
cos
0
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 2
94. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
6.1.2. Nguyên lý hình thành mặt thân khai
Mặt trụ thân khai được hình thành khi cho
đường thân khai trong mặt phẳng xoy
chuyển động tịnh tiến với vận tốc dọc
trục oz
Mặt xoắn vít thân khai được hình thành khi cho
đường thân khai trong mặt phẳng xoy chuyển
động xoắn vít dọc trục oz→ phối hợp đồng thời
chuyển động tịnh tiến với vận tốc dọc trục oz
và quay xung quanh trục oz với vận tốc góc
sao cho:
= const =
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 3
95. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
Các thông số cơ bản của bánh răng trụ thân khai
m: Modun
Z : số răng.
c : Góc ăn khớp (góc áp lực) trên vòng chia
: hệ số dịch dao
Các thông số dẫn xuất của bánh răng trụ thân khai
Các đường kính De , Di , Dc , D0
(Dc = mz; De = m.(z+2); Di = m.(z -2,5); D0 = mz.cos c
Bước răng tc, chiều dày răng S; chiều rộng rãnh W
(tc =πm; S = W = πm/2)
Các chiều cao răng: h, h’, h”
(h’ = m; h” = 1,25m; h = 2,25m)
6.1.4. Các nguyên lý chế tạo bánh răng
Nguyên lý chép hình: profile của lưỡi cắt dụng cụ hoặc hình chiếu của nó là bản chép lại nguyên
hình profile rãnh của bánh răng được gia công. Dụng cụ làm việc theo nguyên lý này: dao phay
đĩa môdun, dao phay ngón môdun, đá mài định hình, dao chuốt răng,…..
Nguyên lý bao hình: nguyên lý cắt răng mà biên dạng răng của bánh răng gia công được hình
thành nhờ đường bao của vị trí liên tiếp các lưỡi dao cắt của dao. Các dụng cụ làm việc theo
nguyên lý này có các loại : dao phay lăn răng, dao xọc răng, dao bào răng , dao cà răng, đá mài
răng theo nguyên lý bao hình,...
6.1.3. Bánh răng trụ thân khai
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 4
96. 6.2. DAO PHAY ĐĨA MÔ ĐUN
6.2.1.Giới thiệu
Dao phay đĩa mô dun là DFĐH hớt lưng
dặc biệt có góc trước bằng không, profin
trong tiết diện trùng mặt trước giống như
profin trong tiết diện chiều trục và trùng với
profin rãnh răng của bánh răng gia công
Các chuyển động:
Dao phay được lắp trên trục chính của máy
phay có chuyển động quay n (v/p) tạo ra tốc
độ cắt V
Phôi được gá trên đầu phân độ và đầu phân
độ được lap trên bàn máy có các chuyển
động: chuyển động dọc bánh để cắt hết
chiều dày bánh răng; chuyển động thẳng
đứng S1 để cắt hết chiều sâu rãnh răng.
Chuyển động phân độ: sau khi cắt hết một
rãnh răng, đầu phân độ quay đi một góc
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
Kết cấu dao phay đĩa môdun
a. Đáy rãnh thẳng b. Đáy rãnh là đường gấp khúc
360 2
o
Z Z
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 5
97. 6.2.2. Thiết kế dao phay đĩa modun
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
x = rx.sin δx
y = rx.cos δx
θx =inv αx
rx = → αx = arcos
r0 =
Thiết kế dao phay đĩa modun
→ thiết kế profin rãnh răng của bánh
răng gia công theo số liệu ban đầu là:
- Mô dun m
- Số răng z
- Góc ăn khớp αc
- Hệ số dịch chỉnh: ξ =0
δx = δ0 +θx
δ0 = δc – θc = δc – inv αc
δc = = =
x = rx.sin ( – inv αc + inv αx)
y = rx.cos ( – inv αc + inv αx)
(*)
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 6
98. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
Đối với bánh răng trụ dịch chỉnh: vẫn dùng công thức (*) nhưng thay δc = -
ξ. αc
+
Sc
Sc : lượng mỏng đi của chiều dày răng trên vòng chia
Đối với bánh răng trụ răng nghiêng: vẫn dùng công thức (*) khi thiết kế profin dao, với m là mô
dun pháp tuyến, số răng sử dụng lấy theo ztđ:
ztđ =
Z: số răng của bánh răng trụ răng nghiêng cần gia công
β: góc nghiêng của răng
Chú ý: Theo (*) profin dao phay đia mô dun phụ thuộc m, z → về lý thuyết để chính xác profin
răng, với mỗi m và z của bánh răng cần một dao phay đĩa mô dun với profin xác định →
không khả thi vì số lượng dao phay đĩa mô đun rất lớn.
