Đồ án tốt nghiệp Bộ môn : Nguyên lý - Dụng cụ cắt
Phần I
Thiết kế dao phay lăn răng.
I/ Đặc điểm, công dụng và phân loại.
Truyền động bánh răng theo phơng ăn khớp đợc sử dụng rộng rãi trong
ngành chế tạo máy. Chất lợng của truyền động chủ yếu phụ thuộc vào độ
chính xác chế tạo bánh răng.
Quá trình cắt răng là quá trình cắt bỏ lớp kim loại ở rãnh giữa hai răng
để tạo thành prôfin răng đảm bảo độ chính xác bớc răng khi ăn khớp. độ đồng
tâm của hai vòng tròn chia với tâm quay của bánh răng.
Độ chính xác của bánh răng phụ thuộc vào độ chính xác của dụng cụ
cắt răng. Tuỳ theo từng phơng pháp gia công răng cách hình thành prôfin răng
ngời ta chia ra thành hai phơng pháp cắt răng sau:
*Phơng pháp I : Cắt răng theo phơng pháp chép hình :
ở đây prôfin răng của dụng cụ cắt hoạc hình chiếu của prôfin đó là bản
chép nguyên hình của prôfin rãnh giữa các răng gia công bánh răng. Trong
quá trình cắt prôfin của dụng cụ cắt ở tất cả các điểm đều trùng với prôfin của
rãnh.
*Phơng pháp II : Cắt răng theo phơng pháp bao hình :
ở đây prôfin của bánh răng đợc gia công là các đờng bao của các vị trí
khác nhau của lỡi cắt dụng cụ cắt.
Tuỳ theo phơng pháp gá dao ta có thể gia công đợc bánh răng trụ răng
thẳng, bánh răng trụ răng nghiêng (nh hình vẽ).
Phân dao phay ra làm hai loại :
+Dao phay lăn răng thô để cắt sơ bộ của bánh răng trớc khi xọc răng.
+ Dao phay lăn răng tinh để cắt bánh răng trớc khi cà răng.______Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp______Trang 1



2/ Độ cứng.
- Là một trong những chỉ tiêu quan trọng của vật liệu dụng cụ cắt.
Muốn cắt đợc dao phải có độ cứng cao hơn vật liệu giao công khoảng HRC 60
ữ
65, nâng cao độ cứng phần cắt của dao cho phép nâng cao đợc sự mài mòn
và nâng cao đợc các tốc độ cắt.
3/ Độ bền nhiệt.
______Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp______
Trang 2
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn : Nguyên lý - Dụng cụ cắt
- Là tính năng quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ cắt, nó quyết định
khả năng duy trì tính năng cắt của dao trong điều kiện nhiệt độ và áp lực lớn.
4/ Độ chịu mài mòn.
- Trong quá trình cắt luôn xảy ra hiện tợng ma sát giữa mặt trớc của dao
giữa phôi, giữa mặt sau với phôi. Do đó để đảm bảo tuổi bền vật liệu làm dụng
cụ cắt phải có khả năng chịu mài mòn.
5/ Độ bền và độ dẻo.
- Khi cắt mặt trớc của dao chịu một áp lực lớn, mặt khác dao còn chịu
rung động của hệ thống máy - dao - đồ gá vì vậy muốn làm việc lâu dài dao
phải có độ bền uốn độ bền nén và độ dẻo cao.
6/ Độ truyền nhiệt.
- Độ truyền nhiệt của dụng cắt càng cao thì nhiệt đợc truyền khỏi lỡi cắt
càng nhanh do đó giảm ddợc đợc sự tập trung nhiệt độ trên vùng cắt lỡi dao đỡ
bị mòn.
7/ Tính công nghệ và kinh tế.
- Dụng cụ cắt thờng có hình dáng phức tập, đòi hỏi những yêu cầu khá
cao về độ chính xác hình dáng kích thớc và độ nhẵn bề mặt. Vật liệu dụng cụ
cắt cần phải có tính công nghệ cao.
- Vật liệu dụng cắt thờng đắt tiền và chiếm tỷ lệ cao trong giá thành chế
tạo dao, do đó cần phải chọn vật liệu dụng cụ cắt phù hợp với yêu cầu của dao,

