trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên
Lời nói đầu
Có thể nói, dụng cụ cắt đóng một vai trò quan trọng trong ngành chế
tạo cơ khí. Cho dù trình độ khoa học kỹ thuật có tiên tiến, hiện đại đến đâu,
phơng pháp gia công bằng cắt gọt vẫn giữ vị trí hàng đầu và phổ biến trong
việc chế tạo các trang thiết bị máy móc hiện đại, các sản phẩm có độ chính
xác cao.
Chất lợng của dụng cụ cắt ảnh hởng quyết định đến năng suất cắt, chất
lợng gia công, giá thành và tuổi thọ của sản phẩm đồng thời góp phần cải
thiện điều kiện làm việc.
Sau thời gian học tập tại trờng, em đợc giao đề tài làm đồ án tốt
nghiệp: Thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo mũi khoan tiêu
chuẩn 27 với sản lợng 10.000ct/năm.
Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn của các thầy cô trong bộ môn Nguyên lý
dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Hùng cùng với
sự cố gắng của bản thân, đến nay em đã hoàn thành đề tài.
Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế cha nhiều
nên không thể tránh khỏi sai sót. Em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các
thầy cô để em nâng cao thêm kiến thức nhằm đáp ứng các yêu cầu công việc
của em sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thiết kế
Ngọ Quang Hiệp
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 1 SVTH: Ngọ Quang
Hiệp
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên
phần I
phân tích chi tiết gia công
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 2 SVTH: Ngọ Quang
Hiệp
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên

- Kích thớc và điều kiện làm việc của dụng cụ cắt
- Khả năng công nghệ nơi chế tạo và tính công nghệ của vật liệu chọn
làm dao cắt.
- Giá thành của vật liệu chọn làm dao
Tóm lại, phải chọn vật liệu làm dao sao cho tiết kiệm vật liệu nhất, chi
phí công nghệ ít nhất mà vẫn đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật.
Để chế tạo mũi khoan có rất nhiều loại vật liệu nh: Thép các bon dụng
cụ, thép hợp kim, thép gió, thép kết cấu.
- Thép cácbon dụng cụ sau nhiệt luyện có độ cứng (62 ữ 64) HRC,
tính công nghệ tốt nhng vận tốc cắt nhỏ (V = 10 ữ12 m/ph), tuổi bền nhiệt
thấp (200 ữ 250)
0
C có các mác Y7 ữ Y13. Ngoài ra độ thấm tôi của thép các
bon dụng cụ thấp.
- Các hợp kim so với thép các bon có u điểm hơn về độ dai và ít bị biến
dạng khi nhiệt luyện, tuy tính cắt không hơn nhiều thép các bon dụng cụ
(tuổi bền nhiệt 200 ữ 250
0
C).
- Thép gió: Là loại thép chứa trong thành phần ngoài các bon ra còn có
các nguyên tố hợp kim khác nh: W, Cr, M, V có khả năng tạo thành cácbit
bền vững sau nhiệt luyện. Các loại thép gió sau nhiệt luyện (tôi cải thiện) có
độ bền, độ cứng, độ chống mài mòn và tuổi bền nhiệt cao (600 ữ 650
0
C).
Điều này cho phép tăng tốc độ cắt của dao thép gió lên 2 ữ 4 lần so với dao
bằng thép các bon. Ưu điểm của thép gió là có khả năng cắt với tốc độ cao
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 4 SVTH: Ngọ Quang
Hiệp
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên

e = 20
L
2
= 12
L
1
= 99
L
0
= 185
L = 305
R
N
0
2
9
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên
2.1. Phần cán dao L
1
Là bộ phận định vị mũi khoan vào trục chính máy khoan hoặc vào các
đồ gá, dùng để truyền chuyển động hoặc mômen xoắn. Trên phần cán côn có
chuôi dẹt e dùng làm chuẩn công nghệ trong quá trình chế tạo hay tháo mũi
khoan sau khi cắt xong.
Với mũi khoan có đờng kính 27 cán dao là côn mooc N
0
3. Loại
chuôi này có khả năng định tâm cao và truyền mô men xoắn lớn hơn so với
đuôi trục.

