Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 1 of 50 Lời nói đầu

Trong ngành cơ khí chế tạo máy để tạo hình chi tiết thì ngoài chuẩn bị thiết kế
chi tiết chi tiết, chuẩn bị trang thiết bị thì việc thiết kế, chế tạo dụng cụ cắt không
thể không coi trọng. Dụng cụ cắt cùng với những trang thiết bị công nghệ khác
đảm bảo tính chính xác, năng suất và tính kinh tế cho chi tiết gia công. Vì vậy việc
tính toán thiết kế dụng cụ cắt kim loại luôn là nhiệm vụ quan trọng của người kỹ sư
cơ khí.
Trong đồ án môn học này em được giao nhiệm vụ thiết kế những dụng cụ cắt
điển hình, đó là dao tiện định hình, dao chuốt lỗ then hoa răng chữ nhật và dao
phay đĩa module để gia công bánh răng trụ răng thẳng. Ngoài việc vận dụng những
kiến thức đã học, các tài liệu về thiết kế. . . Em đã nhận được sự hướng dẫn tận
tình, chu đáo của các thày cô trong bộ môn, đặc biệt là thày Nguyễn Trọng Hải đã
giúp em hoàn thành được đồ án này.
Với thời gian và trình độ còn hạn chế, em mong được sự quan tâm và chỉ bảo
tận tình của các thày cô để em thực sự vững vàng khi ra trường nhận công tác.
Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thiết kế :

Nguyễn Duy Hiệp

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 3 of 50

1, Phân tích chi tiết gia công
- Chi tiết gia công làm từ thép 40XH , σ
b
= 85kg/mm
2
. Bao gồm nhiều loại
bề mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt côn và mặt đầu. Chi tiết điển hình , tròn xoay
, cân đối, độ chênh lệch đường kính các đoạn kết cấp không quá lớn, trên chi
tiết không quá đoạn nào góc profile quá nhỏ hoặc bằng 0.
Chi tiết có bề mặt côn nên khi gia công rất dễ xuất hiện sai số do lưỡi cắt
không song song với đường tâm chi tiết. Mặt đầu chi tiết có độ chênh lệch
đường kính không quá lớn , độ chính xác không yêu cầu quá cao.

2, Chọn loại dao
- Ở chi tiết này, có thể dùng dao tiện định hình lăng trụ hoặc dao tiện hình
tròn Khi chọn dao lăng trụ thì dao khó chế tạo hơn khi sử dụng dao tròn
nhưng lại tránh được sai số ∆2 trong khi dao tròn lại có tuổi thọ cao hơn do
số lần mài lại nhiều hơn, để đơn giản trong việc thiết kế, gá kẹp dụng cụ và
gia công. Ta chọn dao tiện định hình lăng trụ sẽ hợp lý hơn.

- Do chi tiết có mặt côn nên sẽ xảy ra hiện tượng lưỡi cắt chính không nằm
trong mặt phẳng đi qua trục sẽ gây ra sai số gia công khi gá dao thẳng.
Nhưng do độ chính xác của chi tiết không yêu cầu quá cao nên ta có thể bỏ
qua sai số này. Do đó ta có thể chọn cách gá dao thẳng. 3, Chọn thông số hình học dụng cụ
- Dao tiện định hình lăng trụ gá hướng kính

i
– B
Ci = r
i
.cos 
i

B = r.cos  = 8cos18° = 7,608
 
i
= r
i
.cos 
i
- r.cos 
A = r
1
.sin = r
i
.sin 
i
sin 
i
= A / r
i
=(r
1
/r
i
). sin 

. sin ) - r.cos ]. cos(  +  )

Trong đó :
r
1
: bán kính chi tiết ở điểm cơ sở .
r
i
: bán kính chi tiết ở điểm tính toán .

