§Bài 2- THIẾT KẾ DAO TIỆN THÔNG DỤNG I. Đặc điểm, công dụng và phân loại dao tiện: Dao tiện là loại dụng cụ cắt được dùng phổ biến nhất trong ngành cắt gọt kim loại. Nó làm việc thường gặp trên các loại máy tiện, máy bào, máy xọc, máy rơ von ve, máy doa, máy tiện tự động, bán tự động và một số máy khác nữa. Dao tiện được dùng phổ biến, trong nhiều lãnh vực, nên chúng có nhiều dạng khác nhau về kết cấu và thông số hình học. Về kết cấu chung, dao tiện thông dụng là một loại dao đơn, phần trực tiếp tạo ra phoi gồm một lưỡi cắt chính, một hoặc hai lưỡi cắt phụ. Khi làm việc, dao được coi là một dầm chòu uốn bởi lực  P Z . Do đó, khi tính toán chủ yếu tính về kết cấu thân dao và thông số hình học phần cắt. Dao tiện có thể phân chia ra các loại chủ yếu sau : + Theo kiểu máy : có dao tiện, dao bào, dao xọc, dao tiện đònh hình, dao tiện cho máy tự động, + Theo dạng gia công : dao tiện phá, dao tiện mặt đầu, dao cắt đứt, dao tiện rãnh, dao tiện lỗ, dao tiện đònh hình, dao tiện ren,v.v + Theo tính chất gia công : dao tiện thô, dao tiện tinh, dao tiện rộng bản, + Theo kết cấu đầu dao : dao đầu thẳng, dao đầu cong. + Theo phương chạy dao : dao trái, dao phải, dao hướng kính, dao tiếp tuyến, (Xem lại hình dáng các loại dao tiện trong phần dao tiện) II. Kích thước, kết cấu thân dao: 1- Vật liệu làm thân dao: Thông thường phần thân dao và phần gá đặt dao được chế tạo cùng một loại vật liệu, gọi chung là vật liệu làm cán dao. Theo kinh nghiệm thì hầu hết các loại dao chế tạo có phần cắt và phần cán riêng, thì vật liệu phần cán dao được chế tạo bằng thép 45 hoặc thép 40X, nhằm bảo đảm độ bền và độ cứng vững tốt. 2- Kết cấu thân dao: Cần thiết phải xác đònh kích thước tiết diện của thân dao để bảo đảm cho dao làm việc an toàn. Khi chọn kết cấu thân dao phải bảo đảm các yêu cầu sau : - Đủ độ cứng vững để tránh bò biến dạng khi có các lực tác dụng. - Gá kẹp dễ dàng, đònh vò tốt. Tiết diện thân dao thường là chữ nhật, vuông, tròn, đa giác Thân dao chữ nhật dễ gá đặt, có sức bền uốn tốt. Thân dao tròn dễ chế tạo, khó gá đặt, sức bền chống uốn kém, thường dùng cho tiện lỗ, tiện ren trong Khi tính toán tiết diện thân dao, ngưới ta dựa vào lực cắt chính  P Z , độ nhô của đầu dao ra khỏi ổ gá dao và vật liệu làm cán dao. Lực cắt  P Z có thể được tính: P Z = P . f (N) Với:  P: lực cắt đơn vò (N/mm 2 )  f: tiết diện lớp cắt (mm 2 ) Hoặc tính  P Z khi tiện theo giáo trình nguyên lý cắt (xem lại các phần trước) Lực  P Z gây ra moment uốn tại tiết diện nguy hiểm : Sơ đồ về lực  P Z tác dụng lên dao tiện. Từ sơ đồ trên, ta có thể tính được moment uốn của dao khi cắt : M = P Z . l (Nmm) L B H Pz Chi tiết Dao tiện Với :   P Z : lực cắt chính (N)  l : chiều dài đầu dao nhô ra