mặt của thép giảm xuống, nên tính mài kém hơn thép P18. Thép P9 có khoảng
t
0
tôi hẹp hơn thép P18 do đó gây khó khăn khi t
0
luyện.
- Qua việc phân tích u nhợc điểm của một số loại vật liệu để làm dụng
cắt ở trên chúng ta thấy rằng với dao phay lăn răng vứi chi tiết công nghệ dạng
trục, dạng bạc làm việc với tốc độ cắt trung bình, lực cắt lớn. Với vật liệu làm
dao là thép gió P18 là phù hợp hơn cả.
III/ Tính toán kết cấu dao phay lăn răng.
1/ Bề mặt khởi thuỷ các dao phay lăn răng.
- Bề mặt khởi thuỷ các dao phay lăn răng là bề mặt vít của trục vít khởi
thuỷ ( trục vít cơ bản ) để tạo thành dao phay lăn răng trên trục vít cơ bản có
ác rãnh dọc để thoát phoi và tạo thành mặt trớc và các mặt sau hớt lng để tạo
thành góc sau dơng lỡi cắt là giao tuyến của mặt trớc và mặt sau. Về nguyên
lý bánh răng thân khai chỉ ăn khớp đúng với trục vít thân khai để tìm prôfin lỡi
cắt cần phải xác định phơng trình của mặt trớc ( mặt 2 ). Phơng trình của mặt
vít cơ bản mặt 1 giao tuyến của 2 bề mặt đó là prôfin cần tìm. Nhng mặt sau
dao phay phải tạo thành góc sau dơng nên mặt sau không thể là mặt của trục
vít cơ bản mà là mặt xoắn acximet để đảm bảo cho prôfin lỡi cắt khi mài sắc
lại ( khi thay đổi vị trí của mặt trớc ). Không thay đổi hoặc thay đổi không
đáng kể thì mặt sau phải đợc hớt lng hớng trục.
Nhng cho đến nay việc hớt lng hớng trục dao phay lăn răng rất khó thực hiện
vì vậy nên thiết kế dao phay trên cơ sở trục vít khởi thuỷ là trục vít thân khai,
trong thực tế vẫn không đảm bảo đợc profin lỡi cắt chính xác mà việc chế tạo
rất khó khăn do đó dao phay lăn răng thờng đợc chế tạo theo phơng pháp gần
đúng đảm bảo độ chính xác profin lỡi cắt theo yêu cầu kỹ thuật cho phép. Các
phơng pháp chế tạo gần đúng dựa trên cơ sở they thế trục vít cơ bản thân khai
chính xác bằng các trục vít gần đúng và đảm bảo chế tạo thuận tiện.

854,7
2
708,15
=
Đầu răng dao phay sẽ gia công chân răng h1chân của dao phay sẽ gia
công bánh răng, muốn đáy dao phay không cắt mặt ngoài của bánh răng gia
công thì giữa chúng phải có khe hở hớng kính của chuyển động Cu
1
:
Với Cu
1
= 0,25 x m = 0,25 x 5 = 1,25 (mm)
Cu
1
x hu = hu + Cu
1
; hu = 6,25 + 1,25 = 7,5.
- Chiều cao chân răng hu = 1,25 x m = 1,25 x 5 = 6,25 mm.
- Chiều cao toàn bộ răng.
hu = hu + hu = 6,25 + 7,5 = 13,75 (mm)
- Cn
1
- khe hở giữa đờng kính ngoài của bánh răng và đờng kính trong
của dao phay.
- Trị số prôfin theo mặt dới.
là góc ăn khớp = 20
0
;