1
: góc trước ở điểm cơ sở .

i
: góc trước ở điểm tính toán .
Tính tại điểm 1 :
r = r
1
= 8mm
=
1
= 18
o

Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

7
=12 mm
sin
2
=( r
1
/ r
i
).sin= (8/12).sin18
o
=> 
2
= 11,889
o

B = 7,608 mm
C
2
= r
2
.cos 
2
= 12.cos11,889
o
=11,743 mm

2
= C
2
– B = 11,743- 7,608 = 4,135 mm

4
= r
4
.cos
4
= 10.cos14,313
o
=9,689mm

4
= C
4
– B = 9,689- 7,608 = 2,081mm
h
4
= 
2
.cos(  +  )= 2,081. cos( 18
o
+ 13
o
)=1,784 mm

Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________



12 0,206 11,889

11,743

4,135 3,544
4 5 10 0,247 14,313

9,689 2,081 1,784

Biên dạng Profin theo tiết diện trùng mặt trước ( Hình 3.a) và vuông góc với mặt
sau ( Hình 3.b) Hình 3. a,b.
5,Tính toán kích thước kết cấu của dao tiện định hình
Kích thước kết cấu dao tiện đinh hình được chọn theo chiều cao lớn nhất của
prôfin chi tiết:
t
max
=
()

=


= 5 mm
Dựa vào bảng 3.2 kết cấu và kích thước của dao tiện định hình lăng trụ . Ta có kích
thước cơ bản của dao :


Chiều dài của dao : L = Lc + b + d + c = 40 +1 + 4 +4 = 49 mm
Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 9 of 50

7, Điều kiện kỹ thuật
- Vật liệu phần cắt : Thép gió ;
- Đô cứng sau khi nhiệt luyện ;
Phần cắt HRC 62÷65
- Độ bóng :
Mặt trước R
a
= 0,32 µm
Mặt sau R
a
= 0,63 µm
Mặt tựa trên thân dao thấp hơn 0,63 µm
- Sai lệch các góc :
 = 18
o
± 10’
α = 13
o
± 10’


đường thân khai sẽ lớn vì vậy với các bánh răng có Z>26 được gia công
bằng bánh răng có Z = 26 sẽ có profin doãng hơn , tạo điều kiện vào ăn khớp
dễ dàng hơn ( rãnh lớn khi ăn khớp không bị kẹt )
1, Tính toán hình dạng lưỡi cắt
Prôfin của dao phay đĩa ô đun trong tiết diện chiều trục cũng là profin theo
mặt trước và trùng khít với prôfin trắc diện của bánh răng.
Các số liệu cần tính để vẽ:
- Góc ăn khớp trên vòng chia:  = 17°30°
- Bước răng: t
p
= .m = 3,14.2 = 6,28 mm
- Bán kính vòng tròn chia: r
c
= m.Z/2 = 2.26/2 = 26 mm
- Chiều dày răng: S = m./2 = 3,14.2/2 = 3,14 mm
- Bán kính vòng tròn lăn: r
l
= r
c
= 26 mm
- Bán kính đỉnh răng: r
a
= m(Z+2)/2=2(26+2)/2 = 28 mm
- Bán kính chân răng: r
f
= m( Z 2,5 )/2= 2(26 – 2,5)/2 = 23,5mm
- Bán kính vòng tròn cơ sở: r
0
= r
c

r
f
: Bán kính chân răng.
Prôfin bao gồm 2 đoạn:
+ Đoạn làm việc là đoạn thân khai CB.
+ Đoạn không làm việc là đoạn cong chuyển tiếp thuộc khe hở chân răng BO
1
.
Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 12 of 50

2, Tính toán prôfin đoạn làm việc

Nguyên lý tạo hình đường thân khai:
r
0
: Bán kính vòng tròn cơ sở.
r
M
: Bán kính véc tơ ứng với điểm M.

M
: Góc thân khai.


M
+ α
M
θ
M
=

tgα
M
- α
M
=inv. α
M
Phương trình tham số đường thân khai:
θ
M
=

tgα
M
- α
M
=inv. α
M
Cos α
M
=
0
M
r
_________________________________________________________________________________

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 13 of 50 0
0
.sin .sin( )
.cos .cos( )
M M M M
M M M M
x r r
y r r
  
  
  
  

Ta có:
0 0 0 0
0 0 0 0
2
0 0
2
( )
2.
( )
2. 2.

2 2
0 0
0 0
2 2
2
0
0 0
2
arcsin 1 arcsin 1
.sin arcsin 1 arcsin 1
2.
.cos arcsin 1 a
2.
M
M M
M
M M
M
M
r r
tg
r r
r r
x r tg tg
Z r r
r
y r tg tg
Z r



 
 
2
0
2
rcsin 1
M
r
r
 
 
 

 
 
 
 
 

Z: số bánh răng
α
0
: góc ăn khớp trên vòng chia bánh răng tiêu chuẩn α
0
= 17°30°
.sin arcsi
2.
M M M M
M M M M
M
M
M
M M
M
x r r
y r r
r
r
r r
tg tg
r r
x r tg tg
Z
  
  



 
  
  
 
 
      
 

M
M M
r r
r r
x tg tg
r r
y r tg tg
Z r r

  

 
 
 
   
 
 
  
   
   
 
 
   
 
 
 
     
 
 



Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 15 of 50

Điểm 2 : r
M2
= 25,0
0
0
2
2
0
0
2 2
2 2
0 0
0 0
2 2
.sin .sin( )
.cos .cos( )
24,8
arcsin 1 arcsin 1 7,2522
25,0
arcsin 1 arcsin 1 7,2522 7,2522

 
 
 
   
 
         
   
 
   
 
  
2 2
0 0
0 0
2 2
0 0 0
0 0 0 0
2
0
0 0
2
arcsin 1 arcsin 1
.180 180 180
25,0.sin 17 30'. 17 30' 7,2522 . 7,2522
2.26.
1,2802
.cos arcsin 1
2.
M M
M


 
      
 
 
2
0
2
0 0 0
0 0 0 0
arcsin 1
.180 180 180
25,0.cos 17 30'. 17 30' 7,2522 . 7,2522
2.26.
24,9672
M
r
r
y tg tg

  
 

 
 
 
  
 
 
 

0 0
2 2
.sin .sin( )
.cos .cos( )
24,8
arcsin 1 arcsin 1 10,2222
25,2
arcsin 1 arcsin 1 10,2222 10,2222
.sin
2
M M M M
M M M M
M
M
M
M M
M
x r r
y r r
r
r
r r
tg tg
r r
x r
  
  




arcsin 1 arcsin 1
.
.180 180 180
25,2.sin 17 30'. 17 30' 10,2222 . 10,2222
2.26.
1,3215
.cos arcsin 1
2.
M M
M
M
r r
tg tg
Z r r
x tg tg
r
y r tg tg
Z r
 

  

 
 
 
   
 
 
        
   

 
 
  
 
 
   
  
 
 
  
 
 
 
     
 
 


Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 17 of 50

Điểm 4 : r
M4
= 25,4

tg tg
r r
x r
  
  



  
  
   
      
 
  
  
 
   
 
         
   
 
   
 
 
2 2
0 0
0 0
2 2
0 0 0
0 0 0 0

 
 
     
   
   
 
 
   
 
 
 
     
 
 


     


2
0
2
0 0 0
0 0 0 0
arcsin 1
.180 180 180
25,4.cos 17 30'. 17 30' 12,4783 . 12,4783
2.26.
25,3629
M

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 18 of 50

Điểm 5 : r
M5
=25,6
0
0
2
2
0
0
2 2
2 2
0 0
0 0
2 2
.sin .sin( )
.cos .cos( )
24,8
arcsin 1 arcsin 1 14,3615
25,6
arcsin 1 arcsin 1 14,3615 14,3615
.sin
2
M M M M
M M M M
M
M
M
M M

   
 
 
2 2
0 0
0 0
2 2
0 0 0
0 0 0 0
2
0
0 0
2
arcsin 1 arcsin 1
.
.180 180 180
25,6.sin 17 30'. 17 30' 14,3615 . 14,3615
2.26.
1,4312
.cos arcsin 1
2.
M M
M
M
r r
tg tg
Z r r
x tg tg
r
y r tg tg

0 0 0
0 0 0 0
arcsin 1
.180 180 180
25,6.cos 17 30'. 17 30' 14,3615 . 14,3615
2.26.
25,5599
M
r
r
y tg tg

  
 
 
  
 
 
   
  
 
 
  
 
 
 
     
 
 


2
M M M M
M M M M
M
M
M
M M
M
x r r
y r r
r
r
r r
tg tg
r r
x r
  
  



  
  
   
      
 
 
 
 
 

r r
tg tg
Z r r
x tg tg
r
y r tg tg
Z r
 

  

 
 
 
   
 
 
        
   
 
 
   
 
 
 
     
 
 



  
 
 
 
     
 
 


Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 20 of 50

Điểm 7 : r
M7
= 26,0
0
0
2
2
0
0
2 2
2 2
0 0

  
  
 
 
        
 
 
 
 
 
   
 
      
   
   
 
   
 
 
2 2
0 0
0 0
2 2
0 0 0
0 0 0 0
2
0
0 0
2
arcsin 1 arcsin 1

 
   
 
 
 
     
 
 


     


2
0
2
0 0 0
0 0 0 0
arcsin 1
.180 180 180
26,0.cos 17 30'. 17 30' 17,4754 . 17,4754
2.26.
25,9526
M
r
r
y tg tg

  
 

0
2
2
0
0
2 2
2 2
0 0
0 0
2 2
.sin .sin( )
.cos .cos( )
24,8
arcsin 1 arcsin 1 18,8150
26,2
arcsin 1 arcsin 1 18,8150 18,8150
.sin
2
M M M M
M M M M
M
M
M
M M
M
x r r
y r r
r
r
r r

2 2
0 0 0
0 0 0 0
2
0
0 0
2
arcsin 1 arcsin 1
.
.180 180 180
26,2.sin 17 30'. 17 30' 18,8150 . 18,8150
2.26.
1,6465
.cos arcsin 1
2.
M M
M
M
r r
tg tg
Z r r
x tg tg
r
y r tg tg
Z r
 

  

 

26,1482
M
r
r
y tg tg

  
 
 
  
 
 
   
  
 
 
  
 
 
 
     
 
 


Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt
_________________________________________________________________

M M
M
x r r
y r r
r
r
r r
tg tg
r r
x r
  
  



  
  
   
        
 
 
  
 
   
 
         
   
 
   
 


  

 
 
 
   
 
 
        
   
 
 
   
 
 
 
     
 
 


     


2
0
2
0 0 0
0 0 0 0

_________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 23 of 50

Điểm 10 r
M10
= 26,6
0
0
2 2
0
0
2 2
2 2
0 0
0 0
2 2
.sin .sin( )
.cos .cos( )
24,8
arcsin 1 arcsin 1 21,1989
26,6
arcsin 1 arcsin 1 21,1989 21,1989
.sin
2
M M M M

   
 
   
 
 
2 2
0 0
0 0
2 2
0 0 0
0 0 0 0
2
0
0 0
2
arcsin 1 arcsin 1
.
.180 180 180
26,6.sin 17 30'. 17 30' 21,1989 . 21,1989
2.26.
1,8183
.cos arcsin 1
2.
M M
M
M
r r
tg tg
Z r r
x tg tg

2
0
2
0 0 0
0 0 0 0
arcsin 1
.180 180 180
26,6.cos 17 30'. 17 30' 21,1989 . 21,1989
2.26.
26,5378
M
r
r
y tg tg

  
 
 
  
 
 
   
  
 
 
  
 
 
 
     

arcsin 1 arcsin 1 22,2753
26,8
arcsin 1 arcsin 1 22,2753 22,2753
.sin
2
M M M M
M M M M
M
M
M
M M
M
x r r
y r r
r
r
r r
tg tg
r r
x r
  
  



  
  
 
 
        

2.
M M
M
M
r r
tg tg
Z r r
x tg tg
r
y r tg tg
Z r
 

  

 
 
 
   
 
 
        
   
 
 
   
 
 
 
     

 
 
  
 
 
 
     
 
 


Đồ án môn học Thiết kế dụng cụ cắt
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

GVHD : TS.Nguyễn Trọng Hải SVTK : Nguyễn Duy Hiệp Lớp : KTCK6-K56 Page 25 of 50

Điểm 12 : r
M12
= 27,0
0
0
2
2
0
0
2 2



  
  
 
 
      
 
  
  
 
   
 
         
   
 
   
 
 
2 2
0 0
0 0
2 2
0 0 0
0 0 0 0
2
0
0 0
2
arcsin 1 arcsin 1

 
   
 
 
 
     
 
 


     


2
0
2
0 0 0
0 0 0 0
arcsin 1
.180 180 180
27,0.cos 17 30'. 17 30' 23,2895 . 23,2895
2.26.
26,9251
M
r
r
y tg tg

  
 