Lời nói đầu
H
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 như đảm bảo cho quá trình sản xuất của các máy công cụ đạt được 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 bước 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 được 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 được giao. Xong do kiến thức tích luỹ và kiến thức thực tế còn chưa nhiều nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trong bộ môn để nội dung thiết kế của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2006
Sinh viên
Nguyễn Xuân Trọng










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 thước 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 thước 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 thường 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/mm2) 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 lượng 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 Vmax = 50 m/ph, khi nung giữ được độ cứng cao ở gần 6000C. Hàm lượng Crôm có tác dụng làm tăng độ thấm tôi.
Hàm lượng 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 dư (30%)+Cac bit dư(15%)
Với độ cứng HRC 62 - 65
2. Chọn kích thước 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:


Với cấp chính xác thấp IT12, độ nhẵn cấp 5. Chọn dao tiện định hình tròn hướng kính gá thẳng có điểm cơ sở ngang tâm.
Chọn điểm cơ sở ngang tâm là điểm 0 (Hình 1)


Hình 1:Các điểm biên dạng chi tiết
- Theo bảng 2 - 3, kích thước kết cấu của dao tiện định hình tròn có lỗ chốt là:

Chiều cao hình dáng lớn nhất của chi tiết
Kích thước dao tiện


D
d(H8)
d1
bmax
K
r
Dt
d2

> 8...11
75
22
34
15
4
2
42
5





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 thường cắt với lớp phoi mỏng nên góc sau ( được chọn lớn hơn so với dao tiện thường để tăng bền cho lưỡi cắt.
- Với dao tiện định hình tròn ( = 100( 120. Chọn ( = 120
+ Góc trước (: 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/mm2 , HB = 207 ( 241.
- Chọn ( = 22o









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


Hình 3: Sơ đồ tính chiều cao hình dáng dao tiện định hình tròn ngoài
+ Hoành độ: Biểu thị kích thước chiều trục của các điểm trên biên dạng lưỡi cắt của dao so với điểm cơ sở ngang tâm 0.
+ Đây là dao tiện định hình hướng kính gá thẳng nên kích thước chiều trục của các điểm biên dạng trên lưỡi cắt đúng bằng kích thước chiều trục của các điểm tương ứng trên chi tiết gia công :
l1 = 9 ( mm )
l2 = 32- (7+9) = 16 ( mm )
l4 = 40- (7+9) = 24 ( mm )
l5 = 9 ( mm )
l6 = 9+7 = 16 ( mm )
+ Tung độ: Biểu thị chiều cao hình dáng của các điểm biên dạng trên lưỡi cắt so với điểm cơ sở ngang tâm.

+ Các công thức tính:
h = R.sin( Bn = B - (n
H = R.sin((+() tg(on = H/Bn
B = R.cos((+() tn = R - Rn
Trong đó:
(- góc sau tại điểm cơ sở ngang tâm
(- góc trước 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 lưỡi cắt
(n- chiều cao hình dáng điểm thứ n biên dạng dao theo mặt trước
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; (3,4); (1,2,5,6) trên biên dạng dao tương 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.sin120 = 7,8
H = 37,5.sin(120+220) = 21
B = 37,5.cos(120+220) = 31
*Chiều cao hình dáng điểm 3,4.
B3,4 = B - (3,4
Với a = r.sin( = 8,5.sin220 = 3,18
sin(3,4 = a/r1 = 3,18/10 = 0,318
( cos(3,4 = 0,948 và (3,4 = 18,50
b = r.cos( = 8,5.cos220 = 7,88
C3,4 = r1.cos(3,4 = 10.0,948 = 9,48
( (3,4 = 9,48 - 7,88 = 1,6 ( B3,4 = 31 - 1,6 = 29,4
tg(03,04 = H/B3,4 = 21/29,4 = 0,714 ( (03,04 = 35,50
R3,4 =

