thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo mũi khoan tiêu chuẩn 17

tài liệu tham khảo thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo mũi khoan tiêu chuẩn 17

Bộ giáo dục và đào tạo

đại học Thái Nguyên trờng đại học kỹ thuật công nghiệp

khoa cơ khí - chế tạo máy

bộ môn: dụng cụ cắt vật liệu kỹ thuật

- -

-đồ án tốt nghiệp

Giáo viên hớng dẫn : Thạc sỹ Hà Thị Mai

Sinh viên thiết kế : Vũ Khắc Uyên

Lớp : TC01MA

Ngành : Chế tạo máy

Cán bộ hớng dẫn : Th.s Hà Thị Mai

………

Ngày giao đề tài :

Ngày hoàn thành đề tài :

Nội dung đề tài: Thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo mũi khoan tiêu chuẩn 17

Sản lợng: 25.000 chiếc/năm;

Trang thiết bị : tự chọn

Tổ trởng bộ môn Cán bộ hớng dẫn TM Hiệu trởng

(Ký tên) (Ký tên) Chủ nhiệm khoa (Ký tên, đóng dấu)

Bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam Trờng đại học kỹ thuật Độc lập -Tự do -Hạnh phúc

công nghiệp Thái Nguyên - 0 0

mục lục

Trang

Phần I : Thiết kế mũi khoan xoắn tiêu chuẩn 17 8 Vật liệu chế tạo mũi khoan 9

Phần II : Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo mũi khoan 25 Đặc điểm kết cấu mũi khoan 26

Chọn phôi và phơng pháp chế tạo phôi 32 Thiết kế qui trình chế tạo mũi khoan 34 Sơ đồ thứ thự các nguyên công 40

Lời nói đầu

Theo xu thế chung của sự phát triển khoa kỹ thuật học hiện thế giới Việt Nam chúng ta có những phát triển rất đáng kể, đặc biệt là trong công nghiệp Nhng so với nền công nghiệp của các nớc trên thế giới chúng

ta còn nhiều thua kém.

chính vì vậy việc đào tạo những trí thức trẻ cho tơng lai là một việc hết sức quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu cần thiết của nền công nghiệp hiện đại Đặc biệt là trong các trờng kỹ thuật nơi trực tiếp đào tạo ra những kỹ s và cử nhân tơng lai của đất nớc.

Và trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên cũng vậy với truyền thống lâu đời cùng với đội ngũ giảng viên nhiệt tình giảng dậy.

Là một trong những sinh viên của trờng, em biết vai trò và trách nhiệm của mình Sau năm năm học và nghiên cứu tại trờng đến nay em đ-

ợc nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế và lập quy trình công

nghệ chế tạo mũi khoan xoắn 17 ” do cô giáo Hà Thị Mai hớng dẫn.

Đối với em đây là một đề tài khá phức tạp, nhng đợc sự chỉ bảo tận tình của cô giáo hớng dẫn và với những lỗ lực của bản thân, đến nay em

đã hoàn thành đồ án của mình Song do thời gian có hạn cùng với kiến thức còn hạn chế vì vậy đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Do đó em rất mong đợc sự chỉ bảo của thầy cô giáo để đồ án của em

đợc hoàn thiên hơn.

Em xin chân thành cám ơn cô giáo Th.s Hà Thị Mai 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 200

I Đặc điểm và vai trò của mũi khoan

Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học hiện đại và việc ápdụng nhiều biện pháp cũng nh những thành quả hiện đại vào trong sản xuất vìvậy mà nhu cầu đòi hỏi chất lợng sản phẩm ngày càng cao hơn

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 củanền công nghiệp hiện đại.

