đồ án kỹ thuật cơ khí Thiết kế mũi khoan xoắn 17

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
Lời nói đầu
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nớc, các ngành
kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ s và các cán
bộ kỹ thuật phải có kiến thức tơng đối rộng và biết tận dụng sáng tạo
những kiến thức đã chọn để giải quyết những vấn đề thờng gặp trong
thực tế.
Trong đó môn học Nguyên lý và dụng cụ cắt là một trong những
môn chính của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy. Trong quá trình 2
năm học tập và rèn luyện tại trờng, thời gian làm đồ án tốt nghiệp giúp
cho sinh viên hiểu rõ hơn về môn học, trang bị cho bị sinh viên những
kiến thức cơ bản và kỹ năng vận dụng sáng tạo những kiến thức để làm
Cơ khí sau 2 năm học tập và thực tập em đợc nhận đồ án tốt nghiệp với
đề tài: Thiết kế và lập quy trình cônđồ án cũng nh trong công tác sau
này. Là một sinh viên chuyên ngành g nghệ chế tạo mũi khoan xoắn

17 do thầy giáo Trịnh Khắc Nghiêm hớng dẫn.
Đối với em đây là một đề tài khá phức tạp, nhng đợc sự chỉ bảo tận
tình của thầy giáo hớng dẫn và với những lỗ lực của bản thân, đến nay
em đã hoàn thành đồ án của mình. Mặc dù vậy bản đồ án của em vẫn
không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy em rất mong đợc sự chỉ bảo thêm
của thầy giáo hớng dẫn và các thầy cô giáo trong bộ môn giúp em hiểu
sâu hơn về môn học cũng nh các phơng pháp thiết kế và chế tạo dụng cụ
cắt một cách hợp lý hơn.
Em xin chân thành cám ơn thầy giáo Trịnh Khắc Nghiêm đã tận tình
chỉ bảo để em hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Em cũng xin bày tỏ lòng
biết ơn tới các thầy cô trong bộ môn và khoa Cơ khí chế tạo máy.
Thái Nguyên ngày tháng năm 2003

Sinh viên

Hồ văn cờng
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 1
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
Mở ĐầU
TổNG QUAN Về MũI KHOAN
Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của k hoa học hiện đại và việc áp
dụng nhiều biện pháp cũng nh nhữnh thàng quả hiện đại vào trong sản xuất vì
vậy ma nhu cầu đòi hỏi chất lợng sản phẩm ngày càng cao hơn .
Và trong công nghệ sản xuất dao cắt nói chung và trong công nghệ chế
tạomũi 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 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)
Do độ chính xác 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 ma ta có những ph-
ơng pháp chế tạo thích hợp .
Vơí từng loại công dụng mà mũi khoan có các loại sau.
+Mũi khoan nòng súng(mũi khoan lỗ sâu).

SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 2
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
Khi khoan lỗ sâu để han chế những nhợc điểm do mũi khoan ruột gà ng-
ời ta sử dụng mũi khoan kiểu nòng súng.
+Mũi khoan tâm .
+Mũi khoan xoắn (mũi khoan ruột gà).
Hiện nay mũi khoan xoắn là loại đợc sử dụng nhiều nhất , nó có thể
khoan cả lỗ sâu lẫn lỗ lông tuỳ thuộc vào yêu cầu .
_Một số yêu cầu của mũi khoan xoắn.
+Vật liệu chế tạo :có thể dùng thép Y12A,9XC, P9, P18 hoặc gắn mảnh
hợp kim cứng .
+Độ cứng sau nhiệt luyện : HRC 60 ữ 65 .
+Độ nhẵn bề mặy sau, cạnh viền mặt chuôi không thấp hơn cấp 8.
Độ nhẵn mặt rãnh không thấp hơn cấp 7.
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 3
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
+Độ côn ngợc trên phần làm việc :0.04ữ0.09mm trên 100mm chiều dài.
+Đòng kịnh lõi mũi khoan có thể cố định hoặc tăng dần về phía chuôI t
1,4ữ1.8mm trên 100mm chiều dài.
+Độđảo hớng kính giữa phần làm việc với phần chuôi không đựơc vợt
qua trị số sau:
đờng kính D 20mm là 0.12mm.
Đờng kính D> 20ữ50 mm là 0.15.
Đờng kính D>50mm là 0,18.
+Sai lệch các góc mũi khoan khồng vợt quá 2 .
Với những yêu cầu kỹ thuật trên để cụ thể hoá quá trình chế tạomũi