Tra bảng 5.1 [5] có:

13
2.2. Phần cổ dao L
2
Là phần nối tiếp giữa cán dao và phần làm việc, nó có tác dụng thoát
đá mài khi mài phần cán và phần làm việc. Thờng thì nhãn hiệu mũi khoan đ-
ợc ghi ở đây.
Với mũi khoan tiêu chuẩn côn mooc số 3 thì đờng kính phần cổ dao
là:18,5
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 6 SVTH: Ngọ Quang
Hiệp
t
L
4
= 120
d
3
b
D
R
e
D
1
L
2
L
3
= 94
d
2
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên

K =
6 1
13 10

ữ
ữ

(mm)
- h là khoảng cách từ đỉnh mặt côn mài tới trục mũi khoan (mm)
- là góc giao giữa trục mặt côn mài và trục mũi khoan (độ)
-
0
là góc gá đặt mũi khoan, hình thành bởi trục của mũi khoan và bề
mặt làm việc của đá mài (độ). Trị số của
0
thờng nhỏ hơn góc nghiêng chính
. Góc gá đặt mũi khoan dùng để điều chỉnh góc đầu khoan 2, đợc xác định
gần đúng theo bảng 14 [2].
- là góc côn của mặt côn mài: = (
0
- ) (độ)
*/ Sơ đồ mài sắc theo mặt côn
k
k

I
I
I
I
II

.
Mài mặt sau của mỗi mặt cắt theo mặt côn đợc thực hiện riêng theo gá
đặt mũi khoan bằng cách quay một góc 180
0
. Khi mài dùng mặt đầu của đá
nằm trên đờng sinh của côn mài, mũi khoan đợc gá vào giá đỡ ở vị trí xác
định. Giá đỡ mũi khoan đặt trên trục chính. Trục của trục chính giá đỡ mũi
khoan là trục côn mài. Khi giá đỡ mũi khoan chuyển động qua lại quanh trục
chính, bề mặt sau của mũi khoan dịch chuyển đối với mặt đầu của đá theo
côn mài (mặt côn). Các thông số côn mài đối với mũi khoan đợc xác định bởi
các khâu của giá đỡ mũi khoan. Góc không đổi giữa trục mũi khoan và trục
côn mài đợc coi là kết cấu của máy. Khoảng cách từ đỉnh côn mài đến trục
mũi khoan đợc xác định bằng vị trí của ụ tựa trên máy 3652, còn trên máy
3657 bằng giá trị phần nhô của mũi khoan. Độ dịch chuyển của trục côn mài
từ trục mũi khoan đợc thực hiện bằng cách dịch chuyển các khâu của thiết bị.
Ngời ta sử dụng rộng rãi khi dùng đồ gá kiểu không có mâm cặp theo một
trong các phơng pháp theo mặt côn. Quá trình mài nhờ đó có thể thực hiện
trên các máy vạn năng.
Còn có các phơng pháp mài sắc mũi khoan theo:
- Mài sắc mũi khoan theo mặt xoắn vít
- Mài sắc mũi khoan theo mặt phẳng (theo một hoặc hai mặt phẳng).
2.3.2. Phần định hớng
Có tác dụng định hớng mũi khoan khi làm việc và là phần dự trữ mài
lại phần cắt đã bị mài mòn trong quá trình cắt. Đờng kính phần định hớng
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 9 SVTH: Ngọ Quang
Hiệp
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên
giảm dần về phía chuôi tạo thành góc nghiêng phụ 1 nhằm giảm ma sát
trong quá trình cắt, lợng giảm lấy từ 0,04 ữ 0,1 mm trên 100 mm chiều dài.
Trên phần định hớng có hai rãnh thoát phoi dạng xoắn vít với góc xoắn =

AN
D
2
N
N
A
0
0

A

A

1

O - O
N - N
Lưỡi cắt ngang
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên
*Góc tr ớc : Góc trớc của mũi khoan đợc đo ở tiết diện chính N-N là
góc giữa tiếp tuyến với vết của mặt trớc tại điểm xác định của lỡi cắt và đờng
pháp tuyến cũng tại điểm đó với vòng tròn, tạo thành khi quay lỡi cắt quanh
trục mũi khoan (hình 3Ha). Góc trớc tại một điểm A bất kỳ trên lỡi cắt đợc
tính theo công thức:
tg
An
=
.
.sin
A

0
ữ 35
0
. Mục đích là làm cho góc sắc ít thay đổi trên suốt
chiều dài lỡi cắt. Để lỡi cắt thêm vững đối với mũi khoan nhỏ ta làm góc
nghiêng nhỏ hơn mũi khoan lớn, vì vậy góc sau ở vòng ngoài của mũi khoan
nhỏ lớn hơn so với mũi khoan lớn.
Góc sau không những chỉ thay đổi dọc theo lỡi cắt mà còn theo hớng
dáng của bề mặt hớt lng. Đối với mũi khoan mài theo mặt côn, các góc đó
thay đổi nhiều và đạt tới trị số nhỏ ở cuối mặt hớt lng. Những trị số đó của
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 11 SVTH: Ngọ
Quang Hiệp



trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên
góc sau làm tăng độ mòn của mũi khoan, đặc biệt là khi gia công gang. Có
thể cải tiến bằng cách mài theo mặt phẳng.
Theo bảng 38 [3] với mũi khoan tiêu chuẩn 27 trị số góc sau ở vòng
ngoài cùng là: = 8
0
.
Quan hệ giữa góc sau ở tiết diện N-N và 0-0 nh sau:
tg
N
= tg
0
.sin
- Góc sau
1

