BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP

2TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI
Bộ môn GCVL và DCCN

Họ và tên: Vũ Ngọc Phúc
Lớp: Kỹ thuật cơ khí 01 – K60

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC
THIẾT KẾ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP
1. Thiết kế dao tiện định hình để gia cơng chi tiết như hình vẽ. Vật liệu chi tiết
CT45 có 𝜎𝑏 = 750𝑀𝑝𝑎(≈ 75𝐾𝐺/𝑚𝑚2 )
Pa
1
2
3
4
5
6

L1
20
22
21
20
21
18

L2
12
10
12
10

12
10

L3
28
30
28
32
30
30

L 4 Ø1
10 22
10 20
10 21
10 24
10 26
10 30

Ø2
50
52
54
56
50
52

R
20
21

22
24
26
20

2. Thiết kế dao chuốt lỗ then hoa có chiều dài lỗ chuốt L=25mm, các kích thước
khác theo bảng dưới. Vật liệu làm chi tiết có lỗ then hoa CT45 𝜎𝑏 = 750𝑀𝑝𝑎 (≈
75𝐾𝐺/𝑚𝑚2 )
P/a
Kích thước then hoa lắp ghép
H7 F8
1
D-8x36x40
x7
f7
f7
H7 F8
2
D-8x42x46
x9
f7
f7
H7 F8
3
D-8x46x50
x9
f7
f7
H7
F8

4
D-8x52x58
x10
f7
f7
H7
F8
5
D-8x56x62
x10
f7
f7
3. Thiết kế dao phay đĩa modul để gia cơng bánh răng bằng CT45 có 𝜎𝑏 =
750𝑀𝑝𝑎(≈ 75𝐾𝐺/𝑚𝑚2 ), theo bộ 8 con dao, góc ăn khớp 𝛼0 = 20𝑜 , hệ số dịch
chỉnh 𝜉 = 0
P/a
1
2
3
4
5
m
4
5
6
7
8
Z
21÷25 26÷34
35÷54 26÷34 35÷54

Hà Nội, ngày tháng năm 2019
Người hướng dẫn: T.S Trần Xuân Thái


MỤC LỤC
PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH.................................................... 2
1.1 Yêu cầu đề bài .............................................................................................. 2
1.2 Phân tích chi tiết để chọn kiểu dao .............................................................. 2
1.3 Cách gá dao .................................................................................................. 3
1.4 Thiết kế dao .................................................................................................. 3
1.4.1 Chọn điểm cơ sở..................................................................................... 3
1.4.2 Chọn góc trước γ, góc sau α .................................................................. 4
1.4.3 Tính tốn chiều cao profile dao ............................................................. 4
1.4.4 Kết cấu dao ............................................................................................ 8
1.5 Điều kiện kỹ thuật của dao......................................................................... 10
1.6 Bản vẽ chế tạo dao tiện định hình .............................................................. 11
PHẦN II: THIẾT KẾ DAO CHUỐT .................................................................. 12
2.1 Yêu cầu đề bài ............................................................................................ 12
2.2 Sơ đồ chuốt................................................................................................. 12
2.3 Vật liệu và cấu tạo dao chuốt ..................................................................... 13
2.4 Thiết kế dao ................................................................................................ 13
2.4.1 Phần răng cắt và răng sửa đúng ......................................................... 13
2.4.2 Lượng dư gia công ............................................................................... 14
2.4.3 Kết cấu răng và rãnh ........................................................................... 14
2.4.4 Số răng và đường kính dao chuốt ........................................................ 17
2.4.5 Kiểm nghiệm bền dao chuốt................................................................. 18
2.4.6 Phần đầu dao ....................................................................................... 19
2.4.7 Phần định hướng phía trước ................................................................ 20
2.4.8 Phần dẫn hướng phía sau .................................................................... 21
2.4.9 Chiều dài dao ....................................................................................... 21

2.4.10 Lỗ tâm ................................................................................................ 21
2.5 Điều kiện kỹ thuật của dao......................................................................... 21
2.6 Bản vẽ chế tạo dao chuốt lỗ then hoa ........................................................ 22
PHẦN III: THIẾT KẾ DAO PHAY ĐĨA MODULE ......................................... 23
3.1 Yêu cầu đề bài ............................................................................................ 23


3.2 Xác định các thơng số hình học của dao .................................................... 23
3.3 Thiết kế dao ................................................................................................ 23
3.3.1 Tính tốn profile dao phay đĩa module................................................ 23
3.3.2 Chọn các kích thước kết cấu dao phay đĩa module ............................. 26
3.4 Điều kiện kỹ thuật của dao......................................................................... 26
3.5 Thiết kế dưỡng ........................................................................................... 26
3.6 Bản vẽ chế tạo của dao ............................................................................... 27
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................ 28


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4

Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 3.1
Hình 3.2

Hình dạng chi tiết cần gia cơng
Cấu tạo chi tiết cần gia cơng
Chia điểm trên cung trịn R
Sơ đồ tính tốn các thơng số profile dao
Kích thước cơ bản của dao
Các kích thước phần phụ
Profile dao trong tiết diện trùng mặt trước
Profile dao trong tiết diện vng góc mặt sau
Thông số lỗ then hoa
Sơ đồ chuốt
Cấu tạo dao chuốt
Dạng răng và rãnh trog tiết diện chiều trục
Mặt cắt ngang dao chuốt lỗ then hoa
Cấu tạo phần đầu dao chuốt
Dẫn hướng phía trước dao chuốt lỗ then hoa
Lỗ tâm
Sơ đồ tính tốn profile bánh răng thân khai
Đường thân khai của đường tròn