khoan xoắn tiêu chuẩn 17 ta bớc vào thực hiện các phần sau.
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 4
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
hiện đại chính vì vậy mà nhu cầu đòi hỏi lỗ có sẵn. Lỗ khoan có thể
khoan thủng hoặc không thủng tuỳ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của chi tiết gia
công.
cao và độ nhẵn bề mặt của chi tiết gia công đạt đợc không cao nên mũi
khoan thờng 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)
Do độ chính xác đợc dùng để gia công thô.
Tuỳ thuộc vào công dụng mà mũi khoan có những loại sau:
+ Mũi khoan loại sâu
+ Mũi khoan lỗ tâm
+ Mũi khoan xoắn
ở đây ta chỉ xét mủi khoan xoắn.
II. Chọn vật liệu làm dao
Để đảm bảo khả năng cắt gọt của mũi khoan vật liệu để chế tạo mũi
khoan cần đảm bảo những yêu cầu sau:
- Độ cứng: Phải có độ cứng lớn hơn độ cứng của vật liệu gia công.
- Độ bền cơ học: Chịu đợc lực và xung lực lớn.
- Tính bền nhiệt: Khả năng làm việc ở nhiệt độ cao trong thời gian dài.
- Tính chịu mài mòn: Nguyên nhân gây ra mòn dao là do hiện tợng
dính giữa vật liệu dao và vật liệu gia công ở nhiệt độ chảy dính. Vì

vậy độ cứng của vật liệu làm dao càng cứng thì tính chịu mài mòn
càng cao.
- Tính công nghệ: Tính tôi tốt, độ thấm tôi cao thoát các bon khi nhiệt
luyên thấp độ dẻo ở trạng thái nguội và nóng, rễ gia công độ dẫn nhiệt
cao có thể chịu đợc va chạm.
- Tính kinh tế: Giá thành thấp. Hiên nay có các loại vật liệu làm dùng
dụng cụ cắt nh :
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 5
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
+ Thép các bon dụng cụ.
+ Thép hợp kim dụng cụ.
+ Thép gió.
+ Thép hợp kim cứng.
1. Thép các bon dụng cụ .
- Để đảm bảo cho thép các bon dụng cụ có đủ độ cúng và độ bền, tính
chịu mài mòn thì hàm lợng các bon trong thép phải ở trạng thái
khoảng 0,7%

% C

2,14%
- Độ cứng sau khi tôi đạt HRC 60 ữ 62, sau khi ủ độ cứng HB = 107ữ
217 nên dỡ gia công bằng cắt và bằng áp lực.
- Thép các bon dụng cụ có đặc điểm sau:
+ Tính thấm tôi thấp: Do tính thấm tôi thấp nên phải tôi trong nớc,
khiến cho dụng cụ sau khi tôi dễ bị nứt vỡ, h hỏng.
+ Tính chịu nóng thấp vì không đợc hợp kim hoá nên Mác ten xít
của thép dễ bị phân tích khi nung nóng làm cho độ cứng của dụng