= 0

năng suất cắt gọt thì tận lợng đờng kính dao phay càng lớn càng tốt. Khi tăng
đờng kính dao phay thì góc vít của dao phay giảm xuống nh vậy sẽ giảm sai
số cho phép của dao phay, giảm đợc chiều cao nhấp nhô gia công dọc theo
răng làm tăng số răng theo vòng tròn dao phay. Nh vậy cải thiện điều kiện cắt
và đờng kính lỗ gá đợc tăng lên do đó tăng điều kiện trục gá đảm bảo độ cứng
______Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp______
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn : Nguyên lý - Dụng cụ cắt
vững tốt hơn khi kẹp dụng cụ và đảm bảo khả năng tăng chế độ cắt. Tuy nhiên
tăng đờng kính dao phay vật liệu cấu tạo dao sẽ tốn hơn do đó kéo dài thời
gian phay theo tiêu chuẩn CT0CT 9342 - 60 đã quy định đối với dao phay có
m = ( 1
ữ
14 ) thì Den = (63
ữ
180) mm.
ở đây ta chế tạo dao phay có m = 5 thì ta chọn đờng kính dao phay Den
= 100 (mm).
+Số răng z =

360

Trong đó cos = 1 - 4,5 .
100
1.5
.5,41
Den
f.m
=
= 0,775

ữ
1,5) . K = 1,3 . 6,5 = 8,45 ( K
1
= 8,5)
- Đờng kính trung bình tính toán:
+ Đờng kính trung bình tính toán của dao phay là đờng kính quy ớc để
tính toán dao phay, nó đợc dùng để xác định các góc nghiêng của rãnh dọc
( mặt trớc) góc nâng của đờng kính vfa các trị số khác. Sau khi mài sắc lại đ-
ờng kính ngoài dao phay giảm, đờng kính trung bình tính toán dao phay giảm
và do đó giá trị các góc nghiêng và thay đổi. Để giảm sai lệch các kích th-
ớc, khi thiết kế đờng kính trung bình tính toán đợc xác định ở tiết điện cách
mặt trợt ( 0,1
ữ
0,25 ) bớc vòng.
Dtb = Deu - 2,5 mf - 0,2 K
= 100 - 2,5 . 5 .1 - 0,2 . 0,5 = 86,2 (mm)
- Tính góc nghiêng thực tế.
sin =
2,86
5
Dtb
m
=
= 0,058 = 3,32 => = 3
0
19
- Bớc rãnh xoắn thực tế.
______Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp______
Trang 6
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn : Nguyên lý - Dụng cụ cắt

679,1
10.10
25,23.2100(14,3
=

- Đờng kính lỗ gá:
du = (0,2
ữ
0,45) Deu = 0,35 . 100 = 35 (mm)
- Đờng kính đoạn lỗ không mài :
d
1
= 1,05 du = 1,05 . 35 = 36,75 (mm)
Chọn d
1
= 37 (mm)
- Đờng kính của 2 gỗ :
D
1
= Deu - 2H - (1
ữ
2) = 100 - 2. 23,25 - 2 = 51,5 (mm)
- Chiều dài của gỗ :
Lg = ( 3,5
ữ
5) mm lấy lg = 5 (mm)
- Chiều dài phần làm việc của dao.
Theo CT : L
1
= Hcotg

Vậy ta có = = 3
0
19
Bớc của rãnh xoắn :
S
K
= . Dtb . Cotg = 3,14 . 86,2 . cotg 3
0
19 = 4665 (mm)
4/ Số l ợng và rãnh dao phay.
Số lợng rãnh dao phay ảnh hởng đến số lợng lát cắt tạo nên prôfin bánh
răng ảnh hởng đến chiều cao nhấp nhô sinh ra bởi quá trình cắt ảnh hởng đến
chiều dầy phoi do mỗi răng cắt ra, ảnh hởng đến độ nhẵn gia công
cố gắng chọn số răng càng nhiều càng tốt. Tuy nhiên đối với dao phay lăn
răng còn có răng hớt lng nên điều này không phải bao giờ cũng đạt đợc. Mà ta
nên chọn số rãnh = số răng. Số lợng răng đã chọn bằng 10 và số lợng rãnh
bằng 10, góc rãnh răng đợc xác định theo công thức :
= à +
Với mục đích đảm bảo độ bền của răng đã mài sắc lại nhiều lần mặt
trên rãnh ở phía lng răng phải làm nghiêng một góc à so với đờng thẳng hớng
tâm đi qua ở đỉnh răng góc à lấy bằng 15
ữ
20
0
.
Sự làm dầy chân răng đó đảm bảo cho các răng bị mòn đã mài sắc đến
lần cuối cùng vẫn không bị gẫy ở chỗ mômen uốn lớn nhất trong quá trình
phay.
- Chọn góc phải từ vị trí tơng quan giữa các góc trên dao phay và trên
cam hớt lng.

CA +
= 6 đợc
quy tròn theo dãy kích thớc tiêu chuẩn : 18
0
, 22
0
, 25
0
=
)64(
360
ữ
+ (15
ữ
20
0
)
=
)10.5(
360
+ 16 = 23,2
0
Theo dãy tiêu chuẩn lấy = 25
0
Bán kính góc lợn lấy r = 2,25.
5/ Xác định góc cắt
Trên mỗi răng dao có 3 lỡi cắt, một lỡi cắt ở đỉnh răng và hai lỡi cắt 2
bên.
Góc trớc của đỉnh răng lấy = 0
0

= 11
0
41
Ta có thể tính góc sau
b
ở tiết diện thẳng góc với trục dao phay vì mặt
sau của răng là mặt xoắn vít nên góc sau thực tế phải đợc xác định theo hớng
đờng vít của dao phay tại tiết diẹen chính đợc xác định theo công thức :
tg
c
=
Rc
Rc
n
. tg
b
. sin
n
. cos
Rc
n
- bán kính dao : Rc
n
= 50
Rc - bán kính vòng tròn chia
Rc =
2
Z.5
=
25

2,86
19 = 2,75 =>
c
= 2
0
45
tg
b
= tg
b
. cos
c
tg
b
= tg11
0
41 . cos 2
0
45 = 0,20 = 11,30
=>
b
= 11
0
18
6/ Tạo hình dao phay lăn răng = ph ơng pháp prôfin thẳng trong tiết
điện pháp tuyến.
- Prôfin trong tiết diện pháp tuyến chọn bằng dạng sinh của bánh răng
gia công đồng thời góc prôfin răng dao phay chọn = góc prôfin dạng sinh
trong răng.
Khi góc vít của dao phay không lớn ( = 4


Dấu (+) ứng với đờng xoắn vít phải
Dấu (-) ứng với đờng xoắn vít trái
Với cos
k
= r
0
/y
k
r
0
bán kính trục cơ bản đợc tính r
r
=
2
d
0
Với d
0
=
0
tgcos
m
Cos
0
= Cos . Cos
= Cos 3
0
19 . Cos 20
0

n
- bán kính trục trung bình tính toán.
r
n
=
)mm(1,43
2
2,86
d
2
1
tb
==
y
k
- toạ độ điểm k bất kỳ ( lấy y
k
= r
n
= 43,1)
Ta có : cos
k
=
1,43
82,6
y
r
k
0
=

X
B
= Pin
V

b
X
C
= Pin
V

c
y
B
= r
n
+ hp = 43,1 + 7,5 = 50,6 (mm)
y
C
= r
n
- ( hp + 95 K ) = 43,1 - ( 6,25 + 0,5 . 6,5 )
= 33,6 mm
hp = công đoạn làm việc ở đầu răng bánh răng
hn = hp = 6,25
y B

y
c
y

Cos
c
=
))5,6.5,025,6(1,43(2
64,13
))k.5,0p'h(r(2
d
n
0
+
=
+
= 0,20 = 78,28 =>
c
= 78
0
17
Vậy ta có :
x
B
= Pin V
b
= 2,5 in V 82
0
3
x
C
= Pin V
C
= 2,5 in V 78