Thực tế: thiết kế chế tạo dao phay đĩa mô dun theo bộ → mỗi mô dun m sẽ có một bộ dao
tương ứng gồm 8 hoặc 15 dao được đánh số hiệu. Mỗi số hiệu dao phụ trách gia công một số
răng nhất định và được thiết kế profin theo zmin trong nhóm. VD: dao số 4 trong bộ 8 con, gia
công các banh răng có z=21÷ 25, có profin thiết kế theo zmin =21
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 7
99. 6.3. DAO PHAY LĂN RĂNG
Giới thiệu
Bánh răng thân khai có thể ăn khớp với thanh răng/bánh răng/ trục vít → Thiết kế, chế tạo các dụng cụ
cắt răng theo nguyên lý bao hình:thanh răng dụng cụ (dao răng lược)/dao xọc răng/dao phay lăn răng
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
6.3.1.Nguyên lý thiết kế và nguyên lý làm việc dao phay lăn răng
Dựa trên nguyên lý ăn khớp của bánh răng (bánh vít) với trục vít
→ Thiết kế dao phay lăn răng trên cơ sở trục vít.
Dao phay lăn răng được thiết kế là trục vít có xẻ các rãnh xoắn
dọc trục cách đều tạo thành mặt trước và rãnh thoát phoi, hớt lưng
tao thành mặt sau với các góc sau ở các lưỡi cắt.
Qúa trình gia công bánh răng bằng DPLR → quá trình ăn khớp
cưỡng bức của DPLR với phôi bánh răng tương tự như quá trình
ăn khớp của trục vít & bánh vít.
Các chuyển động cơ bản:
1- Chuyển động quay của dao nd (v/ph) → tốc độ cắt v
Dao phay lăn răng
Bánh răng gia công
nd
np
s
v = (m/ph)
2- Chuyển động quay của phôi np (v/ph)
Hai chuyển động này phụ thuộc vào nhau
theo quan hệ động học: = (z: số răng
bánh răng gia công, k:số đầu mối răng dao)
3- Chuyển động chạy dao S (mm/ph) để gia công hết
chiều dày bánh răng
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 8
100. 6.3.2. Các dạng mặt vít dùng trong thiết kế DFLR
a)Nguyên lý hình thành các mặt vít kẻ
Hệ trục oxyz với trục oz là đường tâm của hình trụ cơ
sở bán kinh r0
Đường vít dẫn có góc nghiêng β với bước xoắn
H = 2πr0 cotg β
Đường thẳng AB tiếp xúc với hình trụ cơ sở & tựa trên
đường vít tại điểm N, hợp với trục oz một góc ε
Cho đường thẳng AB chuyển động xoắn vít dọc trục oz:
- Chuyển động tịnh tiến đều dọc trục oz với vận tốc V
- Chuyển động quay đều quanh trục oz với vận tốc
sao cho:
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
→ đường thẳng AB quét ra trong không gian bề mặt
xoắn vít kẻ có phương trình. Véc tơ vị trí của một
điểm M (NM = t) sẽ có 3 thành phần tọa độ:
x = r0 cos ϕ – t sinε sin ϕ
y = r0 sin ϕ + t sinε cos ϕ
z = p ϕ + t cosϕ
(*)
→ Phương trình tham số của mặt xoắn vít kẻ với 2 tham số là ϕ và t
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 9
101. b) Các dạng mặtt vít kẻ
Mặt vít Convoloit
Nguyên lý hình thành mặt vít Convoloit: đường
sinh thẳng tiêp xúc với hình trụ cơ sở hợp với
trục một góc ε chuyển động xoắn vít dọc trục
Đặc điểm mặt vít Convoloit :
- Nếu cắt mặt vít Convoloit bằng mặt phẳng
vuông góc với trục→ giao tuyến là đường xoắn
vit thân khai kéo dài
- Nếu cắt mặt vít Convoloit bằng mặt phẳng chứa
trục→ giao tuyến là đường cong
- Nếu cắt mặt vít Convoloit bằng mặt phẳng tiếp
xúc với hình trụ cơ sở → giao tuyến là đường
thẳng nghiêng với trục một góc ε
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
ε
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 10
102. Mặt vít Thân khai
Nguyên lý hình thành mặt vít thân khai: đường sinh thẳng tiêp xúc với hình trụ cơ sở hợp
với trục một góc ε = β chuyển động xoắn vít dọc trục. (β là góc nghiêng của đường vít
dẫn trên hình trụ cơ sở) → mặt vít thân khai là trường hợp đặc biệt của mặt vít Convoloit
Đặc điểm mặt vít thân khai :
- Nếu cắt mặt vít thân khai bằng mặt phẳng vuông góc với trục→ giao tuyến là đường xoắn