Với đặc điểm của mũi khoan là chi tiết dạng trục nó là dụng cụ cắt để giacông lỗ hình trụ trên vật liệu đặc, khoan rộng lố đã có sẵn Mũi khoan có thểkhoan 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  12 cấp nhẵn bềmặt 3  5 (RRa = 5  20)

(RRz = 20  80)Vì độ chính xác, và độ nhẵn bề mặt của chi tiết gia công không cao, mũikhoan thờng đợc dùng để gia công thô

Với công nghệ hiện đại, ngày nay có rất nhiều phơng pháp gia công mũikhoan Tuỳ thuộc vào kích thớc của mũi khoan yêu cầu mà ta có những phơngpháp chế tạo thích hợp

Với từng loại công dụng mà mũi khoan có các loại sau

+Mũi khoan nòng súng (Rmũi khoan lỗ sâu)

Khi khoan lỗ sâu để hạn 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 (Rmũi khoan ruột gà)

Chiều dài mũi khoan Phần làm việc phần cán dao

+Vật liệu chế tạo :có thể dùng thép Y12A,9XC, P9, P18 hoặc gắn mảnhhợp kim cứng.

+Độ cứng sau nhiệt luyện : HRC 60  65

+Độ nhẵn bề mặy sau, cạnh viền mặt chuôi không thấp hơn cấp 8

Độ nhẵn mặt rãnh không thấp hơn cấp 7

+Độ côn ngợc trên phần làm việc :0.040.09mm trên 100mm chiều dài.+ Đờng kính lõi mũi khoan có thể cố định hoặc tăng dần về phía chuôi từ1,4  1.8mm trên 100mm chiều dài

+ Độ đảo hớng kính giữa phần làm việc với phần chuôi không đựơc vợtqua trị số sau:

đờng kính D≤ 20mm là 0.12mm

Đờng kính D> 2050 mm là 0.15

Đờng kính D>50mm là 0,18mm

+Sai lệch các góc mũi khoan không vợt quá 2 ±2° °

Với những yêu cầu kỹ thuật trên để cụ thể hoá quá trình chế tạo mũikhoan xoắn tiêu chuẩn 17 ta bớc vào thực hiện các phần sau

Phần i

Thiết kế mũi khoan

I.Vật liệu chế tạo mũi khoan

Trong quá trình gia công phần cắt của dao trực tiếp làm nhiệm vụ cắt đểtạo ra phoi và tạo hình Để nâng cao năng suất cắt, nâng cao chất lợng bề mặtgia công phần cắt của dao không những phải có hình dáng hình học hợp lý màphải đợc chế tạo từ những vật liệu thích hợp

Vì vậy để có vật liệu thích hợp cho việc chế tạo mũi khoan ta đi tìm hiểuyêu cầu của vật liệu chế tạo mũi khoan sau

1 Những yêu cầu chung của vật liệu chế tạo mũi khoan

a).Tính năng cắt

Trong quá trình cắt ở phần lỡi cắt trên mặt trớc và mặt sau của dao thờngxuất hiện ứng xuất tiếp xúc rất lớn, khoảng 4000  5000N/ mm đồng thời áp² đồng thời áplực riêng lớn gấp 100  200 lần so với áp lực cho phép của chi tiết máy nhiệt

độ tập trung lên vùng cắt lên tới 600900 C Trong điều kiện làm việc nh° vậyviệc cắt chỉ thực hiện có hiệu quả khi dao có khả năng giữ đợc tính cắt trongkhoảng thời gian dài Điều đó đòi hỏi vật liệu dụng cụ cắt phải có đầy đủnhững tính chất cơ lý cần thiết nh độ cứng ,độ bền nhiệt, độ bền cơ học , độbền mòn , độ dẫn nhiệt

- Độ cứng: là một trong những chỉ tiêu quan trọng của vật liệu dụng cụcắt Muốn cắt đợc vật liệu, phần cắt phải có độ cứng lớn hơn vật liệu gia côngkhoảng 25HRC nó thờng đạt trong khoảng 60  65HRC

- Độ bền nhiệt: Là khả năng giữ đợc độ cứng cao và các tính năng cắtkhác ơ nhiệt độ cao trong khoảng thời gian dài

