Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Bộ giáo dục và đào tạo
đại học Thái Nguyên
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp
khoa cơ khí - chế tạo máy
bộ môn: dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
---------------- - -----------------
đồ án
tốt nghiệp
Giáo viên hớng dẫn : Thạc sỹ Hà Thị Mai
Sinh viên thiết kế : Vũ Khắc Uyên
Lớp : TC2001MA
Thái Nguyên - 2006
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 1 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Trờng đại học kỹ thuật Độc lập -Tự do -Hạnh phúc
Công nghiệp Thái Nguyên ---------------000------------------
Đề TàI
THIếT Kế đồ án TốT NGHIệP
Ngời thiết kế : Vũ Khắc Uyên
Lớp : TC01MA
Ngành : Chế tạo máy
Cán bộ hớng dẫn : Th.s Hà Thị Mai

Ngày giao đề tài :
Ngày hoàn thành đề tài :
Nội dung đề tài: Thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo mũi
khoan tiêu chuẩn 17
Sản lợng: 25.000 chiếc/năm;
Trang thiết bị : tự chọn


Tổ trởng bộ môn Cán bộ hớng dẫn TM hiệu trởng
(Ký tên) (Ký tên) Chủ nhiệm khoa
(Ký tên, đóng dấu)
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 3 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
mục lục
Trang
Phần mở đầu : Tổng quan về mũi khoan. 3
Phần I : Thiết kế mũi khoan xoắn tiêu chuẩn 17.
8
Vật liệu chế tạo mũi khoan. 9
Kết cấu mũi khoan. 14
Phần II : Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo mũi khoan. 25
Đặc điểm kết cấu mũi khoan 26
Xác định dạng sản xuất. 27
Chọn phôi và phơng pháp chế tạo phôi. 32
Thiết kế qui trình chế tạo mũi khoan. 34
Sơ đồ thứ thự các nguyên công. 40
Phần III : Tính và tra lợng d. 64
I. Tính và tra lợng d
II. Lập bảng
Phần IV : Tính và tra chế độ cắt. 72
A. Tính chế độ cắt cho các nguyên công tiện thô phần chuôi
B. Tính chế độ cắt cho các nguyên công
Phần V : Tính và thiết kế đồ gá. 106
I. Đặt vấn đề
II.
Lời nói đầu
Theo xu thế chung của sự phát triển khoa kỹ thuật học hiện thế giới

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Phần Mở ĐầU
TổNG QUAN
Về MũI KHOAN
I. Đặc điểm và vai trò của mũi khoan
Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học hiện đại và việc áp dụng
nhiều biện pháp cũng nh những thành quả hiện đại vào trong sản xuất vì vậy mà
nhu cầu đòi hỏi chất lợng sản phẩm ngày càng cao hơn .
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 6 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trong công nghệ sản xuất dao cắt nói chung và trong công nghệ chế tạo
mũi khoan nói riêng vịêc không ngừng nâng cao chất lợng cũng nh hoàn thiện
kết cấu là một nhu cầu luôn đợc đề ra để đáp ứng đợc nhu cầu thiết yếu của nền
công nghiệp hiện đại.
Với đặc điểm của mũi khoan là chi tiết dạng trục nó là dụng cụ cắt để gia
công lỗ hình trụ trên vật liệu đặc, khoan rộng lố đã có sẵn. Mũi khoan có thể
khoan thông hoặc không thông tuỳ thuộc vào yêu cầu của chi tiết gia công .
Gia công bằng mũi khoan đạt đợc độ chính xác cấp 11 ữ 12 cấp nhẵn bề
mặt 3 ữ 5 (R
a
= 5 ữ 20)
(R
z
= 20 ữ 80)
Vì độ chính xác, và độ nhẵn bề mặt của chi tiết gia công không cao, mũi
khoan thờng đợc dùng để gia công thô.
Với công nghệ hiện đại, ngày nay có rất nhiều phơng pháp gia công mũi
khoan. Tuỳ thuộc vào kích thớc của mũi khoan yêu cầu mà ta có những phơng
pháp chế tạo thích hợp .
Với từng loại công dụng mà mũi khoan có các loại sau.