cụ giảm nhanh.
+ Thép các bon dụng cụ Y7, Y8, Y9, Y10, Y12, Y13 làm việc ở
tốc độ thấp 5 ữ 10 (m/ph), độ bền nhiệt (200 ữ 250)
0
C.
2. Thép hợp kim dụng cụ :
- Thép hợp kim dụng cụ là thép có hàm lợng các bon và hàm lợng một số
nguyên tố tơng đối cao (0,5 ữ 3 % C)
- Thép XB (crwMn) ít bị biến dạng trong khi nhiệt luyện cho nên dùng
để chế tạo dao có kích thớc nhỏ, chiều dài lớn.
- Tôi trong dầu độ cứng đạt đợc > HRC 60 làm việc với tốc độ
V = 14 (m/ph)
t
0
= 250 ữ 300
0
C
3. Thép gió.
Thép gió là thép dụng cụ hợp kim cao, có tính tự tôi trong đó nguyên tố
hợp kim chủ yếu là W và Cr.
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 6
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
- Thép gió có độ bền nhiệt cao (600ữ 650)
0
C, chịu độ mài mòn tốt, độ
cứng sau khi nhiệt luyện đạt HRC (60ữ65) D vậy khi chọn thép gió làm
dụng cụ cắt sẽ nâng cao đợc tốc đọ cắt từ 2ữ 3 lần so với thép hợp kim
dụng cụ khác. Tốc độ cắt tối đa của thép gió là V = 50 (m/ph).

- Mác thép thờng dùng phổ biến thờng là P9 và P 18. Ngoài ra còn sử
dụng P9 4, P16 2, P9K5, P10K5.
Nói chung khả năng cắt và tuổi bền khi làm việc ở tốc độ cao của thép
gió P9, P18 là tơng đơng nhau. Khi làm việc ở tốc độ thấp thì nhân tố quyết
định độ bền của dao không phải là độ bền nhiệt mà là khả năng mài mòn ở
trạng thái nguội.
Trong trờng hợp này tuổi bền của dao P18 lớn hơn gấp 2 lần tuổi bền của
dao P9. Vì hàm lợng Va na đi cao hơn P9 (90w9Cr4V2) nên P9 cứng hơn, khó
mài hơn P18 (75w18Cr4V).
Khi mài sắc dao P9 dễ gây ra hiện tợng cháy bề mặt, do đó mà độ cứng
giảm.
Thép P9 có hàm lợng các bít ít nên dễ gia công ở trạng thái nóng, điều
này quan trọng đối với các loại dao mà phải gia công đợc ở thời điểm biến
dạng dẻo.
Nhợc điểm: Cơ bản của thép gió dẫn nhiệt kém, tôi và ram phức tạp.
P9: Sai số cho phép của nhiệt độ tôi không qúa 20
0
C.
P18: Sai số cho phép của nhiệt độ tôi không qúa 10
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.
- Trong thép gió P9 và P18 thì hàm lợng (M
0
) nhỏ không qúa 0,3 %. Để
đảm bảo giảm lợng (w) trong thép có hàm lợng (M
0
) theo tỷ lệ 1% M
0

thay thế cho 2% w và lúc này nhận đợc thép gió w.
Nói chung tính năng của 2 loại thép gió w và M
0
là nh nhau.
4. Hợp kim cứng .
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 7
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
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 công nghệ cao.
- Hợp kim chia làm 3 nhóm:
+ 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 ra một số vật liệu kể trên ngày nay ngời ta còn sử dụng vật liệu
gốm để làm dụng cụ cắt cho năng xuất cao.
Thông qua việc phân tích tính chất và công dụng một số loại vật liệu th-
ờng dùng chế tạo dụng cụ cắt, ta thấy rằng, để gia công vật liệu là thép có độ
cứng trung bình mà dụng cụ là mũi khoan thì việc chọn vật liệu chế tạo mũi
khoan là thép gió P18 là hoàn toàn hợp lý. Vì nó có đầy đủ độ bền f tốt nhất là
độ mòn ở trạng thái nguội, tính ổn định khi nhiệt luyện, tính mài tốt hơn, đặc
biệt khi mài sắc.
Bảng thành phần hoá học của thép gió P18
Thành phần hoá học Các bon Vonfram Crôm Vanađi
% 0,75 18 4 1
III. Kết cấu mũi khoan
- Mũi khoan xoắn tiêu chuẩn 17.
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 8
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
+ Vật liệu chế tạo : hép gió P18.
+ Kích thớc mũi khoan: Tra trong sổ tay công nhân cơ khí
(CPABO4HR- METAHCTA) ta có:
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.
- Với mũi khoan có đờng kính > 12 (mm) thờng dùng cán dao dạng
côn Moóc. Dạng này có u điểm là khả năng định tâm cao giữa đờng
tâm mũi khoan và đờng tâm máy, truyền đợc mô men xoắn lớn. Nhng
có nhợc điểm là khó chế tạo.
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 9
d
d
1
D
e
l