Nó là tính năng quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ cắt Nó quyết dịnhviệc duy trì khả năng cắt của dao trong diều kiện nhiệt độ và áp lực rất lớn ởvùng cắt

- Độ bền cơ học: Là khả năng chịu đợc những va đập và rung động mạnh

mà vẫn đảm bảo điều kiện cắt gọt của dụng cụ cắt

Để nâng cao đợc tính năng cắt, tuổi bền của dao thì vật liệu dụng cụ cắtphải có độ bền cơ học cao, chịu đợc những lực và xung lực lớn

- Độ bền mòn: Nó đợc đặc trng bởi khả năng giữ vững hình dáng vàthông số hình học phần cắt trong quá trình gia công

- Độ dẫn nhiệt: Độ dẫn nhiệt của vật liệu dụng cụ cắt càng cao thì nhiệtlợng đợc truyền ra khỏi lỡi cắt càng nhanh

Do đó nó cho phép dụng cụ cắt làm việc ở tốc độ cao

b) Tính công nghệ

Dụng cụ cắt thờng có hình dạng hình học phức tạp đòi hỏi những yêucầu kỹ thuật khá cao về độ chính xác hình dáng kích thớc, độ nhẵn bề mặt Vì vậy vật liệu dụng cụ cắt cần phải có tính công nghệ tốt, tính tôi tốt, độthấm tôi cao, tính dễ gia công, độ dẫn nhiệt cao.

c) Tính kinh tế

Khi chọn vật liệu dụng cụ cắt ngoài việc chú ý đến tính năng cắt tínhcông nghệ, còn phải chú ý đến giá thành của vật liệu dụng cụ cắt Vật liệudụng cụ cắt thờng đắt tiền, chi phí chiếm tỷ lệ cao

Do đó cần phải chọn vật liệu dụng cụ cắt phù hợp với yêu cầu kỹ thuậtcủa dao cắt nhằm giảm chi phí chế tạo dao cho 1 đơn vị chi tiết gia công

Từ những yêu cầu chung trên ta đi tìm hiểu từng loại vật liệu để chọn đợcloại vật liệu hợp lý nhất cho qúa trình chế tạo mũi khoan có giá thành thấp

2 Các loại vật liệu chế tạo mũi khoan

Vật liệu dụng cụ cắt đợc hình thành và phát triển theo nhu cầu phát triểncủa khoa học kỹ thuật và của sản xuất Với mũi khoan các loại vật liệu thờng

đợc chế tạo là: Thép các bon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợpkim cứng

Để có đợc loai vật liệu thích hợp nhất cho quá trình chế tạo mũi khoan ta

đi tim hiểu và nghiên cứu bốn loại vật liệu trên từ đó tìm hiêu những u nhợc

điểm của từng loại từ đó đa ra loại vật liệu thích hợp cho quá trình chế tạo.a) Thép cacbon dụng cụ

Để đảm bảo cho thép các bon dụng cụ có đủ độ cứng và có tính chịu mòncao hàm lợng các bon chứa trong thép các bon thờng vào khoảng 0.651.35% Sau khi nhiệt luyện, độ cứng bề mặt đạt đợc HRC6065

- Ưu điểm :+Độ cứng sau khi ủ thấp HB=107217, nên dễ gia công cắt gọt

và gia công áp lực

+Dễ mài sắc, dễ đạt độ nhẵn bề mặt

+Giá thành rẻ

- Nhợc điểm:+Độ bền nhiệt thấp khoảng 200250 C.°

+Độ chịu mòn thấp, tính năng cắt thấp

Một số loại thép thờng dùng:

CD100A, Y7A, Y8A, Y9A, Y10A, Y11A, Y11A

Công dụng: là những dao cắt nhỏ có năng suất thấp, những dụng cụ cầm tay

có hình dạng đơn giản nh dũa, ta rô, bàn ren

b) Thép hợp kim dụng cụ

Thép hợp kim dụng cụ là thép có pha thêm một số nguyên tố hợp kim nh:Vonfram ,Crôm,Vanadi…với hàm lợng khoảng 0,5  3%.