vit thân khalài
- Nếu cắt mặt vít thân khai bằng mặt phẳng chứa trục→ giao tuyến là đường cong
- Nếu cắt mặt vít thân khai bằng mặt phẳng tiếp xúc với hình trụ cơ sở → giao tuyến là
đường thẳng nghiêng với trục một góc ε
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 11
103. Mặt vít Acsimet
Nguyên lý hình thành mặt vít Acsimet: đường sinh
thẳng cắt trục một góc ε chuyển động xoắn vít dọc
trục → mặt vít Acsimet là trường hợp đặc biệt của
mặt vít Covoloit khi bán kính hình trụ cơ sở r=0
Đặc điểm mặt vít Acsimet:
- Nếu cắt mặt vít Acsimet bằng mặt phẳng vuông góc
với trục→ giao tuyến là đường xoắn vit Acsimet
- Nếu cắt mặt vít Acsimet bằng mặt phẳng chứa trục
→ giao tuyến là đường thẳng nghiêng với trục một
góc ε
- Khi ε = 900 → Ta có mặt vít Helicoit thường sử
dụng làm mặt trước của các loại dao phay lăn
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
ε
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 12
104. 6.3.3.Thiết kế dao phay lăn răng
a)Thanh răng khởi thủy dụng cụ
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
Các thông số của profin thanh răng bánh
răng có modun m, góc ăn khớp αc :
Chiều cao đầu răng: h’ = f.m
Chiều cao chân răng: h” = (f+c).m
Chiều cao răng: h=h’+h” = (2f+c).m
Bước răng: t= π.m
Chiều dày răng: s=π.m/2
Chiều rộng rãnh răng: w=π.m/2
Ở đây: f là hệ số đầu răng (f=1)
c: hệ số khe hở chân răng (c=0,25)
Profin thanh răng bánh răng
Profin thanh răng khởi thủy dung cụ
Profin của thanh răng khởi thủy dụng cụ là
profin của DFLR trong tiết diện pháp tuyến
có các thông số xác định như sau :
Góc profin: αd = αc; modun = m
Chiều cao đầu răng: hd’ = (f+c).m
Chiều cao chân răng: hd” = (f+c).m
Chiều cao răng: h=hd’+hd” = 2(f+c).m
Bước răng: td= π.m
Chiều dày răng: sd= π.m/2
Chiều rộng rãnh răng: wd=π.m/2
Để tạo ra khe hở mặt bên khi ăn khớp bánh răng:
sd = π.m/2 +Δsd
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 13
105. Trục vít Convoloit:
Trục vít Convoloit có các đặc điểm:
- Profin trong tiết diện pháp tuyến (NN) → thẳng.
- Các thông số của profin trong tiết diện pháp tuyến là thông
số của thanh răng khởi thủy dụng cụ:
- Bước răng: tn = td = π.m
- Chiều cao răng: hn = hd = 2(f+c)m
- Góc profin: αn = αd = αc
( khi hiệu chỉnh αn = αc – Δα)
- Profin trong tiết diện dọc trục (AA) → cong; Các thông
số của nó dược xác định từ các thông số profin trong tiết
diện pháp tuyến: t0 =
Chế tạo trục vít Convoloit → tiện bằng DTĐH có γ =0
với trục dao xoay đi một góc ω để đường kéo dài của 2
lưỡi cắt thẳng tiếp xúc với hình trụ cơ sở và hợp với
đường tâm một góc β
b) Trục vít cơ bản
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 14
106. Trục vít Acsimet:
Chế tạo trục vít Acsimet → tiện bằng DTĐH có γ
=0, gá dao ngang tâm sao cho lưỡi cắt kéo dài cắt
đương tâm phôi
→ SX nhỏ, đơn chiếc → phổ biến
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
Trục vít Acsimet có các đặc điểm:
- Profin trong tiết diện pháp tuyến (NN) → cong.
- Các thông số của profin trong tiết diện pháp tuyến là thông
số của thanh răng khởi thủy dụng cụ:
- Bước răng: tn = td = π.m
- Chiều cao răng: hn = hd = 2(f+c)m
- Góc profin: αn = αd = αc
( khi hiệu chỉnh αn = αc – Δα)
- Profin trong tiết diện dọc trục (AA) → thẳng; Các thông
số của nó dược xác định từ các thông số profin trong tiết
diện pháp tuyến: t0 =
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 15
107. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
6.3.4. Thông số tính toán và một số dặc điểm kết cấu DPLR
Đường kính trung bình tính toán: dtbtt là đường kính quy ước để tính toán thiết kế DPLR .