1
l
2
l
0
L
R
N
0
2
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
- Trên phần cán dao có phần chuôi dẹt (e) dùng làm chuẩn công nghệ
trong qúa trình chế tạo và khi tháo mũi khoan ra khỏi trục chính hoặc
đồ gá khi làm việc xong. (Theo sổ tay CNCTM tập 2, 3, 4) ta có
các kích thớc phần cán côn và phần chuôi dẹt nh sau:
D D
2
d
3
l
1
b e t R r
17,981 14,095 13,6 78,5 6,3 16,5 10,5 6 1,5
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
2

= 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.
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 10
t
l
1
d
2
b
D
R
e
R
d
3
45
0

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
- 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.
- Trên phần định hớng có 2 rãnh xoắn có tác dụng thoát phoi với góc
xoắn
= 30
0
, bớc xoắn đợc tính theo công thức:
)(5,92456,92
30
17.14,3.
0
mm
tg
tg
D
H ===


Dạng rãnh xoắn trong tiết diện đầu tức là tiết diện thẳng góc với trục.
Đối với mũi khoan tiêu chuẩn dạng lỡi cắt thờng là thẳng trên phần cắt
trong tiết diện đầu nó có dạng cong.
Mô đun của rãnh xoắn tơng ứng với đờng kính ngoài của mũi khoan là 2
dải cạnh viền làm nhiệm vụ định hớng mũi khoan khi làm việc, đồng thời
giảm ma sát giữa mũi khoan và chi tiết gia công:
+ Chiều rộng cạnh viền:

f = (0,3 ữ 2,6) mm chọn f = 1,6 (mm)
+ Chiều cao cạnh viền:
h = (0,1 ữ 1,2) mm chọn h = 0,6 (mm).
Phần kim loại giữa hai rãnh xoắn là lõi mũi khoan. Đờng kính lõi mũi
khoan thờng đợc lấy lớn dần về phía chuôi, lợng tăng dần thờng lấy từ
(1,4ữ1,8) mm
Trên 100 mm chiều dài.
+ Đờng kính lõi:
d
0
= (0,125 ữ 0,3) . d = (2,6 ữ 6) mm
Chọn d
0
= 2,8 (mm).
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 11
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
- 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 trớc của mũi khoan là mặt xoắn vít, mặt sau của nó có thể là mặt
côn, mặt phẳng hay mặt trụ, tuỳ theo phơng pháp mài sắc và nhiệm vụ của

mũi khoan.
Trong thực tế ngời ta thờng gặp một số phơng pháp mài sắc sau: Theo
mặt côn, mặt trụ, mặt xoắn vít và theo hai mặt phẳng.
ở đây với mũi khoan tiêu chuẩn ta chọn mặt sau là mặt côn, phơng pháp
này đợc dùng phổ biến hơn cả trong công nghiệp.
Mặt sau của mũi khoan là một phần của mặt côn với góc =15
0
, mặt côn
này trong thực tế không tồn tại, nó đợc hình thành nhờ động học và kết cấu
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 12
h
f
d
0
90

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
máy. Trục của mặt côn tởng tợng này hợp với trục của mũi khoan một góc =
45
0
và cách trục này một khoảng a =(1,8ữ1,9).d = (60,6ữ32,3)
Chọn a = 32 (mm)
Trên hình chiếu trục OB song song với mũi khoan OA cách nhau một
khoảng
b = (0,075 ữ 0,05) . d = 1,19 ữ 0,85 Chọn b = 1,1 (mm).
Trong đó: d là đờng kính mũi khoan .
(Tra bảng IX- 49 sổ tay CNNCTM tâp 2, 3, 4)
- Chiều dài phần làm việc: l