- Ưu điểm : + Tính chịu nóng cao hơn so với thép các bon dụng cụ khoảng

350  400 C Do đó cho phép nâng cao tốc độ cắt gấp 1,2 ° 1,4 lần so vớidao làm bằng thép các bon

+ Phân bố cácbit đồng đều nên độ bền nhiệt cao cho phépnâng cao tốc độ cắt

- Nhợc điểm:+Độ cứng ở trạng thái ủ cao HB=217  235 khó gia công +Khi nhiệt luyện dễ sinh ra lớp thoát các bon do đó ảnh h-ởng xấu đến độ cứng tại chỗ mỏng trên phần cắt của dao

Sau khi nhiệt luỵên độ cứng đạt HRC6265 Thép gió có độ thấm tôi lớn,

độ bền mòn tính mòn tốt hơn và độ bền cơ học cao với tốc độ lớn gấp 3  4lần so với dao thép các bon dụng cụ

Trong công nghệ chế tạo mũi khoan vật liệu chế tạo nhiều nhất là P18, P9 Nói chung khả năng cắt và tuổi bền khi làm việc ở tốc độ cao của thépgió 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 ởtrạng thái nguội

Trong trờng hợp này tuổi bền của dao P18 lớn hơn gấp 2 lần tuổi bền củadao P9 Vì hàm lợng Vanađi cao hơn P9 (R90w9Cr4V2) nên P9 cứng hơn, khómài hơn P18 (R75w18Cr4V)

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, điềunày quan trọng đối với các loại dao mà phải gia công đợc ở thời điểm biếndạng 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 200C

P18: Sai số cho phép của nhiệt độ tôi không qúa 100C

- Nếu nhiệt độ tôi qúa thấp thì độ hạt lớn nên làm cho cơ tính giảm Nếuqúa cao thì sẽ gây ra cháy bề mặt làm giảm độ cứng

d Hợp kim cứng

Hợp kim cứng là vật liệu có tính năng cắt tốt, có độ cứng HRC < 70, độbền nhiệt cao (R8001000)0C có cả ti tan từ 56%.

Dao làm bằng hợp kim cứng cho phép cắt ở tốc độ cao V = 100 200(Rm/ph) Vì vậy mà năng xuất cao gấp 23 lần thép gió

Tuy vậy dao hợp kim cứng có độ bền uốn kém, độ dẻo kém Do vậy nócần làm việc ở điều kiện không có va đập, lợng d gia công phân bố đồng đều,

Loại này có độ cứng cao, thờng dùng để gia công thép gió

+ Nhóm 3 các bít WC + Tic + TaC Kí hiệu TTK

Thờng đợc dùng gia công vật liệu có độ cứng và độ bền cao

Ngoài một số vật liệu kể trên ngày nay ngời ta còn sử dụng vật liệu gốm

để làm dụng cụ cắt cho năng xuất cao

Thông qua việc phân tích tính chất và công dụng một số loại vật liệu ờng dùng chế tạo dụng cụ cắt Ta thấy rằng, để gia công vật liệu là thép có độcứng trung bình mà dụng cụ là mũi khoan thì việc chọn vật liệu chế tạo mũikhoan là thép gió P18 là hoàn toàn hợp lý Vì nó có đầy đủ độ bền tốt nhất là

th-độ mòn ở trạng thái nguội, tính ổn định khi nhiệt luyện, tính mài tốt hơn, đặcbiệt khi mài sắc

Bảng thành phần hoá học của thép gió P18

Thành phần hoá học Các bon Vonfram Crôm Vanađi

II Kết cấu mũi khoan

- Mũi khoan xoắn tiêu chuẩn 17

+ Vật liệu chế tạo : Thép gió P18

+ Kích thớc mũi khoan: Tra trong sổ tay công nhân cơ khí

(RCPABO4HИR- METAHИCTA)  ta có:

1 Kết cấu mũi khoan.

- Kết cấu mũi khoan đợc chia làm 3 phần:

điểm là khó chế tạo

- Trên phần cán dao có phần chuôi dẹt (Re) dùng làm chuẩn công nghệtrong qúa trình chế tạo và khi tháo mũi khoan ra khỏi trục chính hoặc đồ gákhi làm việc xong (RTheo sổ tay CNCTM tập 2, 3, 4)  ta có các kích thớcphần cán côn và phần chuôi dẹt nh sau:

- Trên phần định hớng có 2 rãnh xoắn có tác dụng thoát phoi với gócxoắn  = 300, bớc xoắn đợc tính theo công thức:

) mm ( 5 , 92 456 , 92 30

tg

17 14 , 3 tg

D

Mô đun của rãnh xoắn tơng ứng với đờng kính ngoài của mũi khoan là 2dải cạnh viền làm nhiệm vụ định hớng mũi khoan khi làm việc, đồng thờigiảm ma sát giữa mũi khoan và chi tiết gia công

+ Chiều rộng cạnh viền:

f = (R0,3  2,6) mm  chọn f = 1,6 (Rmm)+ Chiều cao cạnh viền:

h = (R0,1  1,2) mm  chọn h = 0,6 (Rmm)

Phần kim loại giữa hai rãnh xoắn là lõi mũi khoan Đờng kính lõi mũikhoan thờng đợc lấy lớn dần về phía chuôi, lợng tăng dần thờng lấy từ(R1,41,8) mm Trên 100 mm chiều dài

+ Đờng kính lõi:

+ Lỡi cắt phụ: Là đờng xoắn chạy dọc cạnh viền mũi khoan, nó là giaocủa mặt sau với cạnh viền.

+ Lỡi cắt ngang: Là giao của hai mặt sau:

- Mặt sau của mũi khoan là 1 hình bao của những vị trí lần lợt tiếp xúcvới 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 phơng pháp mài sắctheo mặt côn vì phơng pháp này dùng phổ biến hơn cả trong công nghiệp Mặtsau của mũi khoan là một phần của mặt côn với góc côn , mặt côn này trongthực tế không tồn tại nó đợc hình thành nhờ động học và kết cấu của máy

2 Thông số hình học của mũi khoan.

h f

N

N A

A

D

tg D

AN 

Trong đó:

DA: 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

(Rtra bảng 37 - Thiết kế dụng cụ cắt kim loại tập I)

 Ta có với đờng kính mũi khoan D = 17   = 300

b Góc sau ( )

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 vớimũi khoan

Trị số góc sau của mũi khoan thay đổi tuỳ thuộc vào điểm nghiên cứutrên lỡi cắt theo quy luật tăng dần kể từ điểm ngoài cùng đến tâm mũi khoan.(RTra bảng 39- thiết kế dụng cụ cắt tập I)  ta có:  = 8140  chọn  = 80 thìgóc sau của tâm có giá trị  = 250  350.

Góc  đợc chọn phụ thuộc vào vật liệu gia công

Với mũi khoan tiêu chuẩn 2 = 116  1200  chọn góc 2 = 1200

Góc xoắn tại điểm A trên lỡi cắt chính đợc xác định theo công thức:

DA: Đờng kính mũi khoan tại điểm A

S: Bớc xoắn của mũi khoan

Góc xoắn (R) thay đổi tuỳ thuộc điểm nghiên cứu theo quy luật giảm dần

kể từ điểm ngoài cùng đến lõi mũi khoan

Khi tăng góc (R) dẫn đến góc  tăng  quá trình cắt gọt sẽ dễ dàng hơn,

đồng thời khi tăng (R) phoi biến đổi từ dạng dải dài sang dạng xoắn dễ thoát

ra ngoài Tuy vậy nếu tăng góc (R) lên qúa lớn sẽ làm yếu chân cắt ở phía

ngoài của mũi khoan Mặt khác góc (R) liên quan đến cả đờng kính của mũikhoan.