- Để tính góc nâng τ của đường vít trung bình, góc xoắn ω của rãnh xoắn thoát phoi:
; ω = τ
Khi mài lại theo mặt trước : de giảm xuống , dtb giảm xuống → để giảm sự sai khác về kết
cấu, dạng profin của dao mới và dao mài lại khi thiết kế người ta xác định góc τ theo dtbtt:
dtbtt = de – 2(f+c) m – σk; (f = 1; c = 0,25; σ = 0,15 ÷ 0,3)
Vai trò vòng gờ: chuẩn
kiểm tra độ đảo hướng
kính và độ đảo mặt đầu.
Mặt trước là mặt xoăn
vit Helicoit: γ = 00
Mặt sau là tập hợp các
đường hớt lưng xoắn vít
Hớt lưng 2 lần: K1 , K
Cấp chính xác: 5 cấp
AAA, AA, A, B, C
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 16
108. 6.3.5. Các bước thiết kế dao phay lăn răng
Thông số ban đầu→ các thông số của bánh răng gia công: modun m, góc ăn khớp α
Thông số lựa chọn:
1. Lựa chọn loại DFLR thiết kế → DFLR gia công tinh;
2. Cấp chính xác → A
3. Dao kết cấu nguyên khối, vật liệu chế tạo thép gió P18
4. Trục vít cơ sở : trục vít Acsimet/ trục vít Convoloit
Tính toán các thông số kết cấu dao phay lăn răng:
TT Thông số DFLR Ký hiệu Công thức tinh toán
1 Bước pháp tuyến tn tn =πmn
m: modun, n: số đầu mối
2 Chiều dày răng theo phương pháp tuyến Sn Sn = tn /2
3 Chiều cao đầu răng h1 h1 = (f +c)m
Hệ số chiều cao đầu răng f=1 ;
Hệ số khe hở chân răng c=0,25
4 Chiều cao chân răng h2 h2 = (f +c)m
5 Chiều cao răng h h = h1 + h2 = 2,5m
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 17
109. TT Thông số DFLR Ký hiệu Công thức tinh toán
6 Trị số góc profin trong tiết diện pháp tuyến αn αn = α - Δα
Tra bảng Δα theo ω
7 Bán kính vê đầu răng r1 r1 = 0,25m
8 Bán kính lượn chân răng r2 r1 = 0,3m
9 Đường kính vòng tròn đỉnh của dao De Tra tiêu chuẩn theo m
10 Số răng dao Z Z = ; Z được làm tròn theo tiêu chuẩn
cos𝜑 = 1-4,5
De
11 Lượng hớt lưng K K =
De
tgαe
; K được làm tròn theo tiêu chuẩn
αe là góc sau đỉnh thường chọn bằng 100
12 Lượng hớt lưng lần 1 (đối với dao có mài
profin)
K1 K1 = (1,2÷1,5)K
13 Đường kính trung bình tính toán
a) Đối với dao có mài profin
b) Đối với dao không mài profin
Dt
Dt = De -2,5mf-0,5K
Dt = De -2,5mf-0,2K
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
18
110. TT Thông số DFLR Ký hiệu Công thức tinh toán
14 Góc nghiêng lý thuyết của rãnh xoắn ω sin ω =
Dt
15 Bước rãnh xoắn lý thuyết T T= πDt cotgω
16 Bước rãnh xoắn thực tế r2 r1 = 0,3m
17 Bước chiều trục của răng vít to to =
ω
18 Chiều sâu rãnh xoắn thoát phoi
a) Ở DFLR không mài profin
b) Ở DFLR có mài profin
H
a) H = ℎ + 𝐾 + 0,5𝑚
b) H = ℎ +
2
+ 1÷2 𝑚𝑚
19 Góc profin rãnh thoát phoi η Chọn phụ thuộc vào số răng Z
Z ≥ 12 → η =180
Z= 9 ÷ 11 → η =220
Z = 8 → η =250 hoặc η =300
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 19
111. TT Thông số DFLR Ký hiệu Công thức tinh toán
20 Bán kính cung tròn đáy rãnh thoát phoi rk rk =
(De− )
10z
;
rk được làm tròn đến 0,5 mm
21 Đường kính lỗ gá d d = De−2𝐻 -0,8m-7 (mm)
d được làm tròn theo tiêu chuẩn
22 Đường kính phần lỗ không lắp ghép d1 d1 = 1,05d
23 Đường kính phần gờ Dg Dg = De−2𝐻 – (1 ÷ 2) (mm)
24 Chiều dài phần gờ lg Lg =3,5 ÷ 5 (mm)
25 Chiều dài phần làm việc của dao L1 Xem chú thích bên dưới
26 Chiều dài toàn bộ của dao L L = L1 +2Lg
Chú thích: Chiều dài phần làm việc của dao được xác định như sau:
- Đối với dao phay lăn khi mòn giả thiết là không điều chỉnh theo phương dọc trục L1 = h.cotg αn +πm
- Đối với dao phay lăn khi mòn có điều chỉnh theo phương dọc trục. → Trị số điều chỉnh phụ thuộc vào mô đun
và lấy bằng 2÷ 8 mm. Giá trị lớn lấy đối với mô đun nhỏ
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 20
112. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
6.4. DAO XỌC RĂNG
6.4.1. Nguyên lý làm việc
Bánh răng ăn khớp bánh răng → Thiết kế, chế tạo dao xọc răng có dạng bánh răng được tạo mặt
trước với góc trước γ, các lưỡi cắt đỉnh được tạo góc sau αe , các lưỡi cắt bên được tạo góc sau αb
Dao xọc răng gia công bánh răng theo nguyên lý bao hình có tâm tích dựa trên nguyên ý ăn khớp
của hai bánh răng.