0
= 135 (mm)
- Chiều dài phần côn cắt: l
01
= 17 (mm)
- Chiều dài phần định hớng: l
0 2
= 118 (mm)
2. Thông số hình học của mũi khoan.
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 13



a
B
A
b
0


AN
D
D
A
2

N
N
A

0
0


A0

1


A
N - N
0 - 0
A
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
a. Góc tr ớc (

)
Góc trớc xác định là góc hợp bởi giữa mặt trớc và mặt đáy trong tiết diện
chính N-N.
Xét tại điểm A bất kì trên lỡi cắt chính, góc trớc đợc tính theo công thức:



sin.
.
D
tgD
tg
A

AN
=
Trong đó:
D
A
: Đờng kính mũi khoan xét tại điểm A.
D: Đờng kính mũi khoan xét tại đỉnh lớn nhất.
: Góc nghiêng chính.
: Góc xoắn mũi khoan.
(tra bảng 37-thiết kế dụng cụ cắt kim loại tập I)
Ta có với đờng kính mũi khoan D = 17 = 30
0
.
b. Góc sau (

)
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 14
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
Góc sau của mũi khoan đợc đo trên bề mặt quỹ đạo chuyển động của
điểm nghiên cứu trên lỡi cắt, tức là trên mặt chứa điểm đó và đồng trục với
mũi khoan.
Tại số góc sau của mũi khoan thay đổi tuỳ thuộc vào điểm nghiên cứu
trên lỡi cắt theo quy luật tăng dần kể từ điểm ngoài cùng đến tâm mũi khoan.
(Tra bảng 39- thiết kế dụng cụ cắt tập I)

ta có:

= 8

ữ
14
0


chọn

= 8
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 đễ 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.
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
1
= 2
0
e. Góc xoắn ().
Góc xoắn tại một điểm của rãnh xoắn là góc hợp bởi tiếp tuyến của đờng
xoắn lại điểm đó với trục mũi khoan .
Góc xoắn () là một thông số rất quan trọng đối với mũi khoan, trị số
của nó ảnh hởng trực tiếp đến quá trình cắt, sự thoát phoi, lực cắt, tuổi bền và
tuổi thọ của mũi khoan.
Góc xoắn tại điểm A trên lỡi cắt chính đợc xác định theo công thức:
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 15
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
s
D
tg
A
A
.


=
Trong đó:
D

A
: Đờng kính mũi khoan tại điểm A.
S: Bớc xoắn của mũi khoan.
Góc xoắn () thay đổi tuỳ thuộc nghiên cứu theo quy luật giảm dần kể từ
điểm ngoài cùng đến lõi mũi khoan.
Khi tăng góc () dẫn đến góc tăng quá trình cắt gọt sẽ dễ dàng hơn,
đồng thời khi tăng () phoi biến đổi từ dạng dải dài sang dạng xoắn, dễ thoát
ra ngoài. Tuy vậy nếu tăng góc () lên qúa sẽ làm yếu chêm cắt ở phía ngoài
của mũi khoan. Mặt khác góc () liên quan đến cả đờng kính của mũi khoan.
(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 :
)(503,92
30
17.14,3.
0
mm
tg
tg
D
s ===


f. Góc nghiêng của l ỡi cắt ngang (

).
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 = 55
0
g. Góc nâng (

).
Góc () là góc hợp bởi lỡi cắt chính và hình chiếu của nó trên mặt đáy,
trị số phụ thuộc vào điểm khảo sát góc () tại điểm A bất kỳ của mũi khoan đ-
ợc tính theo công thức:
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 16
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
A
A
D
d
0
.sin
sin


=
Trong đó:
D
A

: Đờng kính mũi khoan tại điểm đang khảo sát
d
0
: Đờng kính mũi khoan đang khảo sát
Ta thấy góc () thay đổi phụ thuộc vào D
A
tức là phụ thuộc vào điểm
khảo sát trên lỡi cắt. Do vậy tại điểm ngoài cùng ta có góc ()
Với góc 2 = 120 = 60
0
,
d
0
= 2,8 (mm)
D = 17 (mm)