.
*Góc nghiêng phụ
1
: Góc
1
ở mũi khoan đợc hình thành bởi độ côn
ngợc của phần định hớng. ở mũi khoan tiêu chuẩn
1
= 1
0
ữ 2
0
.
*Góc xoắn (góc nghiêng của rãnh xoắn):
Góc nghiêng của rãnh xoắn liên quan tới đờng kính ngoài của mũi
khoan, nghĩa là bớc của rãnh xoắn:
.
k
D
S
tg


=
Khi tăng góc nghiêng góc trớc vòng ngoài mũi khoan tăng, công
làm biến dạng vật liệu giảm xuống và quá trình cắt thực hiện đợc dễ dàng.
Theo các số liệu thực nghiệm, khi tăng góc nghiêng tới 25
0
ữ30
0

0
. .27
31
D
tg tg


=
= 141,2 (mm)
*Góc nghiêng của l ỡi cắt ngang :
Góc là góc hợp bởi hình chiếu của lỡi cắt ngang và hình chiếu của l-
ỡi cắt chính trên mặt phẳng vuông góc với trục mũi khoan. Trị số của góc
ảnh hởng đến chiều dài của lỡi cắt ngang. Trên lỡi cắt ngang góc trớc có giá
trị âm lớn nên lỡi cắt ngang không cắt mà tì lên bề mặt gia công làm cho lực
chiều trục sinh ra rất lớn. Khi tăng góc thì góc trớc trên lỡi cắt ngang càng
âm lớn.
Góc có liên quan mật thiét với góc sau ở vòng ngoài mũi khoan. Với
cùng một góc , ứng với một vị trí nhất định của bề mặt tạo thành mặt sau
của mũi khoan ở cả hai mặt cắt, có một trị số hoàn toàn xác định của góc
do đó ảnh hởng tới chiều dài lỡi cắt ngang.
Góc là một trong những chỉ tiêu đánh giá sự đúng đắn của việc mài
mũi khoan.
Với mũi khoan tiêu chuẩn, theo bảng 38 [33] tập I, góc = 55
0
.
3. Profin dao phay rãnh mũi khoan
Hình dạng đúng của rãnh mũi khoan phụ thuộc chủ yếu vào propin dao
phay và việc gá đặt dao phay khi phay rãnh. Xác định profin dao phay là một
nhiệm vụ phức tạp. Trong sản xuất chúng ta thờng sử dụng dao phay có
profin đợc xác định không phải trên cơ sở thiết kế mà bằng chọn và thực

dao phay cắt trục vào rãnh đã gia
công xong.
Theo bảng 43 [3] có:
B = 20,81; R
1
= 15,81; R
2
= 3,82;
d = 5,03; c= 6,98; K = 11,88;
h = 15,65; g = 11
R
1
R
2
h
9
18,36
d
c
k
B
1
Trục profin
dao phay
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 15 SVTH: Ngọ
Quang Hiệp

=
3
0

- Sai lệch các góc của mũi khoan không vợt quá 2
0
.
- Độ đảo hớng trục của điểm cuối cùng của lỡi cắt không quá 0,03
mm trên toàn bô đờng kính.
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 16 SVTH: Ngọ
Quang Hiệp
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên
phần Ii
xác định dạng sản xuất
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 17 SVTH: Ngọ
Quang Hiệp
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên
A - Đặc điểm và yêu cầu
I./ Đặc điểm
Quy trình công nghệ chế tạo mũi khoan đợc thiết kế trên những
nguyên lý chung của công nghệ chế tạo chi tiết máy (chi tiết dạng trục). Nh-
ng do xuất phát từ điều kiện làm việc nên quy trình công nghệ chế tạo mũi
khoan còn có những đặc điểm riêng.
- Do mũi khoan là dụng cụ cắt nên vật liệu chế tạo đắt và hiếm, thờng
là thép gió hoặc gắn mảnh hợp kim cứng. Vì vậy cần tính lợng d gia công
thật chặt chẽ, phù hợp với dạng sản xuất, để hạ giá thành sản phẩm.
- Dao khoan có quy định chặt chẽ kích thớc đờng kính, độ côn ngợc
(phần định hớng) đặc biệt là độ đồng tâm giữa phần làm việc và phần chuôi,
nên việc chọn chuẩn tinh bắt buộc là chuẩn tinh thống nhất (sử dụng lỗ tâm
và phần vát góc 2 làm chuẩn định vị khi gia công).
- Do yêu cầu độ cứng của phần cắt là 60 ữ 65 HRC, nên bắt buộc phải
có nguyên công nhiệt luyện. Khi nhiệt luyện cần phải nung trong lò có môi
trờng khí bảo vệ nhằm tránh thoát các bon lớp bề mặt. Chế độ nhiệt luyện
phải đợc tính toán kỹ nhằm tránh hiện tợng rạn nứt, cong vênh và phân bố độ