khỏi ổ dao (mm) Để dao không bò gãy, thì moment cần thiết của dao phải nhỏ hơn moment uốn cho phép [M] : M  [M] = W. [] u Với :  W :moment chống uốn (mm 3 )  [] u :ứng suất uốn cho phép (N/mm 2 ) Từ đây có thể tính được moment chống uốn. Lấy giá trò cực đại W bằng : W = M u [ ] = P l Z u . [ ] (mm 3 ) Mà moment chống uốn lại tùy thuộc vào tiết diện mỗi mặt cắt : + Đối với thân dao có tiết diện hình chữ nhật : W = BH 2 6 = P l Z u . [ ]  BH 2 = 6 . . [ ] P l Z u  Thông thường người ta lấy : H = 1,6 B (mm) , nên : B.(1,6.B) 2 = 6 . . [ ] P l Z u   B = 6 2 56 3 . . , .[ ] P l Z u  (mm) Với :  B : chiều rộng tiết diện cán dao (mm).  H : chiều cao tiết diện cán dao (mm).  [] u : ứng suất uốn cho phép (N/mm 2 ). + Đối với thân dao có tiết diện vuông : W = B 3 6 = P l Z u . [ ]  B = 6 3 . . [ ] P l Z u  (mm) Với : . B : cạnh tiết diện thân dao (mm) + Đối với thân dao có tiết diện tròn : W = .d 3 32 = ( d 3 10 ) = P l Z u . [ ]  d = 32 3 . . .[ ] P l Z u   (mm) Với d : đường kính thân dao (mm) Các công thức trên, có thể dùng để tính toán hoặc kiểm tra kích thước và độ bền của dao tiện. Khi tính, ta bỏ qua các lực  P Y ,  P X nên các công thức trên tính gần đúng. Khi thiết kế dao, ngoài việc tính toán như trên, người ta còn có thể chọn kích thước thân dao tiện căn cứ vào lớp phoi cắt hoặc chiều cao tâm máy : KÍCH THƯỚC VẬT LIỆU MŨI DAO THÂN DAO (mm) HP KIM CỨNG THÉ P GIÓ CHỮ NHẬT VUÔNG DIỆN TÍCH CẮT (mm) CHIỀU SÂU CẮT (mm) DIỆN TÍCH CẮT (mm) CHIỀU SÂU CẮT (mm) 10 x 16 12 - - 1,5 3 12 x 20 16 - - 2,5 4 16 x 25 20 4 6 4 5 20 x 30 25 8 10 6 6 25 x 40 30 10 13 9 7 30 x 45 40 25 18 16 8 40 x 60 5 0 40 25 25 12 50 x 80 65 60 36 - - Chú thích : - Các trò số cho trong bảng là trò số lớn nhất. - Các trò số này nên dùng cho dao tiện với  = 45 0 và cắt thép có  b  750 N/mm GÁ DAO TIẾT DIỆN CHIỀU CAO TÂM MÁY (mm) THÂN DAO 150 180  200 260 300 350  400 TRÊN Ổ CHỮ NHẬT 12 x 20 12 x 20 16 x 25 20 x 30 25 x 40 4 DAO VUÔNG 16 16 20 25 30 TRÊN CHỮ NHẬT 12 x 20 16 x25 20 x 30 20 x 30 25 x 40 BÀN DAO VUO ÂNG 16 20 25 25 30 III. Vật liệu và thông số hình học phần cắt: 1 - Chọn vật liệu phần cắt: Tùy thuộc vào vật liệu gia công và yêu cầu độ chính xác gia công, mà chọn vật liệu phần cắt của dao cho phù hợp. ( xem lại phần vật liệu làm dao ). 2 - Các thông số hình học phần cắt: Các thông số hình học phần cắt của dao, có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cắt kim loại như : nhiệt cắt, lực cắt, độ mài mòn, chất lượng bề mặt và năng suất gia công, Xác đònh các thông số hình học phần cắt của dao bao gồm : việc xác đònh vò trí, hình dáng các mặt trước, mặt sau của dao đối với mặt đáy, trò số các góc độ của dao và hình dáng lưỡi cắt,v.v 1-/ Thiết kế hình dáng