1386,0
17
8,2.60sin
sin
0
==
A

= 7
0
96 lấy = 8
0
3. Thông số xác định hình dạng dao phay để phay rãnh.
Các thông số xác định hình dáng dao phay rãnh, đợc xác định theo công

thức thực nghiệm: R
0
= C
R
. C
r
. C

.D
Trong đó:
)(513,0
30
120.120.026,0
22.026,0
3
3
mmC
R
===


1
17.014,0
17.014,0
.014,0
.014,0.14,0
044,0
044,0
0
=

==








=
D
D
d
D
C
r


9,0
.3,1

=


D
D
C
Chọn đờng kính ngoài của dao D

để phay rãnh mũi khoan là:
DD ,3,1=

C

= 1.
R
0
= C
R
. C
r
. C

.D
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 17
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp:

”ThiÕt kÕ mòi khoan xo¾n φ17”
= 0,513. 1. 1. 17 = 8,721 (mm)
- B¸n kÝnh cña pr«fin 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
- ChiÒu s©u r·nh xo¾n.
h = 0,5. D + 3 = 0,5. 17 + 3 = 11,5 (mm)
- ChiÒu réng r·nh b trong tiÕt diÖn vu«ng gãc víi ph¬ng xo¾n:
b = 0,59. D = 0,59 .17 = 10,03 (mm)
SVTH: NguyÔn V¨n Thanh - Líp TC2000M
Trang 18
ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp:
”ThiÕt kÕ mòi khoan xo¾n φ17”
H×nh trang19 ®· vÏ trang riªng
SVTH: NguyÔn V¨n Thanh - Líp TC2000M

Trang 19
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
Phần II
Thiết kế quy trình công nghệ
chế tạo mũi khoan
i. Đặc điểm kết cấu của mũi khoan
Khi nghiên cứu chế tạo mũi khoan cũng xuất phát từ nguyên lý chung về
thiết lập quy trình công nghệ về các yêu cầu chế tạo chi tiết. Song ở đây mũi
khoan đợc chế tạo là một loại dụng cụ cắt, chính vì vậy mà việc thiết kế quy
trình công nghệ có những nét riêng bởi vì yêu cầu kỹ thuật, hình dáng, kích
thớc cao hơn so với các chi tiết bình thờng. Ngoài ra nó còn có thêm những lỡi
cắt, góc cắt đòi hỏi phải gia công chính xác, cụ thể:
+ Hình dáng mũi khoan đợc hình thành bởi bề mặt không gian khác
nhau: mặt trụ, mặt côn, mặt xoắn vít. Việc tạo hình các bề mặt này cần
phải có sự phối hợp động học phức tạp của máy gia công, sự chính xác
prôfin của dụng cụ cắt.
+ Giao tuyến giữa các bề mặt tạo hình yêu cầu khắt khe, mặt sau so với
rãnh xoắn tạo thành lỡi cắt chính, hai lỡi cắt chính phải đối xứng qua trục
của mũi khoan.
+ Giao tuyến giữa hai mặt sau tạo thành lỡi cắt ngang và đi qua trục mũi
khoan.
+ Giao tuyến giữa hai mặt trớc và hai cạnh viền tạo thành hai lỡi cắt phụ
và cũng phải đối xứng nhau qua trục mũi khoan.
Để đảm bảo những yêu cầu này ở mỗi nguyên công tạo hình ngoài độ
chính xác kích thớc, hình dáng, hình học còn cần phải đảm bảo độ chính xác
cao đối với những chuẩn đợc lựa chọn, chất lợng bề mặt gia công đòi hỏi cao,
độ bóng bề mặt không dới 0,63.
+ Trong khi đó vật liệu làm dao cắt cần phải khống chế lợng d gia công
thích hợp.

SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 20
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
+ Độ cứng cao ở phần làm việc HRC 62 ữ 65 nhng lại không cao ở phần
chuôi HRC 30ữ45.
+ Vật liệu chế tạo là thép gió P18, nhiệt luyện phúc tạp, phải tôi và Ram
nhiều lần theo yêu cầu. Nh vậy quá trình nhiệt luyện càng trở lên khắt
khe và phức tạp hơn mới có thể đảm bảo đợc yêu cầu kỹ thuật đề ra,
tránh cong vênh, nứt nẻ.
+ Trang thiết bị sử dụng phải hợp lý cho từng nguyên công, tính năng
công dụng thích hợp, đồng thời phải đảm bảo tính kinh tế.
+ Việc chọn phôi phải hệ trọng đảm bảo các yêu cầu đề ra, phôi phải có
tính đồng nhất, không rỗ, không nứt, thành phần hoá học phải đúng, hình
dáng và kích thớc phôi phải hợp lý.
+ Việc sắp xếp các nguyên công cũng nh các bớc công nghệ theo thứ tự
hợp lý, đặc biệt là các nguyên công gia công lần cuối.
+ Khi chọn chuẩn, phơng pháp định vị và kẹp chặt phải phù hợp với chi
tiết gia công.
II. Xác định dạng sản xuất.
1. Các dạng sản xuất.
Việc xác định dạng sản xuất là công việc cần phải có, vì nó liên quan
đến kế hoạch sản xuất của nhà máy. Dạng sản xuất là một khái niệm đặc trng,
có tính tổng hợp các yếu tố của dạng sản xuất.
- Sản lợng.
- Tính ổn định của sản phẩm.
- Tính lặp lại của quá trình sản xuất.
- Mức độ chuyên môm hoá, tự động hoá.
Ngời ta chia ra làm 3 dạng sản xuất:
a. Dạng sản xuất đơn chiếc.

Dạng sản xuất này có đặc điểm là sản lợng hàng năm ít, số lợng các mặt
hàng nhiều, sản phẩm không ổn định, chu kỳ chế tạo không đợc xác định. Do
vậy việc sản xuất này thờng sử dụng trang thiết bị vạn năng, bố trí theo nhóm,
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 21
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
phơng pháp gá đặt là rà gá, phơng pháp đạt độ chính xác gia công là đo dò cắt
thử. Định mức kỹ thuật dựa vào kinh nghiệm, tài liệu công nghệ sơ lợc chỉ sử
dụng phiếu tiến trình công nghệ.
Do đó phải sử dụng công nhân có tay nghề cao.
b. Dạng sản xuất hàng loạt.
Dạng sản xuất hàng loạt là dạng sản xuất mà có sản lợng hàng năm tơng
đối lớn, sản phẩm chế tạo hàng năm theo từng loạt và chu kỳ đợc xác định, số
chủng loại mặt hàng ít, sản phẩm có tính lặp lại và tơng đối ổn định. Căn cứ
vào dạng sản xuất, ngời ta chia ra thành sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa và loạt lớn.
c. Dạng sản xuất hàng khối.
Là dạng sản xuất có sản lợng hàng năm rất lớn, sản lợng mỗi mặt hàng
nhiều, ổn định, chủng loại ít, sản phẩm lặp lại có chu kỳ.
Đặc điểm của dạng sản xuất này là trình độ chuyên môn hoá cao, trang
thiết bị dụng cụ chủ yếu là chuyên dùng, máy bố trí theo quy trình công nghệ,
phơng pháp gá đặt tự động đạt kích thớc, phơng pháp đạt độ chính xác gia
công là phơng pháp chỉnh sẵn dao, đồ gá, thiết bị do chuyên dùng. Định mức
kỹ thuật tỉ mỉ, chính xác.
Quá trình cộng nghệ đợc thiết kế, tính toán chính xác, văn kiện công
nghệ tỉ mỉ thờng sử dụng đến phiếu nguyên công.
2. Xác định dạng sản xuất .
a. Sản l ợng cơ khí.
Sản lợng cơ khí đợc tính theo công thức:
100

1)(
100
1(.