t3,4 = 37,5 - 36,2 = 1,3
Ta có: (03,04 = ( + ( + (03,04
( (03,04 = 35,50 - (220 + 120) = 1,50
Mặt khác: (3,4 = ( + ( - (3,4 + (03,04 ( (3,4 = 170
*Chiều cao hình dáng điểm 1,2,5,6.
sin(1,2 = a/r1,2 = 3,18/17,5 = 0,182
( cos(1,2 = 0,983 và (1,2 = 10,50
C1,2 = r2.cos(1,2 = 17,5.0,983 = 17,2
( (1,2 = 17,2 - 7,88 = 9,32 ( B1,2 = 31 - 9,32 = 21,68
tg(01,02 = H/B1,2 = 21/21,68 = 0,97 ( (01,02 = 440
R1,2 =

t1,2 = 37,5 - 30,2 = 7,3
Ta có: (01,02 = ( + ( + (01,02
( (01,02 = 440 - (220 + 120) = 100
Mặt khác: (1,2 = ( + ( - (1,2 + (01,02 ( (1,2 = 33,50
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 đường tròn.
Xác định bán kính Rtt của cung tròn thay thế theo công thức:
tg( = t / x
Rtt = 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 ( ( = 390
Rtt = 9 / sin2.390 = 9,2
6. Xác định dung sai kích thước biên dạng dao của dao tiện định hình.
Độ chính xác hình dáng kích thước của chi tiết gia công phụ thuộc vào dộ chính xác hình dáng kích thước biên dạng của dao. Vì vậy cần xác định dung sai kích thước biên dạng dao chặt chẽ. Trong quá trình gia công chi tiết định hình có thể coi dao như là chi tiết trục (bị bao). Vì vậy nên bố trí trường dung sai kích thước biên dạng dao như đối với trục cơ sở, nghĩa là sai lệch trên bằng không và sai lệch dưới âm. Bố trí như vậy, sai số biên dạng dao sẽ tạo ra sai số có thể sửa được 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 thước biên dạng của dao
Theo bảng 2 - 8, được các sai lệch kích thước biên dạng dao.
+ Dung sai chiều cao hình dáng các điểm biên dạng dao:
t1 = 1,3-0,025
t2 = 7,3-0,036
+ Dung sai kích thước chiều trục các điểm biên dạng dao:
l1 = 9-0,036 l4 = 24-0,052
l2 = 16-0,043 l5 = 9-0,036
l6 = 16-0,043
- Dung sai bán kính cung tròn thay thế lấy bằng 1/5 dung sai đường kính của điểm cơ sở ngang tâm ((17-0,18): R9,2-0,04
- Dung sai các kích thước góc (tính bằng phút) lấy bằng trị số dung sai nhỏ nhất của chiều cao hình dáng dao (tính bằng (m): 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 thước chiều cao mài dao H. Tính theo công thức:
(h =
(mm)
(H =
(mm)
Trong đó:
R- bán kính của dao tại điểm cơ sở ngang tâm
(- góc sau tại điểm cơ sở ngang tâm
(- góc trước tại điểm cơ sở ngang tâm
(( - dung sai của góc (, độ
(((+() -dung sai của góc (+(, độ
7.Xác định các phần phụ của lưỡi cắt và vẽ biên dạng toàn bộ lưỡi cắt.
+ Để tăng bền cho lưỡi cắt, lấy thêm đoạn lưỡi cắt phụ a = 2 mm
+ Để tạo lượng dư xén mặt đầu, lấy c = 1 mm, với góc (1 = 200
+ Để chuẩn bị cho nguyên công cắt đứt lấy:
b = 4 mm t = 6 mm b1 = 1 mm ( = 150
+ Để giảm ma sát khi cắt, đoạn lưỡi cắt 23 được vát nghiêng 1 góc (0 = 10
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 ( 65
- Phần thân dao : HRC 30 ( 40
8.3. Độ nhẵn
- Mặt trước và mặt sau dao