(RTra bảng 35- Thiết kế dụng cụ cắt tập I)  ta có: Trị góc xoắn ngoài cùng  = 300

Ta tính đợc góc xoắn của mũi khoan:

) mm ( 456 , 92 30

tg

17 14 , 3 tg

D







f Góc nghiêng của l ỡi cắt ngang ( )

Góc (R) là góc hợp bởi hình chiếu của lỡi cắt ngang và hình chiếu của lỡicắt chính trên mặt phẳng vuông góc với trục của mũi khoan

Khi tăng góc (R) sẽ làm giảm chiều dài lỡi cắt ngang, làm tăng chiều dàihữu ích của lỡi cắt chính, vì vậy làm độ chính xác khi khoan tốt hơn Khi giảmgóc (R) sẽ làm cải thiện điều kiện thoát phoi trên lỡi cắt ngang, dẫn đến tuổibền của lỡi cắt tăng lên (RTra bảng 38- thiết kế dụng cụ cắt tập I)  ta có mũikhoan tiêu chuẩn trị số hợp lý nhất là  = 45 550  chọn  = 52 0

D

d0

sin

Trong đó:

DA: Đờng kính mũi khoan tại điểm đang khảo sát

d0 : Đờng kính của lõi mũi khoan

Ta thấy góc (R) thay đổi phụ thuộc vào DA tức là phụ thuộc vào điểmkhảo sát trên lỡi cắt Do vậy tại điểm ngoài cùng ta có góc (R)

0



  = 809’50" lấy  = 80

3 Thông số xác định hình dạng dao phay để phay rãnh.

Trong thiết kế mũi khoan ngời ta không đi tìm thông số của prôfin rãnhxoắn ,mà dựa vào các kết cấu mũi khoan nh đờng kính lõi, dạng lỡi cắt, chiềurộng rãnh để xác định prôfin dao phay rãnh mũi khoan

Frôfin dao phay có thể xác định bằng đồ thị hoặc giải tích, song trongsản xuất ngời ta thờng tính toán theo công thức thực nghiệm các thông số xác

định của dao phay

Theo hớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt kim loai - Tập II - ĐHBKHN

Các thông số xác định hình dáng dao phay rãnh, đợc xác định theo côngthức thực nghiệm: R0 = CR Cr C D

Trong đó :

Ro - Là bán kính lớn của dao prôfin dao phay

CR - Hệ số phụ thuộc vào góc xoắn  và góc nghiêng 

Cr - Hệ số phụ thuộc vào đờng kính mũi khoan

C - Hệ số phụ thuộc vào đờng kính dao phay

D - Đờng kính mũi khoan

014 , 0

17 014 , 0

014 , 0

014 , 0

14 ,

3 , 1

Chọn đờng kính ngoài của dao D để phay rãnh mũi khoan là:

PhÇn II

ThiÕt kÕ quy tr×nh

c«ng nghÖ chÕ t¹o mòi khoan

i Đặc điểm kết cấu của mũi khoan

Hiện nay với việc áp dụng nhiều máy móc và trang thiết bị hiện đại vàosản xuất và chế tạo dao cắt, song vẫn cha giải quyết đợc triệt để những sai số

do chế tạo mũi khoan Chính vì điều đó mà độ chính xác đạt đợc khi gia côngbằng mũi khoan có độ chính xác rất thấp

Cụ thể của nguyên nhân độ chính xác thấp trong quá trình gia công bằngmũi khoan là

Kết cấu của mũi khoan cha hoàn thiện: Đó là việc có quá nhiều lới cắtcùng tham gia cắt, các thông số hình học của mũi khoan có trị số thay đổi theotừng vị trí lỡi cắt Ngoài ra các sai số do chế tạo mũi khoan sinh ra nh độkhông đồng tâm giữa phần cắt và phần chuôi sẽ làm cho lỗ gia công bị layrộng ra