xoắn tiêu chuẩn 17 ta bớc vào thực hiện các phần sau.
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 8 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phần i
Thiết kế mũi khoan
xoắn tiêu chuẩn 17
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 9 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
I.Vật liệu chế tạo mũi khoan
Trong quá trình gia công phần cắt của dao trực tiếp làm nhiệm vụ cắt để tạo
ra phoi và tạo hình. Để nâng cao năng suất cắt, nâng cao chất lợng bề mặt gia
công phần cắt của dao không những phải có hình dáng hình học hợp lý mà phải
đợc chế tạo từ những vật liệu thích hợp.
Vì vậy để có vật liệu thích hợp cho việc chế tạo mũi khoan ta đi tìm hiểu
yêu cầu của vật liệu chế tạo mũi khoan sau.
1. Những yêu cầu chung của vật liệu chế tạo mũi khoan.
a).Tính năng cắt.
Trong quá trình cắt ở phần lỡi cắt trên mặt trớc và mặt sau của dao thờng
xuất hiện ứng xuất tiếp xúc rất lớn, khoảng 4000 ữ 5000N/ mm đồng thời áp
lực riêng lớn gấp 100 ữ 200 lần so với áp lực cho phép của chi tiết máy nhiệt độ
tập trung lên vùng cắt lên tới 600ữ900C. Trong điều kiện làm việc nh vậy việc
cắt chỉ thực hiện có hiệu quả khi dao có khả năng giữ đợc tính cắt trong khoảng
thời gian dài. Điều đó đòi hỏi vật liệu dụng cụ cắt phải có đầy đủ những tính
chất cơ lý cần thiết nh độ cứng ,độ bền nhiệt, độ bền cơ học , độ bền mòn , độ
dẫn nhiệt.
- Độ cứng: là một trong những chỉ tiêu quan trọng của vật liệu dụng cụ
cắt .Muốn cắt đợc vật liệu, phần cắt phải có độ cứng lớn hơn vật liệu gia công
khoảng 25HRC nó thờng đạt trong khoảng 60 ữ 65HRC .
- Độ bền nhiệt: Là khả năng giữ đợc độ cứng cao và các tính năng cắt khác

của khoa học kỹ thuật và của sản xuất. Với mũi khoan các loại vật liệu thờng đ-
ợc chế tạo là: Thép các bon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim
cứng.
Để có đợc loai vật liệu thích hợp nhất cho quá trình chế tạo mũi khoan ta đi
tim hiểu và nghiên cứu bốn loại vật liệu trên từ đó tìm hiêu những u nhợc điểm
của từng loại từ đó đa ra loại vật liệu thích hợp cho quá trình chế tạo.
a) Thép cacbon dụng cụ.
Để đảm bảo cho thép các bon dụng cụ có đủ độ cứng và có tính chịu mòn cao
hàm lợng các bon chứa trong thép các bon thờng vào khoảng 0.65ữ1.35%.
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 11 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Sau khi nhiệt luyện, độ cứng bề mặt đạt đợc HRC60ữ65.
- Ưu điểm :+Độ cứng sau khi ủ thấp HB=107ữ217, nên dễ gia công cắt gọt
và gia công áp lực.
+Dễ mài sắc, dễ đạt độ nhẵn bề mặt.
+Giá thành rẻ.
- Nhợc điểm:+Độ bền nhiệt thấp khoảng 200ữ250 C.
+Độ chịu mòn thấp, tính năng cắt thấp.
Một số loại thép thờng dùng:
CD100A, Y7A, Y8A, Y9A, Y10A, Y11A, Y11A.
Công dụng: là những dao cắt nhỏ có năng suất thấp, những dụng cụ cầm tay có
hình dạng đơn giản nh dũa, ta rô, bàn ren.
b) Thép hợp kim dụng cụ.
Thép hợp kim dụng cụ là thép có pha thêm một số nguyên tố hợp kim nh:
Vonfram ,Crôm,Vanadivới hàm lợng khoảng 0,5 ữ 3%.
- Ưu điểm : + Tính chịu nóng cao hơn so với thép các bon dụng cụ khoảng
350 ữ 400C. Do đó cho phép nâng cao tốc độ cắt gấp 1,2 ữ1,4 lần so với dao
làm bằng thép các bon .
+ Phân bố cácbit đồng đều nên độ bền nhiệt cao cho phép nâng
cao tốc độ cắt.