Các chuyển động:
Chuyển động cắt chính là chuyển động tịnh tiến
khứ hổi dọc trục n (HTK/ph) tạo ra tốc độ cắt V
Chuyển động quay của dao ω1 (v/ph)
Chuyển động quay của phôi ω2 (v/ph)
ω
ω =
z
z
Chuyển động chạy dao hướng kính s1 của dao để
ăn hết chiều sâu rãnh răng
Chuyển động nhường dao của phôi → chuyển
động tịnh tiến khứ hồi s2
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 21
113. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
6.4.2. Nguyên lý thiết kế
Dao xọc răng được xem như là một tập hợp các bánh
răng phân tố ghép đồng trục với nhau . Các bánh răng này
có chiều dày Δ rất mỏng, có cùng mô đun m, cùng số răng
zd, cùng góc ăn khớp αc nhưng có hệ số dịch chỉnh ξd
khác nhau, giảm dần từ mặt đầu dao về phía đuôi dao.
- Tại tiết diện I-I (tiết diện qua lưỡi cắt đỉnh): bánh răng
phân tố có hệ số dịch chỉnh ξdmax >0
- Tại tiết diện II-II: hệ số dịch chỉnh ξd =0 → bánh răng
phân tố ở đây ứng với bánh răng tiêu chuẩn và ăn khớp
khít với thanh răng khởi thủy dụng cụ. Tiết diện II-II
gọi là tiết diện khởi thủy, khoảng cách a từ tiết diện I-I
đến tiết diện II-II gọi là khoảng cách khởi thủy
- Tại tiết diện III-III: bánh răng phân tố có ): bánh răng phân tố có hệ số dịch chỉnh ξd <0
Để tạo thành góc trước γ → hớt đi phần kim loại ở mặt đầu (phía tiết diện I-I) tạo ra mặt trước
của dao là mặt côn trong.
Do các bánh răng phân tố có cùng bán kính vòng cơ sở r0 = nhưng có hệ số dịch chỉnh
ξd giảm dần từ mặt đầu dao về phía đuôi dao nên hình thành mặt sau đỉnh của dao là mặt côn
ngoài với góc sau đỉnh αe, mặt sau bên của dao là mặt xoắn vít thân khai với góc sau bên αb
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 22
114. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
6.4.3. Các thông số kích thước dao xọc
a) Thông số kích thước dao xọc tại
tiết diện khởi thủy (II-II):
Đường kính vòng chia:
dc = mzd
Đường kính vòng cơ sở:
d0 = mz cos αd
Góc profin: αd
Chiều cao răng:
h=hd’+hd” = 2(f+c).m = 2,5m
Bước răng: td= π.m
Chiều dày răng: sd =
(sd +Δ sd khi cần BR gia công có khe
hở mặt bên)
b) Thông số kích thước dao xọc tại tiết diện mặt đầu (I-I)
Chiều cao đầu răng: h1’ = hd’ +x = 1,25m +x
Chiều cao chân răng: h1” = hd’ - x = 1,25m -x
với x là khoảng dịch chỉnh lớn nhất tại tiết diện I-I: x = ξdmax.m = a.tgαe
Chiều dày răng trên vòng chia: s’c = sc +2a tgαx với tgαx = tgαe tgαd → s’c = m.( + 2ξdmax tgαd)
CC là tiết diện tạo ra bởi mặt trụ có
đường kính dc cắt mặt bên răng và
được trải trên mặt phẳng
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 23
115. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
6.4.4. Xác định góc profin dao xọc răng
Nếu DXR có γ =00 → góc profin DXR bằng góc ăn
khớp của BR gia công: αd = αc
DXR có γ >00 → góc profin DXR khác góc ăn khớp
của BR gia công: αd ≠ αc → cần xác định αd =?
- Hình chiếu của lưỡi cắt xuống mặt bằng khi γ >00 là
đường nét đứt, còn hinh chiếu của lưỡi cắt (mặt đầu) khi
γ =00 là nét liền, đúng là đường thân khai.