Do đó để làm giảm những sai số chế tạo trong quá trình thiết kế ta cầnphải tìm hiểu tỷ mỷ nguyên lý về thiết kế lập quy trình công nghệ và yêu cầu

kỹ thuật chế tạo mũi khoan Song ở đây mũi khoan đợc chế tạo là một loạidụng cụ cắt, chính vì vậy mà việc thiết kế quy trình công nghệ có những nétriêng bởi vì yêu cầu kỹ thuật, hình dáng, kích thớc cao hơn so với các chi tiếtbình thờng Ngoài ra nó còn có thêm những lỡi cắt, góc cắt đòi hỏi phải giacông chính xác, cụ thể:

+ Hình dáng mũi khoan đợc hình thành bởi bề mặt không gian khácnhau: 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 củadụng cụ cắt

+ Giao tuyến giữa các bề mặt tạo hình yêu cầu khắt khe, mặt sau so vớirãnh xoắn tạo thành lỡi cắt chính, hai lỡi cắt chính phải đối xứng qua trục củamũi khoan

+ Giao tuyến giữa hai mặt sau tạo thành lỡi cắt ngang và đi qua trục mũikhoan

+ 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 độchính xác kích thớc, hình dáng, hình học còn cần phải đảm bảo độ chính xáccao 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 đắt vì thếcần phải khống chế lợng d gia công thích hợp

+ Độ cứng cao ở phần làm việc HRC 62  65 nhng lại không cao ở phầnchuôi HRC 3045.

+ Vật liệu chế tạo là thép gió P18, nhiệt luyện phúc tạp, phải tôi và Ramnhiều lần theo yêu cầu Nh vậy quá trình nhiệt luyện càng trở lên khắt khe vàphức 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 năngcông dụng thích hợp, đồng thời phải đảm bảo tính kinh tế

+ Việc chọn phôi phải đảm bảo các yêu cầu đề ra, phôi phải có tính đồngnhất, không rỗ, không nứt, thành phần hoá học phải đúng, hình dáng và kíchthớc phôi phải hợp lý

+ Việc sắp xếp các nguyên công cũng nh các bớc công nghệ theo thứ tựhợp 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 chitiết 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 mặthàng nhiều, sản phẩm không ổn định, chu kỳ chế tạo không đợc xác định Dovậy việc sản xuất này thờng sử dụng trang thiết bị vạn năng, bố trí theo nhóm,phơng pháp gá đặt là rà gá, phơng pháp đạt độ chính xác gia công là đo dò cắtthử Định mức kỹ thuật dựa vào kinh nghiệm, tài liệu công nghệ sơ lợc chỉ sửdụng 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, sốchủng loại mặt hàng ít, sản phẩm có tính lặp lại và tơng đối ổn định Căn cứvào dạng sản xuất, ngời ta chia ra thành sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa và loạt lớn

100 1 (    

 i

i N m

Trong đó:

Ni : Sản lợng cơ khí chi tiết đợc chế tạo (Rc/n)

N : Sản lợng kế hoạch của sản phẩm trong năm (RN = 25.000c/n)

100 1 (    

 i

i N m N

) / ( 5 , 522 26

) 100

3 1 )(

100

3 1 ( 1 000 25

n c









b Khối l ợng chi tiết.

Khối lợng của chi tiết đợc xác định theo công thức:

M = .V (RKg) Trong đó:

 : Trọng lợng riêng của vật liệu (RKg/dm3)

t = 10,5  ChiÒu dµi phÇn chu«i dÑt.

b = 6,3  ChiÒu cao phÇn chu«i dÑt

14 = 7,04750  B¸n kÝnh ®Çu c«n nhá.

3

2 2

V3

2

16 = 8,1  B¸n kÝnh phÇn cæ dao.

h = 12  ChiÒu dµi cæ dao

+ V .R2 h

3   =3,14 8,12 12 = 2472,184 (Rmm3)+ V  d .l v  V r

4

2 4

d r  

d0 = 2,8(Rmm)  §êng kÝnh lâi

) ( 1 , 7 2

8 , 2 17

sin 17 14 , 3 sin

1 , 7 14 , 3 2 4

2

2 2

d V

2 r

v 2

= 19311,539 (Rmm3)

VËy ta cã thÓ tÝch cña mòi khoan 17 sÏ lµ:

V = V1+ V2+ V3+ V4

 Ta có dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt lớn.