++=
ii
mNN
)
Trong đó:
N
i
: Sản lợng cơ khí chi tiết đợc chế tạo (c/n)
N : Sản lợng thép kế hoạch trong năm (N = 25.000 c/n)
m
i
: Số loại sản phẩm m
i
= 1
: Số % dự trữ phòng phế phẩm trong lắp ráp.
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 22
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
: Số % dự trữ phòng phế phẩm trong gia công.
= 3%,

= 3%

)
100

1)(
100
1(.

++=
ii
mNN

)/(5,522.26
)
100
3
1)(
100
3
1(1.000.25
nc=
++=
b. Khối l ợng chi tiết.
Khối lợng của chi tiết đợc xác định theo công thức:
M = .V (Kg)
Trong đó:
: Trọng 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
).
Ta phân chi tiết ra làm 4 phần:
V = V
1
+ V
2
+ V
3
+ V
4
Trong đó:
V
1
: Thể tích phần chuôi dẹt
V
2
: Thể tích phần cán côn
V
3
: Thể tích phần cổ dao
V
4
: Thể tích phần làm việc.
+ V
1
= t . b . d
3
Với:
t = 10,5 Chiều dài phần chuôi dẹt.

SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 23
139,5
68
V
1
10,5
12
V
3
V
4
V
2
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
b = 6,3 Chiều cao phần chuôi dẹt.
d
3
= 3,6 Chiều rộng phần chuôi dẹt.
V
1
= t . b . d
3
= 10,5 . 6,3 . 13,6 = 899,64 (mm
3
)
+
)(
3

22
2
RrrR
h
V
++=

Với:
h = 68 Chiều dài phần cán côn.
R = 8,9905 Bán kính đầu côn to.
r = 7,04750 Bán kính đầu côn nhỏ.

)(
3
22
2
RrrR
h
V
++=

=
3
68
. 3,14 (8,9905
2
+ 7,0475
2
+ 8,9905 .7,0475)
= 13808,388 (mm

3
)
+
hRV
2
3

=
Với:
R = 8,1 Bán kính phần cổ dao.
h = 12 Chiều dài cổ dao.
+
hRV
2
3

=
=3,14 . 8,2
2
. 12 = 2472,184 (mm
3
)
+
rv
Vl
d
V
=
.
4

.
2
4

Với:
d = 17(mm) Đờng kính mũi khoan.
l
V
= 139,5 Chiều dài phần làm
V
r
Thể tích rãnh xoắn. Để tính đợc thể tích rãnh xoắn dễ dàng ta coi
nh là thể tích hình trụ
2
0
dd
d
r

=
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 24
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế mũi khoan xoắn 17
d
0
= 2,8 (mm) Đờng kính lõi
)(1,7
2
8,217

mmd
r
=

=
Vì có 2 rãnh xoắn đỗi xứng nhau nên thể tích bằng 2 lần thể tích hình trụ
có đờng kính d
r
r
r
r
l
d
V
4
.
2
2

=
Với l
r
= n
r
.l
S
Chiều dài rãnh xoắn
46,1
503,92
135

0
===
s
l
n
r
Số vòng xoắn
s là bớc xoắn.
)(76,106
30sin
17.14,3
sin
.
0
mm
d
l
S
===


là chiều dài rãnh xoắn trên một
bớc xoắn s.
l
r
= n
r
. l
S
= 1,46 . 106,76 = 155,87 (mm)

87,155.
4
1,7.14,3
2
4
.
2
2
2
==
r
r
r
l
d
V

= 1233,13 (mm
3
)

13,12335,139
4
1,7.14,3
.
4
.
22
4
==

rv
Vl
d
V

= 19311,54 (mm
3
)
Vậy ta có thể tích của mũi khoan 17 sẽ là:
V = V
1
+ V
2
+ V
3
+ V
4
= 899,64 + 13808,388 + 2472,184 + 19311,54
= 36491,752 (mm
3
)
= 0,036491752 (dm
3
)
Ta có khối lợng của mũi khoan là:
SVTH: Nguyễn Văn Thanh - Lớp TC2000M
Trang 25