0
C.
- Nếu nhiệt độ tôi qúa thấp thì độ hạt lớn nên làm cho cơ tính giảm. Nếu
qúa cao thì sẽ gây ra cháy bề mặt làm giảm độ cứng.
d. Hợp kim cứng.
Hợp kim cứng là vật liệu có tính năng cắt tốt, có độ cứng HRC < 70, độ
bền nhiệt cao (800ữ1000)
0
C. có cả ti tan từ 5ữ6%.
Dao làm bằng hợp kim cứng cho phép cắt ở tốc độ cao V = 100ữ 200
(m/ph). Vì vậy mà năng xuất cao gấp 2ữ3 lần thép gió.
Tuy vậy dao hợp kim cứng có độ bền uốn kém, độ dẻo kém. Do vậy nó cần
làm việc ở điều kiện không có va đập, lợng d gia công phân bố đồng đều, độ
cứng vững của hệ thống công nghệ cao.
- Hợp kim chia làm 3 nhóm:
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 13 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
+ Nhóm 1 các bít WC (Các bít vônfram).
Tổ chức gồm: W +C
0
, kí hiệu BK.
Thờng dùng gia công gang và kim loại mầu.
+ Nhóm 2 các bít WC + Tic.
Tổ chức gồm: WC + Tic+C
0
, kí hiệu TK
Loại này có độ cứng cao, thờng dùng để gia công thép gió.
+ Nhóm 3 các bít WC + Tic + TaC. Kí hiệu TTK.
Thờng đợc dùng gia công vật liệu có độ cứng và độ bền cao.
Ngoài một số vật liệu kể trên ngày nay ngời ta còn sử dụng vật liệu gốm để

0
2
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
d = 17,0 (mm) L = 230 (mm)
l
0
= 135 (mm)
l
1
= 78,5 (mm)
l
2
= 90,5 (mm)
D = 17,981 (mm)
d
1
= d - 0,8 = 17,0 - 0,8 = 16,2 (mm)
N
0
2
1. Kết cấu mũi khoan.
- Kết cấu mũi khoan đợc chia làm 3 phần:
+ Cán dao.
+ Cổ dao.
+ Phần làm việc.
a. Phần cán dao (l
1
).
- Cán dao dùng để định vị mũi khoan vào trục chính của máy hoặc các
đồ gá, để truyền chuyển động và mô men xoắn khi cắt.

2
b
D
R
e
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
b. Phần cổ dao.
- Cổ dao là phần nối tiếp giữa cán dao với phần làm việc, nó có tác dụng
tạo không gian thoát đá mài, nhãn hiệu còn đợc ghi ở đây.
+ Kích thớc đờng kính cổ dao đợc tính:
d
1
= d - 0,8 = 17 - 0,8 = 16,2 (mm)
+ Kích thớc chiều dài cổ dao đợc tính:
l
2
- l
1
= 90,5 - 78,5 =12 (mm)
(Công thức tra trong sổ tay CNCTM tập 2, 3, 4)
c. Phần làm việc (l
0
):
Phần làm việc bao gồm phần định hớng và phần cắt.
- Phần định hớng: Có tác dụng định hớng cho mũi khoan khi làm việc, nó
còn là phần dự trữ để mài lại khi phần cắt bị mòn.
- Đờng kính phần định hớng giảm dần về phía cán dao, có tác dụng giảm
ma sát, ngăn ngừa kẹt lỗ. Độ côn ngợc lấy từ (0,04 ữ 0,08) trên 100 (mm)
chiều dài. Đối với mũi khoan 17 ta chọn độ côn ngợc trên đờng kính
ngoài là 0,08 trên 100(mm) chiều dài phần làm việc của mũi khoan.

+ Đờng kính lõi:
d
0
= (0,125 ữ 0,3) . d = (2,125 ữ 5,1) mm
Chọn d
0
= 2,8(mm).
- Phần cắt: Gồm 5 lỡi cắt:
+ 2 lỡi cắt chính.
+ 2 lỡi cắt phụ.
+ 1 lỡi cắt ngang.
+ Lỡi cắt chính: Là thành phần chủ yếu trong quá trình gia công cơ để bóc
đi các lớp kim loại, lỡi cắt chính là giao của mặt trớc và mặt sau của mũi khoan.
+ Lỡi cắt phụ: Là đờng xoắn chạy dọc cạnh viền mũi khoan, nó là giao của
mặt sau với cạnh viền.
+ Lỡi cắt ngang: Là giao của hai mặt sau:
- Mặt sau của mũi khoan là 1 hình bao của những vị trí lần lợt tiếp xúc
với mũi khoan của mặt phẳng đá mài tơng đối với mũi khoan đó.
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 18 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
h
f
d
0
90

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trong thực tế ta gặp một số phơng pháp mài sắc: Mài sắc theo mặt côn,
theo mặt trụ, theo mặt xoắn vít, theo 2 mặt phẳng. Ta xét phơng pháp mài sắc
theo mặt côn vì phơng pháp này dùng phổ biến hơn cả trong công nghiệp. Mặt
sau của mũi khoan là một phần của mặt côn với góc côn , mặt côn này trong

A
N
D
D
A
2

N
N
A
0
0


A
0

1


A
N -
N
0 - 0
A
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
(tra bảng 37 - Thiết kế dụng cụ cắt kim loại tập I)
Ta có với đờng kính mũi khoan D = 17 = 30
0
.