mặt trước của dao: Mặt trước dao tiện đơn thường có hai dạng : mặt trước phẳng và mặt trước cong: Mặt trước phẳng, dùng để gia công vật liệu cứng và dòn; mặt trước cong, dùng để gia công vật liệu dẻo, mềm, hay cứng vừa. Trên mặt trước còn có cạnh viền f, để làm tăng sức bền của lưỡi cắt. Thường f = ( 0,2  1) mm , tùy theo lượng chạy dao S , nếu S  0,25 mm thì không làm f. + Dao thép gió : đặc trưng sức bền uốn cao, dễ mài sắc, chòu được nhiệt độ không cao. - Mặt trước phẳng,  = 0 0 : ứng dụng cho các dao tiện đònh hình, có hình dáng phức tạp. - Mặt trước phẳng,  > 0 o , không có cạnh viền : dùng để gia công thép cán, thép đúc, thép dụng cụ, gang, v.v có  b  8 N/mm 2 , HB  220 (  = 10 0  16 0 ). - Mặt trước phẳng, có cạnh viền : dùng để gia công vật liệu tương đối cứng : thép có  b  800 N/mm 2 , HB > 220, vật liệu dòn như gang, đồng thanh, f = (0,2  0,3) mm : gia công tinh. f = (0,8  1) mm : gia công thô. - Mặt trước cong, không có cạnh viền : dùng để gia công vật liệu dẽo, có bước tiến nhỏ, chiều dày cắt a < 0.2 mm. - Mặt trước cong, có cạnh viền,  f = 0  5 0 ,  = 3 0  25 0 , R = 3  18 (mm). Dùng để gia công các loại thép dẽo có  b  800 N/mm 2 , kim loại màu, dẽo, hợp kim nhẹ. + Dao hợp kim cứng: có đặc trưng : chòu được nhiệt độ cao, dòn, chòu va đập kém, khó tạo được lưỡi sắc. - Mặt trước phẳng, với góc trước dương,  = 10 0  28 0 : gia công nhôm, hợp kim đồng, ê bô xít, gang xám, đồng thanh, thép có  b  800 N/mm 2 . - Mặt trưóc phẳng, với góc trước âm,  = - 5 0 : gia công thép cán, thép đúc, có  b  800 N/mm 2 , gia công có va đập, trong điều kiện hệ thống công nghệ cứng vững. - Mặt trước phẳng, có cạnh viền, f = (0,2  4) mm,  f = 0 ,  = 6 0  10 0 : gia công gang dẽo, thép đúc có  b  800 N/mm 2 , cũng có thể  b  800 N/mm 2 trong trường hợp hệ thống công nghệ khá cứng vững. - Mặt trước cong, vát cạnh,  = - 5 0  -10 0 ; vết cong lõm có R = (2  6) mm, b = (2  2,5) mm, h = (0,1 0,5) mm để cuốn phoi và bẻ phoi. Dùng để gia công vật liệu có  b  (700  1000 ) N/mm 2 . f f B R  f   f  Mặt phẳng có vát Mặt cong có vát Mặt phẳng không vát Tiện thép Tiện thép (rãnh để uốn phoi) Tiện gang, thép chòu nhiệt . gia công : dao tiện phá, dao tiện mặt đầu, dao cắt đứt, dao tiện rãnh, dao tiện lỗ, dao tiện đònh hình, dao tiện ren,v.v + Theo tính chất gia công : dao tiện thô, dao tiện tinh, dao tiện rộng. tính về kết cấu thân dao và thông số hình học phần cắt. Dao tiện có thể phân chia ra các loại chủ yếu sau : + Theo kiểu máy : có dao tiện, dao bào, dao xọc, dao tiện đònh hình, dao tiện cho. §Bài 2- THIẾT KẾ DAO TIỆN THÔNG DỤNG I. Đặc điểm, công dụng và phân loại dao tiện: Dao tiện là loại dụng cụ cắt được dùng phổ biến nhất trong ngành cắt gọt kim loại. Nó làm