- Khi tạo hình: profin chi tiết được tạo ra bằng bao hình
của đường nét đứt không phải là đường thân khai nên sẽ
bị sai đi
- Để tạo hình đúng ra profin chi tiết là đường hân khai
→ góc profin DXR phải được hiệu chỉnh.
tg (1)
tg (2)
(3)
(4)
(5)
→ tg .
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 24
116. CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CÁC DỤNG CỤ GIA CÔNG RĂNG
6.4.5. Thông số hình học dao xọc răng
Mỗi răng DXR có 3 lưỡi cắt: 1 lưỡi cắt đỉnh và 2
lưỡi cắt bên
Góc trước tiêu chuẩn của lưỡi cắt đỉnh: γ =50
• Góc sau của lưỡi cắt đỉnh : αe = 60
• Góc sau lưỡi cắt bên (đo trong tiết diện pháp
tuyến) không đổi tại các điểm khác nhau trên lưỡi
cắt:
• Góc trước của lưỡi cắt bên γb (tại một điểm A đo
trong tiết diện chiều trục) γb = γ =50
• Góc trước lưỡi cắt bên (đo trong tiết diện pháp
tuyến) :
Với: cosαdA =
Khoảng cách khởi thủy :
a = ξdmaxm.cotg αe
ξ dmax được xác định dựa vào chiều rộng cho phép nhỏ
nhất s’e nhỏ nhất của lưỡi cắt đỉnh
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 25
117. PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
7.1. GIỚI THIỆU
7.2. Điều kiện và khả năng gia công bằng phương pháp bao hình có tâm tích
7.3. Xác định kích thước chi tiết trục then hoa để thiết kế dao
7.4. Phương pháp đồ thị thiết kế profin dao phay lăn trục then hoa
7.5. Phương pháp giải tích theo nguyên lý ăn khớp thiết kế profin dao phay lăn trục then hoa
7.6. Phương pháp giải tích theo nguyên lý bao hình thiết kế profin dao phay lăn trục then hoa
7.7. Xác định bán kính vòng lăn trục then hoa
7.8. Đường cong chuyển tiếp và dao phay lăn có gờ.
7.10. Cung tròn thay thế
7.9. Kích thước kết cấu profin dao phay lăn trục then hoa
1
118. 7.1. GIỚI THIỆU
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
7.1.1. Các chi tiết răng
Các chi tiết răng trong thực tế rất đa dạng: bánh răng với nhiều loại profin khác nhau (thân
khai, xycloit, Novicop,..), trục then hoa, đĩa xích, bánh cóc,,….
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 2
119. CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
7.1.2. Phương pháp gia công.
a. Nguyên lý chép hình
Profin răng chép lại profin lưỡi cắt ↔ dụng cụ cắt có profin lưỡi cắt là profin rãnh răng cần
gia công
Dụng cụ gia công: dao phay định hình, đá mài định hình,… ĐCX gia công thấp, NS gia
công thấp
b. Nguyên lý bao hình có tâm tích
Profin răng hình thành là đường bao các vị trí liên tiếp của lưỡi cắtdụng cụ cắt không cần có
biên dạng lưỡi cắt giống với biên dạng rãnh răng. Trong quá trình gia công tồn tại các đường
lăn của dụng cụ và của chi tiết gia công tiêp xúc và lăn không trượt với nhau ↔ nguyên lý bao
hình có tâm tích, dựa trên sự ăn khớp bao hình của cặp chi tiết răng
- Các bánh răng thân khai có thể ăn khớp với trục vít, bánh răng, thanh răng - thiết kế các
DCC dựa trên cơ sở các chi tiết này: trục vít- dao phay lăn răng, bánh răng dao xọc
răng, thanh răng thanh răng dụng cụ
- Các chi tiết răng có biên dạng không phải đường thân khai- cần tìm được chi tiết răng giả
tưởng ăn khớp với chi tiết răng cần gia công, dựa trên chi tiết răng giả tưởng này thiết kế
dụng cụ gia công răng
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 3
120. 7.2.1. Điều kiện
Với bề mặt chi tiết C đã biết, chuyển động tạo hình đã xác định phải tìmđược bề mặt D luôn
đối tiếp với bề mặt C trong quá trình chuyển động tạo hình. Chuyển động tạo hình chuyển
động lăn không trượt của 2 đường lăn dụng cụ và chi tiết.
Tại điểm tiếp xúc của cặp profin đối tiếp C và D, phải tồn tại tiếp tuyến chung TT và pháp
tuyến chung NN. Pháp tuyến chung NN phải đi qua cực tạo hình P là điểm tiếp xúc của hai
đường lăn.