dao cần phải dựa vào quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình ở họ trục.
- Để tạo ra các răng cắt, chúng ta dùng phơng pháp phay rãnh xoắn vít
với = 3
0
19 để tạo đợc các răng cắt trên đó chế tạo các rãnh để tạo ra mặt tr-
ớc của răng và lỡi cắt, để tạo ra góc sau, mặt sau của răng dao đợc hớt lng theo
đờng côvôlôít.
- Để đảm bảo độ cứng của dụng cụ cắt, phải qua nguyên công nhiệt
luyện. Vật liệu làm dao bằng thép gió P18 do đó rất khó khăn trong quá trình
nhiệt luyện nên khi nhiệt luyện phải tránh hiện tợng cong vênh, nứt, độ cứng
sau khi nhiệt luyện phải đạt 62 ữ 64 HRC.
- Để đảm bảo tính chính xác prôfin răng cắt thì phải mài hớt lng hai mặt
bên và hớt lng đỉnh răng.
- Khi gia công để đảm bảo chính xác chúng ta dùng chuẩn là lỗ và mặt
đầu.
- Độ đảo mặt đầu không vợt quá 0,02 (mm)
- Độ chính xác của lỗ đạt I T4, độ nhẵn đạt Ra = 0,63 nên phơng pháp
gia công lỗ là phơng pháp mài.
- Sau khi nhiệt luyện nguyên công cuối cần phải mài các chuẩn công
nghệ, mài mặt trớc và , mài hớt lng.
II/ Xác định dạng sản xuất
- Xác định dạng sản xuất đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chế
tạo sản phẩm ảnh hởng rất nhiều đến chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, nó phản ánh
mối quan hệ giữa tính chất và nhiệm vụ sản xuất cùng với các biện pháp tổ
chức quản lý sản xuất.
- Việc xác định dạng sản xuất có ý nghĩa quan trọng vì từ đó sẽ biết đợc
các điều kiện cho phép về vốn đầu t, trang thiết bị, nhân lực để tổ chức sản
xuất.
a/ Xác định sản lợng cơ khí.
- Sản lợng cơ khí hàng năm - Ni







+
100
1
2






+
100
1
3
= 10.506 CT/ năm
b/ Tính khối lợng chi tiết.
- Ta tính khối lợng gần đúng qua đờng kính trung bình tính toán.
V
CT
=
( )
)352,86(
4
90x14,3

Ni
T
T - khoảng thời gian làm việc trong năm
Tra sổ tay định mức lao động có : T = 4575 giờ
=> t
n
=
Ni
T
=
435,0
506.10
4575
=
giờ/ chi tiết
III/ Ph ơng pháp tạo phôi
1. Phôi rèn :
- Vật liệu phôi rèn cho cơ tính tốt, dộ bền cao nhng còn có nhợc điểm l-
ợng d ra không lớn, sai số về đờng kính cũng nh kích thớc chiều dài lớn, ph-
ơng pháp này thích hợp với những chi tiết có đờng kính lớn.
2. Phôi đúc.
- Phôi chế tạo theo phơng pháp này có cơ tính không cao, giá thành chế
tạo lại cao, yêu cầu phải trang bị lớn, năng xuất thấp, phơng pháp này chỉ phù
hợp với chi tiết dạng hộp.
______Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp______
Trang 15
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn : Nguyên lý - Dụng cụ cắt
3. Phôi cán nóng.
- Thép đợc qua nhiều lần cán làm cho cấu trúc kim loại vì qua biến
dạng dẻo hạt sẽ nhỏ, không đồng nhất các bít giảm, do vậy cơ tính đợc nâng