2
3
4
5

8
9
10
10
12
12
13
15
17
20
20
21
24
24


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

PHẦN I: THIẾT KẾ DAO TIỆN ĐỊNH HÌNH
Nhiệm vụ cơ bản của quá trình thiết kế dao tiện định hình được tiến
hành theo trình tự sau:
- Phân tích hình dạng, độ chính xác yêu cầu của chi tiết để chọn kiểu
dao cho phù hợp.
- Chọn góc độ dao.
- Chọn điểm cơ sở để tính tốn chiều cao profile dao.
- Thiết kế kết cấu dao.
1.1 Yêu cầu đề bài
Thiết kế dao tiện định hình với các yêu cầu sau:

- Vật liệu gia cơng: Phơi thép CT45 có 𝜎𝑏 = 750𝑀𝑝𝑎(≈ 75𝐾𝐺/𝑚𝑚2 )
- Hình dạng chi tiết:

Hình 1.1: Hình dạng chi tiết cần gia cơng
1.2 Phân tích chi tiết để chọn kiểu dao
Chi tiết có dạng mặt trụ trịn xoay trên đó bao gồm các mặt cơn, mặt trụ và
mặt cong cho nên ta chọn dao tiện định hình lăng trụ chứ khơng chọn dao trịn,
tuy khó chế tạo nhưng nó có các ưu điểm sau :
+ Độ cứng vững cao hơn, chính xác hơn.
+ Tránh được sai số loại 2 (sai số do nội tại dao tròn)
+ Việc mài sắc lại đơn giản hơn (chỉ mài theo mặt phẳng song song với
mặt trước cũ)
Dựa vào cơ tính của vật liệu gia công ta chọn vật liệu làm dao là thép gió
P18 vì
+ Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62÷65 HRC.
+ Tính cứng nóng cao, chống mài mịn rất tốt
SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

2


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xn Thái

+ Tính cơng nghệ rất tốt, cắt gọt ở tốc độ cao.
+ Được sử dụng rất phổ biến.
1.3 Cách gá dao
Dạng bề mặt của chi tiết cần gia công có cấu tạo như hình:

Hình 1.2: Cấu tạo của chi tiết cần gia cơng
Chi tiết có profile dạng cơn ở đoạn 1 − 2 . Khi gia công, chi tiết quay quanh
trục của nó và lưỡi cắt sẽ cắt ra bề mặt chi tiết. Trong chuyển động tương đối, bề
mặt côn 1 − 2 của chi tiết được coi như do lưỡi cắt là đoạn thẳng nằm trong mặt
trước T-T quay quanh trục tạo thành. Vì có góc trước γ nên mặt trước T-T không
đi qua trục chi tiết (trục quay). Do đó biên dạng của chi tiết tạo thành có dạng mặt
hyperboloid trịn xoay và do đó gây ra sai số ∆1 so với bề mặt côn yêu cầu 1 − 2.
Để khử sai số ∆1 ta có thể sử dụng dao tiện định hình gá nâng nhưng khi đó
do tồn tại mặt cong 3 − 4 nên ta phải chế tạo 2 con dao để tiến hành gia cơng chi
tiết. Do đó sẽ gây nên sự phức tạp khi gia công và thiết kế dao.
Từ yêu cầu độ chính xác của loạt chi tiết khơng cần cao q, ta chọn thiết kế
dao tiện định hình gá thẳng để gia công loạt chi tiết này.
1.4 Thiết kế dao
1.4.1 Chọn điểm cơ sở
Để tiện cho việc tính tốn ta chọn điểm cơ sở theo nguyên tắc : điểm cơ sở
là điểm nằm ngang tâm chi tiết, gần tâm chi tiết nhất (xa chuẩn kẹp dao nhất).
Vậy ta chọn điểm cơ sở là điểm 1 như trên hình 1.3.
Tại điểm cơ sở 1, dao có góc trước γ, góc sau α.
Để tiện cho việc tính tốn ta chia cung trịn R thành 7 điểm như sau:

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

3


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xn Thái

Hình 1.3: Chia điểm trên cung trịn R

𝛽

𝐿3
2

7

𝑠𝑖𝑛 2 = 𝑅 = 11 => 𝛽=79,0424°
Với :

𝛥𝛽 =

𝛽
6

=

79,04 𝑜
6

= 13,17𝑜

1.4.2 Chọn góc trước γ, góc sau α
Với vật liệu gia công là thép C45 𝜎𝑏 = 750𝑀𝑝𝑎(≈ 75𝐾𝐺/𝑚𝑚2 ), tra theo
bảng 3.1 trong 16 ta chọn: góc trước 𝛾 = 20𝑜 , góc sau 𝛼 = 12𝑜
1.4.3 Tính tốn chiều cao profile dao
Sơ đồ tính tốn các thơng số profile dao tại 1 điểm i bất kỳ trên lưỡi cắt được
biểu diễn như sau:

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

4


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xn Thái

Hình 1.4: Sơ đồ tính tốn các thơng số profile dao
SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

5


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

Xét điểm i bất kỳ trên profin chi tiết ta có điểm i’ tương tứng trên profin dao :
Gọi chiều cao profin của dao tại điểm i’ là hi
a) Xây dựng công thức xác định profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước
(τi )
Thiết lập hệ tọa độ (1lτ) với:
+ Trục l song song với đường tâm chi tiết
+ Trục τ vng góc với l và nằm trong mặt trước của dao
Với mỗi điểm i trên chi tiết cho ta điểm i’ trên profile dao nên ta có tọa độ
của i’ là:
𝑙 = 𝑙𝑖
{ 𝑖′
𝜏𝑖′ =?

τi’ : Chiều cao profile dao tại điểm i’ trong tiết diện trùng mặt trước.
Từ sơ đồ tính ta có:
𝜏𝑖 = 𝐶𝑖 − 𝐵
𝐵 = 𝑟1 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾
𝐶𝑖 = 𝑟𝑖 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖
𝐴 = 𝑟𝑖 . 𝑠𝑖𝑛 𝛾𝑖 = 𝑟1 . 𝑠𝑖𝑛 𝛾
𝑟
 𝑠𝑖𝑛 𝛾𝑖 = 1 . 𝑠𝑖𝑛 𝛾
𝑟𝑖

𝑟

 𝛾𝑖 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 1 . 𝑠𝑖𝑛 𝛾)
𝑟𝑖
𝑟1

 𝜏𝑖 = 𝑟𝑖 . 𝑐𝑜𝑠 [𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( . 𝑠𝑖𝑛 𝛾)] − 𝑟1 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾
𝑟𝑖

b) Xây dựng công thức xác định profile dao trong tiết diện vng góc với mặt sau
(hi )
Thiết lập hệ tọa độ (1lh) với:
+ Trục l song song với đường tâm chi tiết
+ Trục h vng góc với l và vng góc với mặt sau của dao
Với mỗi điểm i trên chi tiết cho ta điểm i’ trên profile dao nên ta có tọa độ
của i’ là:
𝑙 = 𝑙𝑖
{ 𝑖′
ℎ𝑖′ =?
hi’ : Chiều cao profile dao tại điểm i’ trong tiết diện vng góc với mặt

sau.
Từ sơ đồ tính ta có:
ℎ𝑖 ′ = 𝜏𝑖 . 𝑠𝑖𝑛 𝛽
ℎ𝑖 = 𝜏𝑖 . 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾)
𝑟

 ℎ𝑖 = {𝑟𝑖 . 𝑐𝑜𝑠 [𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( 1 . 𝑠𝑖𝑛 𝛾)] − 𝑟1 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾} . 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾)
𝑟𝑖

c) Tính tốn profile dao tại các điểm
❖ Tại điểm 1:
𝑟1 = 10,5𝑚𝑚
SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

6


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp
GVHD: TS. Trần Xuân Thái
𝑟1
𝛾1 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( . 𝑠𝑖𝑛 𝛾) = 𝛾 = 20𝑜
𝑟1
𝐶1 = 𝑟1 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 = 10,5. 𝑐𝑜𝑠( 20𝑜 ) = 9,8668(𝑚𝑚)
𝜏1 = 𝑟1 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾 − 𝑟1 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾 = 0
ℎ1 = 𝜏1 . 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) = 0
❖ Tại điểm 2, 3, 9, 10:
𝑟2 = 𝑟3 = 𝑟9 = 𝑟10 = 27(𝑚𝑚)
𝑟1
10,5
𝛾2 = 𝛾3 = 𝛾9 = 𝛾10 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( . 𝑠𝑖𝑛 𝛾) = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (

. 𝑠𝑖𝑛20𝑜 )
𝑟2
27
= 7,64°
𝐶2 = 𝐶3 = 𝐶9 = 𝐶10 = 𝑟𝑖 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 = 27. 𝑐𝑜𝑠( 7,64𝑜 ) = 26,7601(𝑚𝑚)
𝜏2 = 𝜏3 = 𝜏9 = 𝜏10 = 𝑟𝑖 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 − 𝑟1 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾
 𝜏2 = 𝜏3 = 𝜏9 = 𝜏10 = 27. 𝑐𝑜𝑠( 7,64𝑜 ) − 10,5. 𝑐𝑜𝑠( 20𝑜 ) =
16,8935(𝑚𝑚)
ℎ2 = ℎ3 = ℎ9 = ℎ10 = 𝜏𝑖 . 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) = 16,8935. 𝑐𝑜𝑠32𝑜 =
14,3265(𝑚𝑚)
❖ Tại điểm 4, 8:
𝑟4 = 𝑟8 = 25,3235(𝑚𝑚)
𝑟1
10,5
𝛾4 = 𝛾8 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( . 𝑠𝑖𝑛 𝛾) = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (
. 𝑠𝑖𝑛20𝑜 ) = 8,15𝑜
𝑟4
25,3235
𝐶4 = 𝐶8 = 𝑟4 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 = 25,3532. 𝑐𝑜𝑠( 8,15𝑜 ) = 25,0970(𝑚𝑚)
𝜏4 = 𝜏8 = 𝑟4 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾4 − 𝑟1 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾 = 25,3532. cos(8,15°) −
10,5. cos (20°) = 15,2303(𝑚𝑚)
ℎ4 = ℎ8 = 𝜏4 . 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) = 12,9161(𝑚𝑚)
❖ Tại điểm 5, 7:
𝑟5 = 𝑟7 = 23,6470(𝑚𝑚)
𝑟1
10,5
𝛾5 = 𝛾7 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( . 𝑠𝑖𝑛 𝛾) = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (
. 𝑠𝑖𝑛20𝑜 ) = 8,74𝑜
𝑟5
23,6470

𝐶5 = 𝐶7 = 𝑟5 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾𝑖 = 23,6470. 𝑐𝑜𝑠( 8,74𝑜 ) = 23,3727(𝑚𝑚)
𝜏5 = 𝜏7 = 𝑟5 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾5 − 𝑟1 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾 = 23,6470. cos(8,74°) −
10,5. cos (20°) = 13,5056(𝑚𝑚)
ℎ5 = ℎ7 = 𝜏5 . 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) = 11,4534(𝑚𝑚)
❖ Tại điểm 6:
𝑟6 = 21,9706(𝑚𝑚)
𝑟1
10,5
𝛾6 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 ( . 𝑠𝑖𝑛 𝛾) = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 (
. 𝑠𝑖𝑛20𝑜 ) = 9,41𝑜
𝑟6
21,9706
𝐶6 = 𝑟6 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾6 = 21,9706. 𝑐𝑜𝑠( 9,41𝑜 ) = 21,6751(𝑚𝑚)
𝜏6 = 𝑟6 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾6 − 𝑟1 . 𝑐𝑜𝑠 𝛾 = 21,9706. cos(9,41°) − 10,5. cos(20°)
= 11,8081(𝑚𝑚)
SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

7


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

ℎ6 = 𝜏6 . 𝑐𝑜𝑠( 𝛼 + 𝛾) = 10,0139(𝑚𝑚)
Ta có bảng tính tốn profile dao như sau:
A
Điểm ri (mm)
γi
sinγi

Ci (mm) τi (mm)
(mm)
1
10,5
20
0,3420 9,8668
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10

27
27
25,3235
23,6470
3,5912
21,9706
23,6470
25,3235
27
27

7,64
7,64

8,15
8,74
9,41
8,74
8,15
7,64
7,64

0,1329
0,1329
0,1418
0,1520
0,1635
0,520
0,1418
0,1329
0,1329

26,7601
26,7601
25,0970
23,3727
21,6751
23,3727
25,0970
26,7601
26,7601

16,8935
16,8935

15,2303
13,5056
11,8081
13,5056
15,2303
16,8935
16,8935

hi (mm)
0
16,8935
16,8935
12,9161
11,4534
10,0139
11,4534
12,9161
16,8935
16,8935

1.4.4 Kết cấu dao
Chiều sâu cắt lớn nhất của chi tiết:
𝑑𝑚𝑎𝑥 − 𝑑𝑚𝑖𝑛 54 − 21
𝑡𝑚𝑎𝑥 =
=
= 16,5(𝑚𝑚)
2
2
dmax , dmin : đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của chi tiết
Dựa vào chiều sâu cắt lớn nhất tmax = 16,5 mm, tra bảng 3.2[1] ta được kích

thước cơ bản của dao: (mm)
B = 35
H = 90
E = 10
A = 40
F = 25
r = 1,0
d = 10
M = 55,77

Hình 1.5: Kích thước cơ bản của dao

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

8


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

Chiều rộng lưỡi cắt :
Phần phụ profin của dụng cụ có kích thước như trên hình:

Hình 1.6: Các kích thước phần phụ
Chọn kích thước của phần phụ như sau:
b = 1 mm
g: Chiều rộng lưỡi dao cắt đứt, g = 2 mm
f: Chiều rộng vát của chi tiết, f = 1 mm
c = f + g + 1 = 4 mm

𝜑1 = 45𝑜 ; 𝜑 = 45𝑜
𝑑 = (𝑐 − 𝑔) . 𝑡𝑎𝑛 𝜑1 + 2 = (4 − 2). 𝑡𝑎𝑛 4 5𝑜 + 2 = 4𝑚𝑚
Chiều rộng toàn bộ dao :
L = Lc + b + g + f + c + d = 71 + 1 + 2 + 1 + 4 + 4 = 83 mm
a) Profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

9


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

li

τi
Hình 1.7: Profile dao trong tiết diện trùng với mặt trước
b) Profile dao trong tiết diện vng góc với mặt sau

li

hi
Hình 1.8: Profile dao trong tiết diện vng góc với mặt sau
e1.5 Điều kiện kỹ thuật của dao
Vật liệu : Thép gió P18
Độ cứng sau nhiệt luyện : HRC=62 65
Độ nhám bề mặt :
- Mặt trước : Ra = 0,32m

- Mặt sau : Ra = 0,63m
- Mặt tựa thân dao: Ra = 0,63 m
SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

10


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

Sai lệch các góc :
- Sai lệch góc trước : 𝛾 = 20𝑜 ± 1𝑜
- Sai lệch góc sau : 𝛼 = 12𝑜 ± 1𝑜
- Sai lệch góc sắc : 𝛽 ± 30′
1.6 Bản vẽ chế tạo dao tiện định hình

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

11


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

PHẦN II: THIẾT KẾ DAO CHUỐT
Nhiệm vụ cơ bản của quá trình thiết kế dao chuốt được tiến hành theo
trình tự sau:
- Phân tích hình dạng, độ chính xác yêu cầu của chi tiết để chọn kiểu

dao cho phù hợp.
- Chọn vật liệu làm dao.
- Thiết kế kết cấu dao.
2.1 Yêu cầu đề bài
Thiết kế dao chuốt lỗ then hoa có thơng số như sau:
H7 F8
D-8x46x50
x9
f7
f7
- Chiều dài lỗ chuốt: L = 25 mm
- Định tâm theo đường kính ngồi
- Số răng: Z = 8
- Đường kính trong: d = 46 mm
- Đường kính ngồi: D = 50 mm
- Lắp ghép theo yếu tố định tâm theo H7/f7
- Cấp chính xác gia cơng cần đạt H7
- Chiều rộng then: b = 9
- Vật liệu chế tạo: Thép 45

Hình 2.1: Thông số lỗ then hoa
2.2 Sơ đồ chuốt
Khi chuốt lỗ then hoa thường dùng dao chuốt kéo khi đó lực sẽ tác dụng vào
đui dao và kéo nó.

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

12

Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

Hình 2.2: Sơ đồ chuốt
2.3 Vật liệu và cấu tạo dao chuốt
Dao chuốt kéo thường được chế tạo từ hai loại vật liệu. Phần cán dao được
làm bằng thép kết cấu C45. Từ phần định hướng trở về sau được làm bằng thép
gió P18.
Dao chuốt được chia thành 5 phần lớn. Phần đầu dao gồm đầu kẹp, cổ dao,
côn chuyển tiếp. Phần răng dao gồm răng cắt thô, răng cắt tinh, răng sửa đúng.
Phần định hướng phía trước, phần định hướng phía sau và phần đỡ giúp tăng cứng
vững của dao khi gia công.
Phần răng là quan trọng nhất của dao chuốt, nó được thiết kế trước làm cơ
sở cho các phần khác. Thiết kế phần răng gồm xác định dạng profile răng, kích
thước răng, số lượng mỗi dạng răng, đường kính các răng, ...

Hình 2.3: Cấu tạo dao chuốt
2.4 Thiết kế dao
2.4.1 Phần răng cắt và răng sửa đúng
Ở dao chuốt, răng sau cao hơn răng trước 1 lượng Sz được gọi là lượng nâng
dao. Lượng nâng thay cho bước tiến dao.
Trên phần răng cắt thô, các răng có lượng nâng bằng nhau. Trên răng cắt tinh,
lượng nâng giảm dần. Trên răng sửa đúng lượng nâng bằng 0.
Với lỗ then hoa thường, vật liệu là thép cacbon C45 tra bảng 5.2[1], ta chọn
được lượng nâng của răng cắt thô Sz = 0,06 mm.
Sau răng cắt thô là răng cắt tinh, số răng cắt tinh chọn là 3 răng với lượng
nâng lần lượt là:
Sztinh 1 = 0,8.Sz = 0,8.0,06 = 0,048 mm
Sztinh 2 = 0,6.Sz = 0,6.0,06 = 0,036 mm

Sztinh 3 = 0,4.Sz = 0,4.0,06 = 0,024 mm
 Atinh = 0,048 + 0,036 + 0,024 = 0,108 mm
SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

13


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

Sau răng cắt tinh cuối cùng là răng sửa đúng, đường kính của các răng sửa
đúng bằng đường kính của răng cắt tinh cuối cùng, lượng nâng răng bằng 0.
2.4.2 Lượng dư gia cơng
Ta có lượng dư gia cơng được tính theo cơng thức:
𝐷 −𝑑
A= max 𝑚𝑖𝑛
2
Trong đó: Dmax – Đường kính lớn nhất của lỗ sau khi chuốt
dmin – Đường kính lỗ trước khi gia cơng
Ta có:
Với Ø50H7 tra bảng 1 trang 133[3] ta được Dmax = Ø50,025 mm
dmin = 46 mm.
𝐴

=

𝐷max −𝑑𝑚𝑖𝑛
2

=

50,025−46
2

= 2,0125 mm

Lượng dư cho các răng cắt tinh và cắt thô được gọi là lượng dư tinh và lượng
dư thô.
- Lượng dư tinh: Atinh = 0,108 mm
- Lượng dư thô: Athô = A – Atinh = 2,0125 – 0,108 = 1,9045 mm
2.4.3 Kết cấu răng và rãnh
Kết cấu răng và rãnh là phần quan trọng của dao chuốt. Răng và rãnh được
thiết kế sao cho dao đủ bền, răng đủ bền, đủ không gian chứa phoi, tuổi bền và
tuổi thọ của dao lớn và dễ chế tạo.
a) Profile dọc trục
Hình dạng răng và rãnh cần phải đảm bảo các u cầu sau:
- Thơng số hình học của răng phải đảm bảo tuổi bền tối đa.
- Răng dao phải đảm bảo được số lần mài lại tối đa.
- Răng phải đủ bền để không bị gãy trước tác dụng của momen uốn trong
quá trình cắt.
- Rãnh giữa các răng phải có hình dạng và kích thước sao cho khi cắt ra phoi
dễ dàng theo mặt trước, cuốn xoắn đều và nằm gọn trong rãnh.
Với vật liêu gia công là thép 45, được sử dụng rất phổ biến, được dùng chế
tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập tương đối cao mà bề mặt có thể bị mài
mịn như trục, bánh răng... để có cơ tính cao cần nhiệt luyện (tơi+ram cao). Khi
chuốt vật liệu dẻo như chuốt thép thường tạo ra phoi dày. Vì vậy rãnh được thiết
kế có dạng lưng cong (có 2 cung tròn nối tiếp) để phoi dễ cuốn.

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

14


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

Hình 2.4: Dạng răng và rãnh trong tiết diện chiều trục
Trong đó:
t – Bước răng
h – Chiều cao rãnh
f – Cạnh viền
b – Chiều rộng lưng răng
r, R – Bán kính rãnh
α – Góc sau
γ – Góc trước
Xác định giá trị của các thông số:
❖ Răng cắt thô:
Bước răng t và chiều sâu rãnh được tính tốn thiết kế sao cho đủ khơng gian
chứa phoi, rãnh có diện tích là:
𝐹𝑅 = 𝐾. 𝐿. 𝑆𝑧
Trong đó:
L – Chiều dài của chi tiết.
Sz – Lượng nâng răng
Tra bảng 5.4 – [1] ta được K = 3,5
Như vậy: 𝐹𝑅 = 𝐾. 𝐿. 𝑆𝑧 = 3,5.25.0,06 = 5,25 mm2
Ta có: ℎ ≥ 1,13. √𝐾. 𝑆𝑧 . 𝐿 = 1,13. √5,25 = 2,59 mm
Lấy chiều rộng then theo tiêu chuẩn: h = 3
Các thông số khác được tính theo kinh nghiệm như sau:

t = (2,5 ÷ 2,8).h = 7,5 ÷ 8,4 Chọn t = 8
r = (0,5 ÷ 0,55).h = 1,5 ÷ 1,65 Chọn r = 1,5
b = (0,3 ÷ 0,4).t = 2,4 ÷ 3,2 Chọn b = 3
R = (0,65 ÷ 0,8).t = 5,2 ÷ 6,4 Chọn R = 6
Góc trước γ được chọn theo vật liệu gia công, tra bảng 5.5[1] được γ = 12°
Góc sau của dao chuốt được chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường
kính sau mỗi lần mài lại. Góc sau được chọn: α = 3o
❖ Răng cắt tinh:
Bước răng t và chiều sâu rãnh được tính tốn thiết kế sao cho đủ khơng gian
chứa phoi, rãnh có diện tích là:
𝐹𝑅 = 𝐾. 𝐿. 𝑆𝑧

Trong đó:
L – Chiều dài của chi tiết.
Sz – Lượng nâng răng
Tra bảng 5.4 – [1] ta được K = 3,5
Như vậy: 𝐹𝑅 = 𝐾. 𝐿. 𝑆𝑧 = 3,5.25.0,048 = 4,2 mm2
Ta có: ℎ ≥ 1,13. √𝐾. 𝑆𝑧 . 𝐿 = 1,13. √4,2 = 2,32 mm
Lấy chiều rộng then theo tiêu chuẩn: h = 2,5
Các thơng số khác được tính theo kinh nghiệm như sau:
t = (2,5 ÷ 2,8).h = 6,25 ÷ 7 Chọn t = 7
SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

15


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

r = (0,5 ÷ 0,55).h = 1,25 ÷ 1,375 Chọn r = 1,5
b = (0,3 ÷ 0,4).t = 2,1 ÷ 2,8 Chọn b = 2,5
R = (0,65 ÷ 0,8).t = 4,55 ÷ 5,6 Chọn R = 5
Góc trước γ được chọn theo vật liệu gia công, tra bảng 5.5[1] được γ = 12°
Góc sau của dao chuốt được chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường
kính sau mỗi lần mài lại. Góc sau được chọn: α = 2o
❖ Răng sửa đúng:
Bước răng t và chiều sâu rãnh được tính tốn thiết kế sao cho đủ khơng gian
chứa phoi, rãnh có diện tích là:
𝐹𝑅 = 𝐾. 𝐿. 𝑆𝑧

Trong đó:
L – Chiều dài của chi tiết.
Sz – Lượng nâng răng
Tra bảng 5.4 – [1] ta được K = 3,5
Như vậy: 𝐹𝑅 = 𝐾. 𝐿. 𝑆𝑧 = 3,5.25.0,024 = 2,1 mm2
Ta có: ℎ ≥ 1,13. √𝐾. 𝑆𝑧 . 𝐿 = 1,13. √2,1 = 1,64 mm
Lấy chiều rộng then theo tiêu chuẩn: h = 2
Các thơng số khác được tính theo kinh nghiệm như sau:
t = (2,5 ÷ 2,8).h = 5,0 ÷ 5,6 Chọn t = 5
r = (0,5 ÷ 0,55).h = 1,0 ÷ 1,1 Chọn r = 1
b = (0,3 ÷ 0,4).t = 1,5 ÷ 2,0 Chọn b = 2,0
R = (0,65 ÷ 0,8).t = 3,25 ÷ 4,00 Chọn R = 4,0
Góc trước γ được chọn theo vật liệu gia cơng, tra bảng 5.5[1] được γ = 12°
Góc sau của dao chuốt được chọn rất nhỏ để hạn chế hiện tượng giảm đường
kính sau mỗi lần mài lại. Góc sau được chọn: α = 1o
b) Profile trong tiết diện vuông góc với trục
Để làm giảm ma sát giữa lưỡi cắt với thành lỗ then hoa người ta thiết kế cạnh
viền f với góc nghiêng phụ 𝜙1 (trị số f = 0,8 ÷1 mm, 𝜑1 = 2𝑜 )
Để giảm ma sát trong q trình cắt thì đường kính đáy trượt được chọn nhỏ

hơn đường kính phần định hướng phía trước 1mm
Để thoát đá khi mài cạnh viền f của lưỡi cắt phụ thì chân răng có rãnh thốt
đá với bán kính lượn r = 0,5mm có tâm nằm trên đường kính đáy trượt.

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

16


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

Hình 2.5: Mặt cắt ngang dao chuốt lỗ then hoa
Răng dao chuốt
2.4.4 Số răng và đường kính dao chuốt
a) Số răng của dao chuốt
- Số răng cắt thô: Zthô
Ta có:
𝐴
𝐴−𝐴
2,0125−0,108
𝑍𝑡ℎ = [ 𝑡ℎ] + 1 = [ 𝑡𝑖𝑛ℎ] + 1 = [
] + 1 = 45
Gọi 𝑞 = {

𝐴𝑡ℎ
𝑆𝑧

𝑆𝑧

} . 𝑆𝑧 = {

1,9045
0,06

𝑆𝑧

0,06

} . 0,06 = 0,0445 > 0,015 nên ta lấy thêm 1

răng cắt thô nữa.
 Zthô = 45 + 1 = 46.
- Số răng cắt tinh: Ztinh = 3 răng
- Số răng sửa đúng: Zsđ = 5 răng
- Số răng lớn nhất đồng thời tham gia cắt:
𝐿
25
𝑍0 = + 1 = + 1 = 4
𝑡
8
L – Chiều dài chi tiết gia công
t – Bước răng thô
Để dao định hướng tốt và khơng q tải thì số răng đồng thời tham gia cắt
nằm trong khoảng 3 ÷ 8 răng  thỏa mãn yêu cầu với Z0 = 4 răng
b) Đường kính các răng dao chuốt
Với răng cắt thơ:
Do q = 0,0445 > 0,015 nên
D1 = Dmin = 46 mm

D2 = D1 + 2.q = 46 + 2.0,0445 = 46,089
𝐷𝑖 =Di-1 +2.q với i = 3 ÷ 50

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

17


Đồ án Thiết kế dụng cụ cơng nghiệp
Vậy ta có bảng tổng kết:
Loại răng STT răng Đường kính

GVHD: TS. Trần Xn Thái
Loại răng

STT
răng
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42

43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54

Đường kính

1
46
48,581
2
46,089
48,670
3
46,178
48,759
4
46,267
48,848
5
46,356
48,937

6
46,445
49,026
7
46,534
49,115
8
46,623
49,204
9
46,712
49,293
10
46,801
49,382
11
46,890
49,471
12
46,979
49,560
13
47,068
49,649
14
47,157
49,738
Răng cắt
15
47,246

49,827
thơ
16
47,335
49,916
17
47,424
50,005
18
Răng cắt
47,513
50,025
tinh
19
47,602
50,025
20
47,691
50,025
21
Răng sửa
47,780
50,025
đúng
22
50,025
47,869
23
61,982
47,958

24
62,030
48,047
25
62,030
48,136
26
48,225
27
48,314
28
48,403
29
48,492
2.4.5 Kiểm nghiệm bền dao chuốt
Sơ đồ lực tác dụng: mỗi răng cắt của dao chịu 2 lực thành phần tác dụng.
Thành phần hướng kính Py hướng vào tâm dao. Tổng hợp các lực Py của các răng
sẽ triệt tiêu, thành phần dọc trục Pz song song với trục chi tiết. Tổng hợp các lực
chiều trục Pz sẽ là lực chiều trục P tác dụng lên tâm dao.
Lực cắt Pz tác dụng lên mỗi răng có thể làm mẻ răng. Song trường hợp này
ít xảy ra. Lực tổng hợp P dễ làm dao đứt ở tiết diện đáy răng đầu tiên. Điều kiện
bền kéo xác định ở mặt cắt đáy răng đầu tiên:
SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

18


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp
𝜎𝑏𝑘 =

𝑃max
𝐹

=

4𝑃
𝜋.𝐷12

GVHD: TS. Trần Xn Thái

≤ [𝜎𝑏𝑘 ]

Trong đó: D1 – đường kính đáy răng đầu tiên
D1 = dmin – 2.h = 46 – 2.3 = 40 (mm)
Pmax – lực kéo lớn nhất tác dụng lên dao chuốt:
𝑃𝑝𝑧𝑥 0
𝛾𝑛

𝑚 𝑚𝑎𝑥

Với:
- Cp – hằng số phụ thuộc vào hình dáng của dao chuốt, vật liệu của chi
tiết gia công.
Với vật liệu là thép 45 ta tra bảng (5.9) ta có Cp = 2300 N/mm
- K – hệ số hiệu chỉnh ma sát khi cắt
Tra bảng (5.10) ta có KƔ = 0,93; Kn=1; Km=1
- B – tổng chiều dài lưỡi cắt trên vành răng.
B = b.Z = 9.8 = 72 mm
- Z0 – Số răng cùng cắt Z0= 4
 𝑃 = 2300.0,060,85 . 72.4.0,93.1.1 = 62005𝑁

 𝜎𝑏𝑘 =

𝑃max
𝐹

=

4𝑃
𝜋.𝐷12

=

4.62005
𝜋.402

= 49,34 ≤ [𝜎𝑏𝑘 ] = 200𝑁/𝑚𝑚2

Vậy dao thỏa mãn điều kiện bền
2.4.6 Phần đầu dao
Phần đầu dao bao gồm đầu kẹp, cổ dao, côn chuyển tiếp.
a) Phần đầu kẹp
Phần đầu kẹp được tiêu chuẩn hóa, để chọn được kích thước hợp lý, phần
đầu kẹp được xác định theo điều kiện bền kéo:
𝑃max
4𝑃
𝑘
𝜎𝑏𝑘 =
=
2 ≤ [𝜎𝑏 ]
′

𝐹
𝜋. 𝐷 1
Trong đó:
Pmax: lực kéo lớn nhất tác dụng lên dao chuốt. Pmax = 62005 N
[𝜎𝑏𝑘 ] : giới hạn bền kéo của thép 45; [𝜎𝑏𝑘 ]=200 N/mm2
𝐷1′ ≥ √

4.𝑃
𝜋.𝜎𝑏𝑘

=√

4.62005
𝜋.200

= 20𝑚𝑚

Tra bảng 5.13 ta có kích thước phần đầu dao:
D1
D’1
d
f
a
a1
45
34
5
8
20
14

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

a2
1

a3
32

l1
100

19


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

Hình 2.6: Cấu tạo phần đầu dao chuốt
b) Phần cổ dao và côn chuyển tiếp
Phần cổ dao dùng để nối dài dao cho thuận lợi khi chuốt. Đường kính cổ:
D2 = D1 – (1  2) = 40 – (1  2) = (38  39) mm. Chọn D2 = 38 mm
Chiều dài phần cổ dao l2 được tính từ điều kiện gá đặt.
𝑙2 = 𝑙𝑔 − 𝑙3 = (𝑙ℎ + 𝑙𝑚 + 𝑙𝑏 ) − 𝑙3
Với: lg – Chiều dài bạc gá
lh – Chiều rộng khe hở
lm – Chiều dày thành dao
lb – Chiều dày bạc gá
Trong thiết kế thường chọn

lh = 5 ÷ 10 mm  Chọn lh = 10 mm
lm = 20 ÷ 30 mm  Chọn lm = 30 mm
lb = 10 ÷ 15 mm  Chọn lb = 14 mm
l3 = 0,5.D1 = 0,5.48 = 24 mm
 l2 = 10 + 30 + 14 – 24 = 30 mm
2.4.7 Phần định hướng phía trước

Hình 2.7: Phần dẫn hướng phía trước của dao chuốt lỗ then hoa
Do lct = 25 mm nên ta lấy chiều dài của phần dẫn hướng phía trước l4 = 40
mm.
Đường kính D4 được lấy bằng đường kính lỗ trước khi chuốt vói kiểu lắp
lỏng e8, D4 = 56e8
SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

20


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

2.4.8 Phần dẫn hướng phía sau
Do lct = 25 mm nên ta lấy chiều dài của phần dẫn hướng phía trước l7 = 20
mm.
Đường kính phần dẫn hướng phía sau D7 lấy bằng đường kính răng sửa đúng
với sai lệch f7, D6 = 56,025f7 mm.
2.4.9 Chiều dài dao
Chiều dài phần cắt: l5 = 5 + t.Zc = 5 + 8. 46 + 3.7 = 394 mm
Chiều dài phần sửa đúng: l6 = lsd = t.Zsd = 5.5 = 25 mm
Tổng chiều dài của dao: (Chiều dài của dao phải nhỏ hơn hành trình máy và

nhỏ hơn 30.Dmax)
L = l1 + l2 + l3 + l4 + l5 + l6 + l7
= 100 + 30 + 24 + 40 + 394 + 25 + 20 = 633 mm
Đảm bảo điều kiện: L = 633 < 30.D = 30.50 = 1500 mm
2.4.10 Lỗ tâm
Lỗ tâm dùng trong khi chế tạo dao,dùng khi mài sắc lại, lỗ tâm có thêm mặt
cơn bảo vệ 1200 để giữ cho mặt côn làm việc 600 khơng bị xây xát. Tra bảng 5.14
ta có kích thước lỗ tâm.
Kích thước lỗ tâm, mm
Đường kính đầu dao
D1, mm
d
D
L
L1
L2
46
3
7,5
7,5
3,6
1

Hình 2.8: Lỗ tâm
2.5 Điều kiện kỹ thuật của dao
- Vật liệu phần cắt: thép gió P18.
- Vật liệu phần đầu dao: Thép CT 45.
- Độ cứng sau khi nhiệt luyện:
+ Phần cắt và phần định hướng phía sau HRC 6265
+ Phần định hướng phía trước HRC 5860

+ Phần đầu dao HRC 4047
- Mối hàn nằm trên phần côn chuyển tiếp.
- Độ nhám:
SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

21


Đồ án Thiết kế dụng cụ công nghiệp

GVHD: TS. Trần Xuân Thái

+ Cạnh viền sửa đúng: Ra=0,32µm
+ Mặt trước, mặt sau răng, mặt dẫn hướng Ra=0,63µm
+ Các mặt khơng mài Ra=2,5µm
- Độ đảo tâm trên 100mm chiều dài là: 0,005mm
- Sai lệch chiều dài: ± 2mm
- Độ sai lệch góc cho phép khơng vượt q:
+ Góc trước 10.
+ Góc sau răng cắt thơ và răng cắt tinh 30’.
+ Góc sau răng sửa đúng 15’.
- Sai lệch đường kính các răng cắt (trừ 2 răng cắt tinh cuối cùng): -0,018
- Sai lệch đường kính răng sửa đúng và 2 răng cắt tinh cuối cùng: -0,003
- Sai lệch chiều dày răng không được vượt quá: 0,01mm
- Dung sai chiều dày răng sửa đúng khơng được vượt q trị số 0,006mm
(rãnh có cấp chính xác H8)
- Nhãn hiệu dao:
2.6 Bản vẽ chế tạo dao chuốt lỗ then hoa

SVTH: Vũ Ngọc Phúc - 20152874

22