B. xác định dạng sản xuất
Dạng sản xuất là một khái niệm kinh tế kỹ thuật tổng hợp. Nó phản
ánh mối quan hệ qua lại giữa các đặc trng về công nghệ của nhà máy và hình
thức tổ chức sản xuất của nhà máy, nơi sản xuất ra sản phẩm đó.
I./Các dạng sản xuất
1. Dạng sản xuất đơn chiếc
Đặc điểm là sản lợng hàng năm ít, thờng từ vài chục đến 200
chiếc/năm. Sản phẩm không ổn định do chủng loại nhiều, chu kỳ lặp lại
không xác định.
2. Dạng sản xuất hàng loạt
Có sản lợng hàng năm không quá ít, sản phẩm đợc chế tạo thành từng
loạt theo chu kỳ xác định.
3. Dạng sản xuất hàng khối
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 19 SVTH: Ngọ
Quang Hiệp
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên
Có sản lợng lớn, sản phẩm ổn định, trình độ chuyên môn hóa cao.
Dạng sản xuất hàng khối cho phép áp dụng các phơng pháp công nghệ
tiên tiến, có điều kiện cơ khí hóa và tự động hóa sản xuất, tạo điều kiện tổ
chức các đờng dây gia công chuyên môn hóa.
Dạng sản xuát quyết định hớng chọn và thiết kế quy trình công nghệ
chế tạo phù hợp. Bởi ứng với mỗi loại quy trình công nghệ khác nhau thì có
dạng sản xuất khác nhau. Số lợng sản phẩm quyết định việc lựa chọn phơng
pháp gia công để đem lại năng suất, chất lợng và hiệu quả kinh tế là lớn nhất.
Muốn xác định đợc dạng sản xuất phải xác định đợc khối lợng chi tiết
và sản lợng cơ khí. Với chi tiết là mũi khoan xoắn tiêu chuẩn 27 có sản l-
ợng là 10.000 chi tiết/năm ta tiến hành xác định dạng sản xuất.
II./ Xác định dạng sản xuất
Để xác định dạng sản xuất phải xác định sản lợng cơ khí và khối lợng
chi tiết.

Thay vào công thức ta đợc:
N
i
= 10000.
4 4
1
100
+

+
ữ

= 10800 (ct/năm)
2. Xác định khối lợng chi tiết
Khối lợng của chi tiết đợc xác định theo công thức:
G = .V (Kg)
Trong đó:
G: Khối lợng chi tiết (Kg)
: Khối lợng riêng của vật liệu (Kg/dm
3
)
V: Thể tích chi tiết (dm
3
)
Vật liệu chế tạo mũi khoan là thép gió P18, có trọng lợng riêng
=8,75 (Kg/dm
3
).
- Tính một cách gần đúng thể tích chi tiết nh sau:
V = V

D
3
: Đờng kính đầu nhỏ của chuôi côn
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 21 SVTH: Ngọ
Quang Hiệp
185
99
V
1
13
12
V
3
V
4
V
2
trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên
D
TB
=
1 3
24,1 19,1 43,2
21,6
2 2 2
D d+
+
= = =
(mm)
Chiều dài của chuôi côn là 99 mm


Với : D là đơng kính mũi khoan D = 27
L chiều dài mũi khoan
L
1
, L
2
là chiều dài cổ dao và cán dao
L
1
= 99 ; L
2
= 12
V
r
là thể tích rãnh xoắn:
Để tính đợc thể tích rãnh xoắn ta coi nó nh một hình trụ có đờng kính
bằng chiều sâu rãnh xoắn.
d
r
=
0
2
D d
Với d
0
là đờng kính lõi, d
0
= 7 mm
d

2
3,14.(10)
.185
4
= 29059,7 (mm
2
)
V
4
=
2
.
(305 99 12) 29059,7 82016
4
D


(mm
2
)
V = V
1
+ V
2
+ V
3
+ V
4
= 1961,6 + 31513,5 + 5645 + 82016
= 121335,6 (mm

Thép đợc cán nhiều lần do vậy cơ tính cao, có khả năng chịu uốn xoắn
tốt, nhng sai số kích thớc khá lớn. Do chất lợng thép tốt nên thờng đợc chế
tạo các loại chi tiết họ trục có đờng kính trung bình. Gia công phôi bằng ph-
ơng pháp này cho năng suất cao, giá thành hạ, thích hợp với sản xuất hàng
loạt.
4. Phôi kéo nguội
Phơng pháp này cho cơ tính thép tốt, phôi có độ chính xác cao, thờng
đợc sử dụng trong dạng sản xuất loạt lớn.
* Kết luận
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp 25 SVTH: Ngọ
Quang Hiệp