0
.
c. Góc nghiêng chính (

).
Góc nghiêng chính () là góc chủ yếu của mũi khoan đóng vai trò là góc
nghiêng chính quyết định đến năng suất và tuổi bền của mũi khoan.
Để đảm bảo cho hai lỡi cắt chính đối xứng nhau qua trục mũi khoan góc ở
đỉnh thờng đợc xác định bằng góc 2.
Khi giảm góc nghiêng sẽ cho phép mũi khoan dễ ăn sâu vào vật liệu, lỡi
cắt dài ra, do đó thoát nhiệt dễ hơn, tuy nhiên nh vậy sẽ làm cho độ bền của mũi
khoan giảm xuống.
Góc đợc chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công.
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 20 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Với mũi khoan tiêu chuẩn 2 = 116 ữ 120
0
chọn góc 2 = 120
0
d. Góc nghiêng phụ (


1
).
Góc nghiêng phụ đợc hình thành do độ côn ngợc của phần định hớng,
thông thờng
1
= 1ữ2
0
chọn

(Tra bảng 35- Thiết kế dụng cụ cắt tập I) ta có: Trị góc xoắn ngoài cùng = 30
0
Ta tính đợc góc xoắn của mũi khoan:
)mm(456,92
30tg
17.14,3
tg
D.
s
0
==


=
f. Góc nghiêng của l ỡi cắt ngang (

).
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 21 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Góc () là góc hợp bởi hình chiếu của lỡi cắt ngang và hình chiếu của lỡi
cắt chính trên mặt phẳng vuông góc với trục của mũi khoan.
Khi tăng góc () sẽ làm giảm chiều dài lỡi cắt ngang, làm tăng chiều dài
hữu ích của lỡi cắt chính, vì vậy làm độ chính xác khi khoan tốt hơn. Khi giảm
góc () sẽ làm cải thiện điều kiện thoát phoi trên lỡi cắt ngang, dẫn đến tuổi
bền của lỡi cắt tăng lên (Tra bảng 38- thiết kế dụng cụ cắt tập I) ta có mũi
khoan tiêu chuẩn trị số hợp lý nhất là = 45ữ 55
0
chọn = 52
0
g. Góc nâng (

0
= 2,8 (mm)
D = 17 (mm)

142,0
17
8,2.60sin
sin
0
A
==
= 8
0
950" lấy = 8
0
3. Thông số xác định hình dạng dao phay để phay rãnh.
Trong thiết kế mũi khoan ngời ta không đi tìm thông số của prôfin rãnh
xoắn ,mà dựa vào các kết cấu mũi khoan nh đờng kính lõi, dạng lỡi cắt, chiều
rộng rãnh để xác định prôfin dao phay rãnh mũi khoan.
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 22 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Frôfin dao phay có thể xác định bằng đồ thị hoặc giải tích, song trong sản
xuất ngời ta thờng tính toán theo công thức thực nghiệm các thông số xác định
của dao phay.
Theo hớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loai - Tập II - ĐHBKHN.
Các thông số xác định hình dáng dao phay rãnh, đợc xác định theo công
thức thực nghiệm: R
0
= C
R

17.014,0
.014,0
.014,0.14,0
044,0
044,0
0
=






==








=
D
D
d
D
C
r


. C
r
. C

.D
= 0,513. 1. 1. 17 = 8,721 (mm)
- Bán kính của prôfin dao phay:
R
r
= C
K
. D
C
K
= 0,513. w
0,75
= 0,514. 30
0,75
= 0,192
R
r
= C
K
. D = 0,192. 17 = 3,264
- Chiều sâu rãnh xoắn.
h = 0,5. D + 3 = 0,5. 17 + 3 = 11,5 (mm)
- Chiều rộng rãnh b trong tiết diện vuông góc với phơng xoắn:
b = 0,59. D = 0,59 .17 = 10,03 (mm)
Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp 24 Bộ môn dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp