Thuyết Minh Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết kế mũi khoan tiêu chuẩn đường kính 30

lời nói đầu
rong nền kinh tế nớc ta hiện nay thì công nghiệp nặng giữ
một vai trò hết sức quan trọng vì nó là nền tảng cho các
ngành công nghiệp khác phát triển. Mấy năm trở lại đây
nhà nớc đã có sự quan tâm và đầu t thích đáng cho ngành cơ khí để
biến nó thành một ngành công nghiệp mũi nhọn của đất nớc . Trong
ngành cơ khí nói riêng thì dụng cụ cắt giữ một vai trò rất quan trọng
vì có nó ngời ta mới có thể biến những phôi liệu thô sơ ban đầu
thành những chi tiết, những sản phẩm có ích cho xã hội và phục vụ
cho các ngành công nghiệp khác .
T
Sau một thời gian học tập tại trờng đến nay chúng em đã đợc
nhận đề tài tốt nghiệp . Đề tài của em là "Thiết kế mũi khoan tiêu
chuẩn 30", theo em đây là một đề tài rất hay, vì nó giúp em hiểu
rõ đợc quy trình công nghệ chế tạo một dụng cụ cắt và giúp em nắm
vững hơn những kiến thức đã học trong nhà trờng để sau này có thể
làm việc tốt hơn.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên trong bản đồ án của
em còn có nhiều sai sót, em rất mong nhận đợc sự giúp đỡ và chỉ
bảo của các thày cô trong bộ môn để bản đồ án của em đợc hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Ngày 26 tháng 04 năm 2006
Sinh viên thiết kế
Dơng Văn Toàn

5


NhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn


6


Phần I
Thiết kế mũi khoan tiêu chuẩn 30
I. Công dụng và đặc điểm của mũi khoan
Mũi khoan thuộc dạng họ trục là dụng cụ cắt dùng để gia công tạo

thành lỗ hình trụ trên các chi tiết khoan tạo thành lỗ hoặc khoan rộng lỗ có
sẵn.
VD: Nh lỗ sau khi đúc, rèn hay dập hoặc lỗ đã khoan sơ bộ trớc, khoan
phần lõm sâu hình côn (lỗ tâm). Khoan có thể gia công lỗ thông hoặc không
thông, các lỗ sau khi khoan tuỳ theo yêu cầu mà có thể không cần gia công gì
thêm hoặc phải gia công thêm nh khoét, doa, hoặc tarô
Các kiểu mũi khoan nh:
- Mũi khoan tâm: để khi chế tạo lỗ tâm ngời ta dùng mũi khoan tâm. Về
kết cấu mũi khoan tâm có: mũi khoan tâm loại đơn giản không khác với mũi
khoan rãnh xoắn và mũi khoan tâm tổ hợp có phần cắt ở cả hai đầu để tận
dụng đợc vật liệu.
- Mũi khoan sâu: để khoan lỗ có chiều sâu lớn hơn 5 lần đờng kính trở
lên. Mũi khoan sâu dùng đề khoan lỗ đặc và khoan theo vành.
- Mũi khoan dẹt: loại mũi khoan này đợc dùng trong những trờng hợp
yêu cầu dụng cụ cần cứng vững.
VD nh: Vật rèn hoặc đúc có độ cứng lớn. Đối với đờng kính lớn mũi
khoan dẹt thờng lắp phần cắt vào chuôi riêng. Mũi khoan dẹt tuy răng dễ chế
tạo dễ tiện nhng có nhiều nhợc điểm: nhanh mòn khó thoát phoi, tuổi thọ của
mũi khoan ngắn năng suất thấp, độ chính xác gia công không cao.
Còn mũi khoan rãnh xoắn có đặc điểm là:
- Tuổi thọ dao lớn, mũi khoan có thể mài lại nhiều lần
- Độ chính xác gia công cao hơn do đó phần định hớng trong kết cấu
mũi khoan
- Năng suất gia công cao, hình dạng hợp lý hơn.
Vì có nhng đặc điểm trên mà hiện nay trong ngành chế tạo cơ khí mũi
khoan rãnh xoắn đã thay thế hoàn toàn mũi khoan dẹt. Vì vậy ta chọn kiểu
mũi khoan rãnh xoắn để thiết kế và chế tạo lại.

7

1. Chọn vật liệu chế tạo mũi khoan.
Chọn vật liệu làm dao là vấn đề hết sức quan trọng nó quyết định đến
chất lợng và giá thành của dụng cụ cắt để chọn vật liệu làm dao cho phù hợp
ta phải dựa vào một số đặc điểm sau:
- Loại công dụng, kích thớc và điều kiện làm việc của dụng cụ.
- Công nghệ chế tạo dụng cụ
- Giá thành vật liệu, vật liệu đắt tiền chiếm một tỉ lệ cao trong giá thành
dụng cụ. Khi tính toán kinh tế trong sản xuất cần xuất phát từ lợng tiêu hao
dụng cụ cho một chi tiết gia công.
Để chế tạo mũi khoan ta chọn vật liệu là thép gió ta chọn vật liệu là
thép gió P18 là phù hợp và đợc sử dụng rộng rãi nhất. Vì thép gió có thể cắt
với tốc độ cao gấp 2 4 lần có tuổi bền 8 15 lần cao hơn các thép các
bon và thép hợp kim. Dụng cụ thép gió có thể làm việc ở nhiệt độ 560 ữ 600
0
C
tốc độ trung bình 25 ữ 35 v/ph.
Giữa thép P18 và P9 có tính bền nh nhau do đó khi làm việc ở tốc độ
cao thì chúng có tuổi bền gần nh nhau. Nhng khi làm việc ở tốc độ thấp thì
thép P18 có độ chịu mài mòn cao hơn do đó nó có tuổi bền cao hơn đến 2 lần
so với dụng cụ cắt bằng thép P9.
- Tính mài của thép P9 khi mài đặc biệt là khi mài sắc thì độ cứng của
bề mặt thép giảm xuống (cháy bề mặt) so với thép P18 thì thép P9 nhiệt độ tôi
hẹp hơn do đó gây khó khăn nhất định nhiệt độ không đảm bảo tính ổn định
khi nhiệt luyện.
- Với thép gió P18 2 tuy có khả năng cắt cao hơn thép gió P18 nhng
nhợc điểm của nó không đồng nhất các bít lớn hơn 1 cấp so với thép P18 do
đó cơ tính của nó kém hơn P18.
- Thép nhãn hiệu P18 Me, P9 M các loại thép có các bít đen dễ mất các
bon nên khi tôi phải nung nóng chúng trong lò đặc biệt có môi trờng bảo vệ.

Các loại thép gió có năng suất cao đợc chia làm hai nhóm:
+ Nhóm thứ nhất là nhóm có thêm Co ban
+ Nhóm thứ hai đặc trng hàm lợng Vanađi
Nhng thép gió chứa Coban có các nhợc điểm là độ dòn cao, dễ bị nứt nẻ
bị mất Cacbon khi tôi và ủ nhng thép gió chứa vanađi có độ bền thấp hơn P18
và khó mài hơn.

8


- Thép Cacbon dụng cụ có năng suất thấp nên nhiệt độ tăng lên thì
Cacbon mất độ cứng và độ chịu mài mòn nên không thể dùng Cacbon chế tạo
dụng cụ làm việc ở điều kiện khó khăn.
Tính tôi của thép Cacbon thấp nên khi tôi phải làm nguội nhanh trong
nớc sạch hay nớc muối. Khi làm nguội nhanh sẽ gây biến dạng gây ra các vết
nứt và còn làm cho dao sau khi tôi dễ bị gẫy, nẻ.
Hiện tợng gây quá nhiệt khi tôi làm kích thớc của hạt tăng lên và đó là
nguyên nhân tăng độ dòn và làm cho các lỡi cắt bị mẻ. Do đó ta không thể
chọn thép Cacbon dụng cụ để chế tạo mũi khoan.
- Thép hợp kim dụng cụ có tính năng cắt thấp hơn rất nhiều so với thép
gió.
Các mác thép hợp kim đều có những nhợc điểm khác nhau mà ta không
thể chọn nó làm mũi khoan.
2. Kích thớc kết cấu của mũi khoan.
Kết cấu của mũi khoan đợc chia làm 3 phần:
a) Phần cán dao l
1
: là bộ phận dùng để định vị mũi khoan vào trục chính của
máy khoan hoặc vào các đồ gá mà dùng để truyền chuyển động và mô men
xoắn khi cắt.

Trên phần cán côn có chuôi dẹt (e ) dùng làm chuẩn công nghệ trong
quá trình chế tạo mũi khoan và để đóng tháo mũi khoan sau khi cắt xong.
Với mũi khoan có đờng kính 30 cán dao có dạng là côn moóc No3
vì nó có khả năng định tâm cao truyền mô men xoắn lớn hơn so với
đuôi trụ.

9


L
lo
L
2
l1
e
Tra bảng 41 TKĐADC có:
D
1
= 31,544 e = 20 t = 10
d
2
= 19,1 R = 7 r = 1,5
b = 7,9 d
3
= 18 L
1
= 99
b) 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 ở đây đợc ghi
nhãn hiệu mũi khoan.
Với mũi khoan tiêu chuẩn 30, côn moóc số 3
Phần cổ dao d
1
= d - 7 = 23mm
l
2
= 4mm
c) Phần làm việc l
0
:
gồm có phần cắt và phần định hớng.

10


d3
h
f
R
r
90
do
t
R
e
b
d2
D1

l1
r
* Phần cắt l
c
: là phần cắt chủ yếu của mũi khoan dùng để cắt vật liệu tạo
ra phoi nó gồm 5 lỡi cắt là:
2 lỡi cắt chính, 2 lỡi cắt phụ và 1 lỡi cắt ngang
- Lỡi cắt chính: là giao của mặt trớc với mặt sau, mặt trớc của mũi
khoan có dạng mặt xoắn, mặt phẳng hay mặt trụ phụ thuộc vào cách mài sắc.
- Lỡi cắt phụ: là giao của mặt sau với cạnh xiên nó chỉ tham gia cắt trên
chiều dài 1/2 lợng chạy dao vòng.
- Lỡi cắt phụ ngang: là giao của mặt sau có dạng đờng cong không gian.
Nhng hình chiếu của nó quy ớc là đờng thẳng.
- 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.
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 theo 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 thực tế không tồn tại nó đợc hình thành nhờ động học và kết cấu của
máy.
Các thông số mài sắc theo mặt côn H khoảng cách giữa trục mũi khoan
và trục lắc của nón mài trị số H càng lớn góc càng lớn.
Thờng H = (0,07 ữ 0,05) D
H: khoảng cách giữa đỉnh nón mài và trục mũi khoan H= (1,8ữ 1,9)D
: góc xoay của mũi khoan do giữa các hình chiếu của trục lắc và lỡi
cắt chính trên mặt đầu của mũi khoan giảm. Khi giảm H hoặc trục mũi khoan
và mặt phẳng đá mài góc gá đặt mũi khoan do giữa trục mũi khoan
0
bao giờ

cũng nhỏ hơn góc là nửa góc nghiêng của mũi khoan, góc gá đặt mũi
khoan dùng để điều chỉnh góc 2 và đợc xác định gần đúng.
: góc giao nhau giữa trục mũi khoan và nón mài
: nửa góc nón mài ( =
0
- )
Sơ đồ mài sắc theo mặt côn (nh hình vẽ)

11


I
II
I-I
I II-II
II II

a) b)
Đỉnh của nón mài ở phía sau mũi khoan góc giao nhau trong khoảng
80
0
ữ 100
0
.
Đối với mọi kiểu mài sắc góc trong tiết diện kẹp tăng lên theo hớng
từ mặt ngoài vào tâm mũi khoan trong đó tăng nhiều nhất là mài theo kiểu I
điều đó tạo điều kiện cắt tốt hơn những đoạn tiếp giáp với lỡi cắt ngang của
mũi khoan.
- Mài mặt sau theo mặt trụ tơng tự nh mài sắc theo mặt côn trong đó
trụ lắc song song với mặt đá và nón mài trở thành mặt trụ tròn xoay.

* Mài mặt sau theo mặt xoắn vít là cơ sở của phần lớn máy mài mũi
khoan do Liên Xô chế tạo, mũi khoan thực hiện 3 chuyển động tạo hình xoay
quanh của nó.
Các kiểu mài sắc mặt sau mũi khoan theo mặt côn

12





b)
a)
c)
Các chuyển động tạo hình khi mài xoắn vít có quan hệ động học với
nhau một vòng quay của mũi khoan tơng ứng với chu kỳ chuyển động tịnh
tiến nh vậy đảm bảo phân độ liên tục mài cả hai me trong một vòng quay của
mũi khoan.
Mài chuyển động đến cho mũi khoan thực hiện (b - c) cả mũi khoan và
đá thực hiện chuyển động f ; 0 chuyển động hớt lng 0, c lắc. B - C chuyển
động quay hành trình thuận khi hớt lng và chuyển động của mũi khoan tiến
gần tới đá mài. Hành trình thuận khi lắc là chuyển động đa trục mũi khoan ra
khỏi giới hạn cạnh góc của đá mài. Chuyển động tịnh tiến đợc thực hiện do
tác động của Cam đĩa và Cam mặt đầu với độ nâng đều (đờng xoắn Acximet)
hoặc Cam lệch tâm góc sau tăng khi tăng hành trình hớt lng và góc nghiêng
của mũi khoan hoặc khi giảm hành trình lắc và đờng kính của mũi khoan.
* ngoài ra còn có mài mặt sau theo mặt xoắn vít phức tạp.
Phơng pháp mài mũi khoan thực hiện 3 chuyển động tạo hình quay
xung quanh trục của nó. Chuyển động hớt lng - chuyển động tịnh tiến dọc
theo trục mũi khoan. Chuyển động xoay - chuyển động lắc xung quanh trục

thẳng góc với trục mũi khoan.
Nhờ chuyển động góc
0
giữa trục mũi khoan và mặt phẳng đá trong
hành trình mài sắc sẽ giảm cải thiện đợc điều kiện cắt trên lới cắt ngang.

13





I
i
I
I
I
I




* Mài sắc theo mặt phẳng là phơng pháp tổ hợp vì mỗi mặt trong hai
mặt phẳng tạo thành mặt sau của me đợc mài riêng rẽ giao tuyến của các mặt
phẳng đi qua trục mũi khoan và tạo với lỡi cắt chính một góc =0ữ40.
Lỡi ngang của mũi khoan gồm hai đoạn thẳng nghiêng với điểm ở trên
nhô ra cải thiện đợc điều kiện cắt của mũi khoan.
ở thời điểm ban đầu vào cắt và tăng độ chính xác khi khoan góc sau
mặt phẳng thứ nhất
1

chọn tuỳ thuộc vào vật liệu gia công: góc sau của mặt
phẳng thứ hai
2
lấy trong khoảng 25 ữ 40
0
.
Góc
2
càng lớn thì lực chiều trục càng nhỏ và độ chính xác càng cao
tuy nhiên độ nghiêng đột ngột của mặt phẳng thứ 2 làm giảm độ cứng vững
của me làm yếu chân cắt vì thoát nhiệt kém hơn khi khoan vật liệu có độ bền
trung bình và thấy mũi khoan thép gió có góc
2
= 35 ữ 40
0
.
Mũi khoan thép gió khi khoan vật liệu có
2
= 25 ữ 30
0
để chuyển từ
mài sắc theo mặt thứ nhất sang mặt thứ hai cần xoay mũi khoan quanh trục
tuỳ với giao tuyến của các mặt phẳng. Các đồ gá lắp chuyên dùng để mài sắc
theo hai kíp làm việc theo nguyên lý đó để tạo thành mặt phẳng thứ hai có thể
chuyển bằng cách xoay mũi khoan quanh trục của nó trong hai phơng án đó
có hai mặt phẳng đều tạo thành một góc với trục mũi khoan so với mài sắc
mũi khoan theo mặt phẳng góc sau nhỏ nhất có thể giảm từ 25
0
đến 18
0

nên
mặt sau tạo thành bởi 3 hoặc nhiều mặt phẳng nh thế góc sau cho phép có thể
giảm đến 15
0
.
Ta chọn góc sau ở đờng kính ngoài mũi khoan là = 12
0
vì mài
sắc mặt sau mũi khoan theo mặt côn.
* Phần định hớng: có tác dụng định hớng mũi khoan khi làm việc và là
phần dự trữ mài lại phần cắt đá bị mòn đờng kính phần định hớng giảm dần về
phía chuôi tạo thành góc nghiêng phụ
1
để giảm ma sát trong quá trình cắt l-
ợng giảm lấy từ (0,03 ữ 0,1)mm trên 100mm. Đối với mũi khoan 30 ta chọn
độ côn ngợc trên đờng kính ngoài là 0,08 trên 100mm chiều dài phần làm việc

14


của mũi khoan chiều rộng f và chiều cao h cạnh viền. Chiều dài trên phần định
hớng có hai rãnh thoát phoi.
Dạng rãnh thoát phoi đợc lấy bằng chiều rộng mm và theo công thức
b = 0,59 ; D b = 0,59 . 30 = 17,7 mm.
Dạng xoắn vít nơi góc xoắn = 18 ữ 30 theo bảng 35 TKDCCKL với
mũi khoan 30 lấy = 30
0
. Dọc theo rãnh xoắn ứng với dải cạnh viền làm
nhiệm vụ định hớng cho mũi khoan khi làm việc đồng thời có tác dụng làm
giảm ma sát giữa mặt trụ mũi khoan với mặt đã gia công dải cạnh viền có

chiều rộng r = (0,3 ữ 2,6)mm và chiều cao h = (0,1 ữ 1,2) mm trên 100 mm
chiều dài của mũi khoan.
Phần kim loại giữa hai rãnh xoắn là lõi mũi khoan đờng kính lõi đợc lấy
bằng

15


d
0
= (0,25 ữ 0,125)D = 3,75 ữ 7,5, chọn d
0
= 7mm
D: đờng kình mũi khoan
3. Thông số hình học của mũi khoan.
- Góc trớc : góc trớc của mũi khoan đợc đo ở tiết diện chính N-N là
góc tiếp tuyến với vết của mặt trớc tại một điểm của lỡi cắt và đờng thẳng góc
với quỹ đạo cắt tại chính điểm đó. Góc trớc của mũi khoan đợc lấy = 18 ữ
33
0
theo bảng 37 TKDCCKL chọn = 30
0
25
Để xác định góc trớc cần thiết vị trí của mặt phẳng tiếp tuyến với mặt
trớc và mặt phẳng thứ nhất có thể xác định bởi hai đờng thẳng trong đó một đ-
ờng thẳng là lỡi cắt AB của mũi khoan còn đờng thẳng kia là XE là tiếp tuyến
nơi đờng xoắn vít tại điểm x. Trên lỡi cắt đờng xoắn vít này là giao tuyến giữa
hai mặt trụ với đờng xoắn vít trớc của rãnh mũi khoan.
Đờng thẳng (XE) này nghiêng một góc
x

với trục mũi khoan trong mặt
phẳng T tiếp tuyến với mặt trụ tại điểm x đã cho góc
x
đợc tính theo công
thức:
tg
x
=
tg
R
r
x
: góc nghiêng rãnh xoắn vít ở đờng kính lớn nhất ứng với bán kính R
R: bán kính mũi khoan
r
x
: bán kính vòng tròn đi qua điểm x

16


DA
N
N
Tiết diện NN
o
o
Tiết diện oo

N

n
D
2




A

A

Trên hình vẽ vị trí của mặt phẳng T đợc xác định bởi góc M
x
giữa r
x
và
hình chiếu của lỡi cắt trên mặt phẳng thẳng góc với trục mũi khoan.
Vị trí của mặt phẳng cắt tại điểm x cũng có thể xác định bởi hai đờng
thẳng một trong hai đờng thẳng đó là lỡi cắt NB còn lỡi cắt kia là xH tiếp
tuyến với mặt cắt tại điểm x của lỡi cắt nghĩa là tiếp tuyến với vòng tròn tạo
thành khi điểm x quay quanh trục mũi khoan đờng thẳng xH cũng nằm trong
mặt phẳng T. Góc trớc
Nx
tại điểm x trong tiết diện N-N thẳng góc với cạnh
cắt xác định theo công thức:
tg

Nx
=


Sin.D
tgD
A
Trong đó D
A
: đờng kính mũi khoan tại điểm A.
D: Là đờng kính mũi khoan
: Góc nghiêng chính
: Góc xoắn
Với đờng kính mũi khoan D = 30 tại điểm ngoài cùng thì = 30
0
:( Bảng 37
TKDCCKL)
* Góc sau : góc sau của mũi khoan đợc đo trên bề mặt quỹ đạo chuyển
động của điểm nghiên cứu trên lỡi cắt.
(Tra theo bảng 38-TKDCCKL - chọn góc = 8
0
)
* Góc nghiêng chính (còn gọi là góc ở đỉnh)
Là phần chủ yếu của mũi khoan nó quyết định năng suất và tuổi bền
của mũi khoan cùng với góc của rãnh xoắn và độ lệch của lỡi cắt so với trục
đối xứng của rãnh mũi khoan góc xác định góc trớc đo trong mặt phẳng
thẳng góc với lỡi cắt chính, khi giảm cho phép mũi khoan dễ ăn sâu vào vật
liệu lỡi cắt dài ra nhờ đó thoát nhiệt dễ dàng hơn tuy nhiên độ bền của nó
giảm xuống góc đợc chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công. Để đảm bảo cho
2 lỡi cắt chính đối xứng nhau qua trục mũi khoan cần quan tâm tới góc đầu

khoan 2.
(Theo bảng 34-TKDCCKL-Chọn góc = 60
0
góc 2 = 120
0
)

17


* Góc nghiêng phụ
1
:
Góc nghiêng phụ ở mũi khoan đợc hình thành bởi độ côn ngợc của phần
định hớng thông thờng
1
= 2
0
- 4
0
(chọn
1
= 4
0
)
* Góc nghiêng rãnh xoắn :
Là góc giữa đờng tiếp tuyến với đờng xoắn tại một điểm nào đó với trục
mũi khoan.
tg =
H

D
D: đờng kính mũi khoan
H: bớc xoắn mũi khoan
Trị số góc tại điểm ngoài cùng của mũi khoan đợc chọn. (theo bảng 35
TKDCCKL chọn = 30
0
)
H =
163,1mm
tg30
3,14.30
0
==


tg
D
* Góc nghiêng của lỡi cắt ngang :
Giao tuyến giữa hai mặt sau tạo thành khi mài sắc mũi khoan. Nó đợc
đặc trng bởi một đoạn dài bởi góc gồm giữa trục đối xứng của mũi khoan là
phơng của hình chiếu lỡi cắt ngang trên mặt phẳng thẳng góc với trục mũi
khoan. Lỡi cắt ngang có dạng đờng cong không gian, nhng hình chiếu của nó
ta quy ớc đờng thẳng với mũi khoan xoắn có đờng kính 30 (Theo bảng 38
TKDCCKL có góc = 55
0
).
4. Chiều rộng me cắt của mũi khoan đợc xác định trong phơng
cùng góc với đờng xoắn lấy chiều rộng me bằng chiều rộng rãnh
b = 0,59 . D = 0,59 .30 = 17,7mm
5. Profin dao phay rãnh mũi khoan có dạng

R
0
= C
R
. Cr . C

. D
C
R
=


3
2.2.026,0
= 0,513

18


Cr =
1
25,0
D.25,0
d
D.d
044,0
044,0
0
=

=









C

=










9,0
P

D.13
Nếu chọn đờng kính ngoài của dao phay D

để phay rãnh mũi khoan là:
D

= 13
D
C

= 1
Do đó: R
0
= 0,513 . D = 0,513 . 30 = 15,39
Bán kính nhỏ của Profin dao phay
R
k
= C
k
. D
C
k
= 0,015 .
0,75
= 0,015 . 30
0,75
= 0,192
Do đó:
k
= 0,192 . 22 = 4,224

Chiều rộng Profin dao phay
B R
0
+ R
k
= 15,39 + 4,224 = 19,614 mm
6. Yêu cầu kỹ thuật đối với mũi khoan
Với vật liệu chế tạo là thép gió P18 nhiệt luyện đạt độ cứng HRC = 62 ữ 65
- Độ bóng của rãnh thoát phoi đạt
Mặt sau đạt
63,0
; cạnh viền, cán do đạt
78,0
- Độ đảo đờng tâm trên toàn bộ phần cắt của dao không quá 0,15mm.
- Độ đảo hớng trục của điểm cuối cùng của lỡi cắt không quá 0,03mm
trên toàn bộ đờng kính.
- Độ đảo phần chuôi côn so với đờng tâm không quá 0,03 mm

19


Phần II
Thiết kế QTCN CHế TạO MũI KHOAN
A - Đặc điểm và yêu cầu
I. Đặc điểm:
Khi nghiên cứu QTCN chế tạo mũi khoan và phơng pháp chế tạo mũi
khoan ta cũng xuất phát từ nguyên lý chung về thiết lập QTCN các yêu cầu kỹ
thuật và chế tạo của chi tiết điển hình.
Xong đối với dụng cụ cắt việc thiết lập QTCN lại có những nét đặc
điểm riêng biệt đối với QTCN chế tạo các chi tiết máy. Với yêu cầu kỹ thuật

hình dáng kích thớc. Với dao cắt thờng có những yêu cầu kỹ thuật cao hơn các
chi tiết bình thờng ngoài ra nó còn có những lỡi cắt, góc cắt đòi hỏi phải gia
công chính xác hơn.
Những đặc điểm đó là:
- Do yêu cầu kỹ thuật của dao khắt khe thể hiện qua dung sai và các yếu
tố kỹ thuật khác. Để đạt đợc yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn đó phải tiến hành cẩn
thận ở QTGC chế tạo dao để tránh phế phẩm.
- Do vật liệu làm dao quý và hiếm, bề mặt gia công yêu cầu đạt độ bóng
cao nên việc thiết lập QTCN phải thận trọng nhằm hạn chế hao phí vật liệu
nhất.
- Do thờng phải qua nguyên công nhiệt luyện ở giai đoạn giữa. Qua
nguyên công này phải đảm bảo độ cứng và chất lợng bề mặt ở mức độ nhất
định tránh cong vênh, nứt nẻ, khuyết tật khi nhiệt luyện.
- Do yêu cầu cao trong các điều kiện kỹ thuật nhiệt luyện do sử dụng
trang thiết bị để gia công nó đòi hỏi cao hơn các nguyên công phải phân ra thô
tinh. Do vậy chi phí cho công nghệ khá hơn (Máy chuyên dùng, vạn năng ,
dụng cụ kiểm tra) phải đạt độ chính xác cao đặc biệt là nguyên công gia công
lần cuối bề mặt. Việc xác định chế độ cắt phải hết sức hợp lý để đạt đợc các
yêu cầu kỹ thuật.

20


- Trong quá trình chế tạo việc chọn chuẩn cho QTCN phải đảm bảo đủ 5
nguyên tắc và hai yêu cầu trong việc chọn chuẩn thô và tinh. - Quy trình
công nghệ chế tạo dao dụng cụ nói chung cũng nh quy trình công nghệ chế
tạo các chi tiết khác. Ngoài ra nó còn có một số đặc điểm riêng biệt. Trên cơ
sở đó từ việc lựa chọn phôi đến việc lựa chọn trang thiết bị gia công trên từng
nguyên công là sự xuất phát từ nguyên lý chung. vấn đề lựa chọn trang thiết bị
cho nguyên công nh máy, dao, đồ gá đến xuất phát từ yếu tố tạo hình bề mặt

gia công dựa vào quy mô sản xuất để chọn.
- Việc chọn đồ gá phải dựa trên cơ sở nguyên công, điều kiện cụ thể,
kiểu máy, điều kiện thực tế sản xuất, kích thớc dao và loại hình sản xuất của
nhà máy để lựa chọn dao cụ để gia công.
- Việc chọn phôi phải thận trọng để đảm bảo yêu cầu phôi đề ra đây là
bớc đầu tiên quan trọng nhất nhằm đảm bảo chất lợng của chi tiết gia công.
Sau khi gia công xong phải đảm bảo đợc các yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác
hình học, vị trí tơng quan, chất lợng bề mặt ngoài ra còn có thêm những
nguyên công chống rỉ, bảo quản.
- Phải cố gắng chọn chuẩn tinh thống nhất hoặc đảm bảo các yêu cầu đề
ra khi chọn chuẩn.
- Phơng pháp định vị kẹp chặt phù hợp trú trọng đến khâu tạo chuẩn
II. Yêu cầu:
Lập QTCN chế tạo dao phải đảm bảo tính ổn định tức là các nguyên
công trong đó có thể đạt độ chính xác trong một thời gian dài. Việc lựa chọn
QTCN đúng theo thứ tự gia công phải đảm bảo tính ổn định cao nhất trong
suốt quá trình gia công chế tạo. Đảm bảo tính kinh tế cho việc lựa chọn thiết
bị.
Tuỳ theo độc chính xác gia công, yêu cầu kỹ thuật, yêu cầu kinh tế mà
ta phải tiến hành, phải chia nguyên công thô và tinh ra các máy móc và thiết
bị khác nhau.

21


Để đảm bảo chất lợng bề mặt tiết kiệm kim loại ta phải đảm bảo cho chi
tiết. Trớc nhiệt luyện có một lợng d hợp lý để tiến hành gia công. Chi tiết
đợc chế tạo là mũi khoan xoắn ruột gà 30 vật liệu là thép P18 cũng nh các
chi tiết là dao cụ khác về yêu cầu kỹ thuật của nó khá cao, dung sai khắt khe
có nh vậy mới đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết gia công.

Nhiệm vụ của mũi khoan là gia công lỗ, lỗ đặc, lỗ rỗng để tiến hành
gia công các bớc tiếp theo (khoét, doa )
Đặc điểm của mũi khoan gia công đạt độ bóng T
3
ữ T
5
độ chính xác đạt
cấp 4. Do vậy nó là dụng cụ cắt để tiến hành gia công thô. Khi tiến hành gia
công mũi khoan trong điều kiện hết sức nặng nhọc và khắt khe về chế độ cắt
có thể khoan lỗ sâu chiều dày cắt lớn vừa khó khăn cho việc tới dung dịch trơn
nguội. Vừa tồn tại lỡi cắt ngang góc trớc tại tâm lại có trị số âm do vậy lực
chiều trục lớn dẫn đến sự thoát phoi là nửa kín nửa hở đi theo đờng xoắn vít
nên điều kiện kỹ thuật đòi hỏi ở mức độ cao nh đờng tâm mũi khoan phải đi
giữa lỡi cắt ngang, yêu cầu về độ chính xác kích thớc của đờng kính ngoài.
- Độ đồng tâm giữa phần làm việc với phần cán tơng đối cao.
- Do kết cấu hình dáng phức tạp ở hai rãnh xoắn nên phần nhiệt luyện
khó khăn dễ cong nứt và thoát Cacbon.
Do vậy để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của mũi khoan và tạo ra năng suất
cao cần thiết kế đợc QTCN hợp lý áp dụng đợc những phơng pháp gia công
tiên tiến để thực sự mang lại hiệu quả kinh tế cao Nhiệm vụ của mũi khoan
gia công chuẩn bị cho các bớc gia công tiếp theo nh Ta rô, khoét, doa Do
vậy nó là dụng cụ gia công theo hệ lỗ.
b- xác định dạng sản xuất

22


Dạng sản xuất là một khái niệm kinh tế kỹ thuật tổng hợp nó phản ảnh
mối quan hệ qua lại giữa các đặc trng về công nghệ kỹ thuật của nhà máy và
hình thức tổ chức của nhà máy xí nghiệp.

I. Các dạng sản xuất: (Gồm 3 dạng)
1. Dạng sản xuất đơn chiếc:
Đặc điểm sản lợng hàng năm ít, thờng từ một đến vài chục chiếc, sản
phẩm không ổn định do chủng loại nhiều chu kỳ chế tạo lại không đợc xác
định.
2. Dạng sản xuất hàng loạt:
Có sản lợng hàng năm không quá ít, sản phẩm đợc chế tạo thành từng
loại theo chu kỳ xác định sản phẩm tơng đối ổn định.
3. Dạng sản xuất hàng khối: có sản lợng rất lớn; sản phẩm ổn định;
trình độ chuyên môn hoá sản xuất cao.
Dạng sản xuất hàng khối còn cho phép áp dụng các phơng pháp công
nghệ tiên tiến có điều kiện cơ khí hoá và tự động hoá sản xuất, tạo điều kiện tổ
chức các đờng dây gia công chuyên môn hoá.
Dạng sản xuất nó quyết định hớng chọn và thiết kế quy trình công nghệ
phù hợp. Bởi vì ứng với mỗi loại Quy trình công nghệ khác nhau. Dạng sản
xuất, số lợng sản phẩm quyết định việc lựa chọn phơng pháp gia công để đem
lại chất lợng sản phẩm tốt nhất, năng suất cao nhất và hiệu quả kinh tế lớn
nhất.
Do vậy muốn xác định đợc dạng sản xuất ta phải xác định đợc khối l-
ợng chi tiết và sản lợng cơ khí.
Với chi tiết là thiết kế là mũi khoan xoắn tiêu chuẩn có đờng kính phần
làm việc là 30 và sản lợng cơ khí là 15.000 chi tiết/năm.
II. Xác định dạng sản xuất:
Để xác định dạng sản xuất ta phải xác định lợng cơ khí và khối lợng chi
tiết.
1- Xác định sản lợng cơ khí.

23

Sản lợng cơ khí đợc tính theo công thức:
N
i
= N . m
i
(1 +
100

) - (1 +
100

)
Trong đó:
N
i
: sản lợng cơ khí (ct/năm).
N : sản lợng kế hoạch (ct/năm) 15.000ct/năm
m
i
: số chi tiết trong sản phẩm m
i
= 1
: hệ số dự phòng cho h hỏng khi chế tạo
= (3 ữ 5)% chọn = 3%
: hệ số dự phòng cho h hỏng và mất mát.
Khi vận chuyển và bảo quản ; = (3 ữ 5)% chọn = 3%
Thay vào công thức:
N
i
= 15.000 . (1 +

100
3
) (1 +
100
3
) = 1.5914ct/năm
2- Xác định khối lợng chi tiết:
Theo công thức:
G = V . (kg)
Trong đó:
V : thể tích chi tiết (dm
3
)
: khối lợng riêng của vật liệu chế tạo chi tiết, với chi tiết là thép
P18 chọn = 8,75 kg/dm
3
.
G : khối lợng chi tiết (kG).

24


V4
V3
V2
V1
Tính một cách gần đúng có thể tính thể tích nh sau:
V = V
1
+ V

2
+ V
3
+ V
4
Trong đó:
V
1
: thể tích phần chuôi dao dẹt
V
1
= b . d
3
. t = 7,9.18.10,5 = 1078,35(mm
2
)
V
2
: thể tích chuôi côn: để tính đợc thể tích của một hình côn ta tính
thể tích của một hình trụ tơng đơng có đờng kính bằng đờng kính trung bình
của hình côn.
D
TB
: Đờng kính của hình trụ tơng đơng
D
1
= 31,544 (mm) Đờng kính đầu to phần cán côn.
d
2
= 19,1 (mm) Đờng kính đầu nhỏ phần cán côn

D
TB
=
25,322
2
19,131,544
2
dD
21
=
+
=
+
(mm
3
)
L
1
= 99mm : Chiều dài phần cán mũi khoan
t = 10,5mm : chiều dài phần chuôi dẹt
V
2
= V
TB
= /4.D
TB
.(l
1
t) = (3,14/4).25,322
2

(99 10,5)
= 44545,59(mm
3
)
V
3
: thể tích phần cổ:
V
3
=
4
d.
2
2

. l
2
=
.12
4
53,14.18,52
2
= 3232,71 mm
3
V
4
: thể tích phần làm việc của dao
V
4
=

.
d.
4
2

[L- (L
1
+ L
2
)] - V
r
Trong đó:
d = 30mm: đờng kính mũi khoan
L = 320mm : chiều dài mũi khoan
L
1
, L
2
: chiều dài chuôi dao và cổ dao
L
1
= 99mm ; L
2
= 12mm
V
r
: thể tích rãnh xoắn : để tính đợc thể tích của rãnh xoắn ta coi nó là
thể tích hình trụ có đờng kính bằng chiều sâu rãnh xoắn

25

d
r
=
2
0
dd
d
0
= 4mm đờng kính lõi
d
r
=
2
430
= 13mm
Vì rãnh phân bố đối xứng nên thể tích hai rãnh bằng thể tích trục có đ-
ờng kính V
r

V
r
=
k
2
r
.
4
d

2.
l
k
: chiều dài rãnh xoắn trên một bớc xoắn H
L
S
=
0
sin30
3,14.30
=


sin
d.
= 188,4mm
L
r
= 1,22.188,4 = 229,84 mm
V
r
= 2.
4
3,14.13
. 229,84 = 4691,03 (mm
2
)
V
4
=