Pháp tuyến tại mọi điểm của profin chi tiết C phải cắt đường lăn của nó ít nhất tại một điểm
7.2. Điều kiện và khả năng gia công bằng phương pháp bao hình có tâm tích
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 4
121. 7.2.2. Khả năng
Các trường hợp không tạo hình được chi tiết răng bằng phương pháp bao hình có tâm tích:
Không tồn tại profin đối tiếp với profin chi tiết trong quá trình chuyển động tạo hình
Pháp tuyến của profin chi tiết không cắt đường lăn của nó
Tại các điểm đặc biệt của profin chi tiêt (điểm có vecto tiếp tuyến đổi hướng)
Rãnh răng quá hẹp dẫn đến không tồn tại lưỡi cắt đỉnh của dụng cụ
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 5
122. §7.3. Xác định kích thước chi tiết trục then hoa để thiết kế dao
1.Thông số kích thước thiết kế của chi tiết gia công
Các thông số profin trục then hoa cho trước:
De , ΔDe ; Di , ΔDi ; B , ΔB; z
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
2.Thông số kích thước tính toán của chi tiết gia công dùngg
cho thiết kế dao:
- Đường kính ngoài tính toán: Det = Demax
- Đường kính trong tính toán: DIt = DImin+ 0.25 ΔDi
- Chiều rộng tính toán: Bt = Bmin+ 0.25 ΔB
- Góc profin chi tiết ứng với Re, rc : γe , γ
Re.sin γe = rc.sin γ =
𝑩
𝟐
Profin chi tiết tiêp tuyến với vòng tròn cơ sở của trục
then hoa có đường kính bằng B
- Chiều cao đầu răng : h1’ =Re - rc
- Chiều cao chân răng : 𝟏 = rc - Ri
- Chiều cao răng: h1= h1’+ 𝟏 = Re - Ri
- Bước răng (đo theo vòng lăn): t =
rc
- Chiều dày răng s = độ dài cung tròn vòng lăn của then
- Chiều dày rãnh răng w = t - s
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 6
123. CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
7.4. Phương pháp đồ thị thiết kế profin dao phay lăn trục then hoa
- Dao phay lăn trục then hoa làm việc theo nguyên lý bao hình có tâm tích dựạ trên nguyên lý
ăn khơp của trục vít- bánh vít:
+ Dao phay lăn trục then hoa trục vít
+ Truc then hoa Bánh vít
- Dao phay lăn trục then hoa được thiết kế trên cơ sở trục vít cơ bản của nó.
- Profin DFLT then hoa là profin của thanh răng khởi thủy dụng cụ của DFLT then hoa.
- Qúa trình tạo hình profin trục then hoa được xem như quá trình ăn khớp của thanh răng khởi
thủy dụng cụ với trục then hoa
- Chuyển động tạo hình gồm:
+ Cđ quay nc của chi tiết với vòng lăn bk rc
+ Cđ tịnh tiến VD dọc đường lăn D
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 7
124. CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
Đường
ăn khớp
Profin dao
Cách vẽ:
- Vẽ vòng lăn C và đường lăn D tiếp xúc tại P P là cực tạo hình.
- Lấy trên vòng lăn C các điểm p1, p2,…pi ứng với các góc quay φ1, φ2, ….,φi, của chi tiết
- Từ P dựng các đường Pci vuông góc với các
đường profin chi tiết. ci là các điểm ăn khớp của
profin dao và profin chi tiết . Nối tuần tự các điểm
c1, c2, ….,ci, ta được đường ăn khớp (đường tạo
hình)
- Lấy trên đường lăn D các điểm 1, 2, …,i,.. sao
cho:
= =r. φ1 ; = =r. φ2
= =r. φi ; …..
- Từ các điểm ci dựng các đường // đường lăn D
- Từ các điểm ci dựng các đường // các đường Pci
- Giao điểm ai của các cặp đường này là các
điểm thuộc profin dao.
- Nối các điểm a1, a2,…, ai ta được profin dao phay
lăn trục then hoa. Profin này sẽ đi qua cực tạo
hình P
- Vẽ profin chi tiết tại các vị trí ứng với các góc quay bằng cách từ các điểm pi dựng các đường
tiếp tuyến với vòng tròn cơ sở.