- Theo một phơng kích thớc nhất định nếu chi tiết có nhiều bề mặt gia
công thì nên chọn bề mặt nào có độ chính xác đối với bề mặt gia công là cao
nhất làm chuẩn thô.
______Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp______
Trang 16
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn : Nguyên lý - Dụng cụ cắt
- Theo một phơng kích thớc nhất định nếu chi tiết có tất cả các bê mặt
cần gia công thì nên chọn bề mặt nào có độ phân phối lợng d nhỏvà đồng đều
nhất làm chuẩn thô.
- Theo một phơng kích thớc nhất định, nếu chi tiết có nhiều bề mặt
bằng phẳng trơn tru thì chọn bề mặt nào bằng phẳng trơn tru nhất làm chuẩn
thô. ứng với một bậc tự do cần thiết của chi tiết chỉ cho phép sử dụng chuẩn
thô một lần trong cả quá trình gia công.
Căn cứ vào những lời khuyên trên, căn cứ vào bề mặt chi tiết gia công ta
chọn chuẩn thô bề mặt trụ ngoài khống chế bốn bậc tự do, mặt đầu khống chế
một bậc tự do.
b. Chọn chuẩn tinh.
- Chuẩn tinh là những bề mặt đã qua ít nhất là một lần gia công, khi
chọn chuẩn tinh cần tuân thủ những lời khuyên sau :
+ Nên chọn chuẩn tinh chính để đảm bảo tính thống nhất giữa chuẩn lắp
giáp và chuẩn gia công.
+ Cố gắng chọn chuẩn định vị dùng với gốc kích thớc đề sai số chuẩn
khác không.
+ Chọn chuẩn tinh sao cho kết cấu đồ gá đơn giản và thuận tiện khi sử
dụng.
Căn cứ vào lời khuyên trên ta chọn mặt lỗ và mặt đầu khống chế 5 bậc
tự do để có thể gia công chi tiết trong suốt quá trình công nghệ.
Từ những lời khuyên về thiết kế quy trình công nghệ chúng ta chọn ra
hai phơng án về thiết kế quy trình công nghệ dao phay lăn răng trục vít.
______Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp______

= 90
0
Mâm cặp 3 chấu
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
a. Tiện theo đờng
kính ngoài . 100
b.Tiệnthô 2 gờ 51,5
a. Khoả mặt đầu thứ 2
b. Tiện hốc 37
c. Vát mép 2 x 45
0
Chuốt rãnh then
a. Tiện tinh đờng kính
100

3820
3662
T15K6
T15K6
T15K6
T15K6
T15K6
P18
T15K6
T15K6
P18
P18
P18
P18
Bộ nhãn
Ctr50MV
2
G
Ctr50MV
2
G
Ctr50MV
2
G
Ctr50MV
2
G
Ctr50MV
2
G

Với then có chiều rộng b = 10 ; t = 3,1.
v/ Sơ đồ các nguyên công
1. Nguyên công I : Cắt phôi
Máy : 8B66
Dao : lỡi ca đĩa P18 520
B = 4 (mm) ; Z = 72.
Đồ gá : Khối V có = 90
0

______Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp______
Trang 19
n
S
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn : Nguyên lý - Dụng cụ cắt
2. Nguyên công II : Dập phôi
Máy : Dập đứng
______Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp______
Trang 20
93
0.5
15
0
104
0.1
110
0.5
84

1.8
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn : Nguyên lý - Dụng cụ cắt

2
(S
3
,S
4
)
S
1
n
34.7
0.084
91.57
0.365
2 x 45
0
S
2
(S
3
,S
4
)
S
1
n
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn : Nguyên lý - Dụng cụ cắt
5. Nguyên công V :
Tiện đờng kính ngoài 100 ; tiện gờ 51,5. Máy 1k62
a. Tiện thô 100
b. Tiện 2 gờ : 51,5

0.065
3.1
P
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn : Nguyên lý - Dụng cụ cắt
b. Tiện tinh mặt gờ 51,5
9. Nguyên công IX :
Phay đờng xoắn vít.
Máy : Ky40
______Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp______
Trang 25
n
S
2
S
1
51,62
0,1
100
0.1