4
2
d.
[320 (99 + 12)] 4691,03 = 142967,47 mm
3
V = V
1
+ V
2
+ V
3
+ V
4
= 1078,35 + 44545,59 + 3232,71 + 142967,47
= 191824,12 mm
2
= 0,19182412 dm
2
Khối lợng chi tiết:
G = 0,19182412 . 8,75 = 1,67 (kg)
Tra bảng 1 - 1 CNCTM T
1
với mũi khoan 30 ta có dạng sản xuất là
hàng loạt vừa.
c) Chọn phôi và ph ơng pháp tạo phôi :
Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của chi tiết độ chính xác và vị trí tơng
quan, chất lợng bề mặt và độ bền của dao khoan nên việc tiến hành chọn phôi
liệu là rất quan trọng và cần thiết chọn phôi sao cho khi gia công chi tiết đạt đ-
ợc các yêu cầu kỹ thuật đề ra. Muốn vậy phôi phải không bị nứt nẻ, rỗ khí,
khuyết tật không cháy Cacbon phải đảm bảo tính kinh tế và đảm bảo lợng d

26


cho các nguyên công khi gia công thực tế cho thấy có các phơng pháp tạo
phôi.
1. Phôi đúc:
Phôi chế tạo theo phơng pháp này có cơ tính không cao giá thành chế
tạo cao do cần các thiết bị và năng suất thấp chỉ dùng chủ yếu khi đúc các chi
tiết kim loại có tính đúc tốt thích hợp với sản xuất hàng khối.
2. Phôi rèn:
Vật liệu phôi qua rèn cho cơ tính tốt và độ bền cao
Nh ợc điểm : lợng d gia công lớn, sai số kích thớc đờng kính lớn. Loại
phôi này chỉ dùng gia công các chi tiết có đờng kính lớn, độ bền cao và thích
hợp với sản xuất đơn chiếc.
3. Phôi cán nóng:
Thép đợc qua cán nhiều lần do vậy cho cơ tính cao có khả năng chịu
uốn, xoắn tốt nhng vẫn còn sai số kích thớc khá lớn, chất lợng thép tốt nên th-
ờng đợc chế tạo các chi tiết họ trục có đờng kính trung bình, gia công bằng
phơng pháp này cho năng suất cao giá thành hạ, thích hợp với sản xuất hàng
loạt.
4. Phôi kéo nguội:
Với loại phôi này đã qua mài cho cơ tính thép tốt, phôi có độ chính xác
cao đạt cấp 3 ữ 4 thờng sử dụng cho sản xuất loạt lớn, phôi cha qua mài cho
cơ tính tốt nhng sai số phôi liệu quá cao, lớp lỏng bề mặt còn lớn Qua phân
tích các phơng pháp tạo phôi thấy rằng để đảm bảo quá trình gia công cơ ít
nhất mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, tiết kiệm nguyên vật liệu ta phải
chọn ra phơng pháp tạo phôi hợp lý.
Thực tế với mũi khoan có đờng kính 30 ta nên chọn phơng pháp tạo
phôi cán nóng. Phơng pháp này sẽ đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và tính

kinh tế.
Ngoài các phơng pháp tạo phôi ta còn phải tạo phôi đa vào các điều
kiện sau:

27


- Điều kiện cụ thể của nhà máy
- Dạng sản xuất của nhà máy
- Vật liệu gia công và kích thớc gia công
Qua phân tích các phơng pháp tạo phôi với mũi khoan 30 vật liệu thép
P18 ta chọn phơng pháp cán nóng.
Phần Iii

28


Thiết lập qtcn chế tạo mũi khoan
a- chọn chuẩn.
Chọn chuẩn là bớc đầu tiên quan trọng nhất trong quy trình công nghệ
nó có ý nghĩa rất lớn. Tuỳ theo kết cấu chi tiết mà việc chọn chuẩn tạo điều
kiện thuận lợi hay khó khăn trong quá trình gia công. khi gia công các bề mặt
chuẩn ảnh hởng rất lớn tới độ chính xác tơng quan giữa các bề mặt. Việc chọn
chuẩn hợp lý sẽ giảm các thành phần gây sai số chuẩn nh: Sai số kẹp, sai số do
độ cứng vững của chi tiết khi gia công.
Nh vậy khi chọn chuẩn thờng dựa theo nguyên tắc sau:
+ Khi chọn chuẩn phải xuất phát từ nguyên tắc 6 điểm
+ Khi định vị phải khống chế hết số bậc tự do cần khống chế tránh hiện
tợng thiếu hoặc siêu định vị.
+ Chọn chuẩn sao cho đồ gá đơn giản sử dụng thích hợp thuận tiện.

I. Chọn chuẩn tinh:
Chuẩn tinh là tập hợp điểm, đờng, bề mặt đã qua gia công cơ. Chuẩn
tinh quyết định đến độ chính xác khi gia công và phải đạt đợc những yêu cầu.
- Bảo đảm phân bố đều lợng d cho các bề mặt gia công.
- Bảo đảm độ chính xác tơng quan giữa các bề mặt gia công.
Để đảm bảo các yêu cầu lu ý dựa vào những lời khuyên.
1. Chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính thực hiện tốt lời khuyên này
đảm bảo tính thống nhất giữa quá trình gia công cơ, quá trình lắp ráp và sử
dụng.
2. Nếu điều kiện gá đặt cho phép và QTCN cho phép thì nên chọn
chuẩn tinh sao cho đảm bảo tính trùng chuẩn càng cao càng tốt (chuẩn khởi
suất trùng chuẩn định vị)
3. Nếu điều kiện gá đặt cho phép hoặc quá trình công nghệ cho phép
thống nhất cho hai hay nhiều lần gá đặt trong một quá trình. Lời khuyên này
nhằm đảm bảo đơn giản hoá việc lựa chọn và sử dụng đồ gá đơn giản hoá văn
kiện công nghệ và thích hợp với điều kiện tập trung nguyên công.

29