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 8
125. 7.5. Phương pháp giải tích theo nguyên lý ăn khớp thiết kế profin dao phay lăn trục then hoa
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
Dựng các hệ trục tọa độ:
- o1x1y1 gắn với chi tiết (trục then hoa) quay xung
quanh tâm oc:
- oxy gắn với dụng cụ (thanh răng khởi thủy
DFLTTH), cđ tịnh tiến dọc theo đường lăn D :
- Pxoyo cố định
thời điểm đầu 3 hệ tọa độ trùng nhau
Khi chi tiết quay một góc φ hệ tọa độ chi tiết
sẽ có vị trí mới là o’1x’1y’1; dụng cụ tịnh tiến đi
một lượng rφ , hệ tọa độ dụng cụ sẽ có vị trí
mới là o’x’y’
Từ P dựng đường PC vuông góc profin chi
tiết C là điểm tạo hình
- Nếu viết phương trình tọa độ điểm C trong hệ
o1x1y1 ta có phương trình profin chi tiết
- Nếu viết phương trình tọa độ điểm C trong hệ oxy ta có phương trình profin dụng cụ
- Nếu viết phương trình tọa độ điểm C trong hệ Pxoyo ta có phương trình đường ăn khớp
oc
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 9
126. Xác định phương trình tọa độ của điểm C trong hệ oxy:
x= rφ -
= .cos (γ+φ)
= - = r. sin (γ+φ) – r. sin γ = r[sin (γ+φ) – sin γ]
x= rφ - r[sin (γ+φ) – sin γ].cos (φ +γ)
x= r{φ - [sin (γ+φ) – sin γ].cos (φ +γ)}
y = .sin(γ+φ)
y = r. [sin (γ+φ) – sin γ].sin(φ +γ)
→ Phương trình tham số của đường tạo hình:
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
(*)
(**)
(*) và (**) là phương trình tham số của profin dao phay lăn trục then hoa
Xác định phương trình tọa độ của điểm C trong hệ Pxoyo:
yo = y
xo = rφ - x
yo = r. [sin (γ+φ) – sin γ].sin(φ +γ)
xo= - [sin (γ+φ) – sin γ].cos (φ +γ)
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 10
127. 7.6. Phương pháp giải tích theo nguyên lý bao hình thiết kế profin dao phay lăn trục then hoa
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
§uêngxycloit
To¹ ®
égècO1(x,y)
xO1=r.(-sin
yO1=r.(1-cos
r
r
x1
O1
yO1
xO1
P
C
P
' D
Oc
y,y1
O'c
y1
x,x1
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 11
128. - Hệ trục O1x1y1 gắn với prôfin chi tiết, phương trình đường thẳng prôfin chi tiết viết
trong hệ O1x1y1 gắn liền với chi tiết:
y1 = x1.cotg (*)
- Chuyển động chi tiết lăn không trượt vòng tròn bán kính r (vòng tròn tâm tích) trên
đường thẳng tâm tích của dụng cụ.
- Hệ trục gắn liền với dụng cụ Oxy (cố định). Thời điểm ban đầu (gốc P) hai hệ trục trùng
nhau.
- Dụng cụ cố định nên chi tiết (O1x1y1) vừa quay quanh trục của chi tiết vừa phải chuyển
động tịnh tiến theo đường thẳng tâm tích của dụng cụ là trục Ox với điều kiện vòng tròn tâm
tích của chi tiết bán kính r lăn không trượt trên đường thẳng tâm tích dụng cụ - trục Ox.
Giả sử sau khi quay một góc , hệ trục O1x1y1 quay một góc so với hệ trục Oxy, đồng thời
tịnh tiến dọc trục Ox một đoạn bằng '
' PP
O
O c
c = r. . Gốc của hệ trục O1x1y1 có một vị trí
mới O1’ với các tọa độ xO1 và yO1 như sau:
)
cos
1
(
)
sin
(
01
01
r
y
r
x
(**)
Như vậy, hệ trục O1x1y1 vừa chuyển động tịnh tiến gốc O1 theo phương trình (***) vừa quay
xung quanh trục z một góc . Sử dụng công thức chuyển trục dưới dạng ma trận tọa độ thuần
nhất:
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 12
129. CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 13
130. Phương trình đường tạo hình:
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN TRỤC THEN HOA
yo = r. [sin (γ+φ) – sin γ].sin(φ +γ)
xo= - [sin (γ+φ) – sin γ].cos (φ +γ)
7.7. Xác định bán kính vòng lăn trục then hoa
(1)
Có 3 giá trị cực trị C1 , C2 , C3
rc = 𝒐𝒄
𝟐
𝒐𝒄
𝟐 (2)
Thay (1) vào (2) biến đổi ta được:
rc = 𝟐γ 𝟐(γ+φ (3)
Khi profin chi tiết quay đi một góc φ3 đến
điểm cực trị C3 của đường tạo hình, muốn
điểm ngoài cùng E được gia công thì :
rc3 = Re 𝟐γ 𝟐(γ+φ = Re
φ3 là góc quay của chi tiết ứng với yo cực trị
φ =0 ↔
r[sin (γ+φ) – sin γ].sin(φ +γ)}
φ = 0
φ1 = - γ ; φ2 = - - γ ; sin (φ3+ γ)=
sinγ
𝟐
(3’)
↔ r. cos (γ+φ) [2 sin(φ +γ) – sin γ] =0
↔ (4)
PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 14