III Chọn phôi và phơng pháp chế tạo phôi

Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của chi tiết máy, độ chính xác và vị trí tơngquan, chất lợng bề mặt và độ bền của mũi khoan nên tiến hành chọn phôi liệu

là rất quan trọng và cần thiết Chọn phôi sao cho khi gia công chi tiết đạt đ ợcnhững yêu cầu kỹ thuật đề ra

Muốn vậy phôi phải thoả mãn các yêu cầu sau:

-Phôi không nứt, rỗ, khuyết tật và cháy

- Phải đảm bảo tính kinh tế và đảm bảo lợng d cho các nguyên công Thực tế có các phơng pháp tạo phôi sau:

1 Phôi đúc.

Việc chế tạo phôi bằng phơng pháp đúc đợc sử dụng rộng rãi có thể đúc

đợc hình dạng và kết cấu rất phức tạp, kích thớc từ nhỏ đến lớn Tuy nhiên cơtính và độ chính xác phôi đúc lại tuỳ thuộc vào phơng pháp đúc và kỹ thuậtlàm khuôn

Phơng pháp này phôi có cơ tính không cao, giá thành chế tạo lại đắt, năngsuất thấp, vốn đầu t mua sắm thiết bị lại cao

Vì vậy phơng pháp này chỉ phù hợp với dạng sản xuất đơn chiếc

Phơng pháp dập nóng đợc thực hiện trên máy búa hoặc máy ép trongkhuôn kín hoặc khuôn hở

Phôi chế tạo theo phơng pháp này có hình dạng gần giống với chi tiết.Phơng pháp này đợc áp dụng nhiều bởi vì dễ cơ khí hoá, tự động hoá, phôi cócơ tính tốt, độ bền cao Nhng lợng d tơng đối lớn sản lợng thấp

ng vẫn có sai số kích thớc Chất lợng thép tốt thờng chế tạo chi tiết dạng trục

đờng kính trung bình Phơng pháp này cho năng suất cao, giá thành hạ vì vậythích hợp với dạng sản xuất hàng loạt

4 Phôi kéo nguội.

Với loại phôi đã qua mài cho cơ tính thép tốt, có cấp chính xác cao, thờng

sử dụng sản xuất loạt lớn

Phôi cha qua mài cho cơ tính tốt nhng sai số phôi liệu cao, lớp hỏng bềmặt càng lớn

 Qua phân tích các phơng pháp tạo phôi trên, để đảm bảo cho quá trìnhgia công cơ ít nhất mà vẫn đảm bảo đợc các yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo tínhkinh tế, ta phải chọn phơng pháp tạo phôi hợp lý Thực tế với mũi khoan 17

ta chọn phơng pháp tạo phôi là phơng pháp cán nóng

Chọn phơng pháp này sẽ đảm bảo theo yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế Mũi khoan là chi tiết dạng trục, kích thớc các bậc khác nhau không lớnlắm Max = 17 (Rmm)

Cơ tính mũi khoan đòi hỏi chịu đợc mô men xoắn lớn, năng suất, giáthành phù hợp với loại hình sản xuất loạt lớn

Kí hiệu của phôi (Rtra bảng 3-53 sổ tay CNCTM- Tập I)

 Thép cán nóng d = 20 (Rmm)

Sai lệch cho phép của đờng kính d khi cán chính xác:

Thờng Nang cao

5 , 0

4 , 0





Cao 5 , 0

2 , 0





3 , 0

2 , 0

1 Chuẩn và chọn chuẩn

- Chọn chuẩn là bớc đầu tiên quan trọng nhất trong quy trình côngnghệ chế tạo chi tiết nhằm xác định chính xác vị trí của chi tiết gia công trong

hệ thống công nghệ Việc chọn chuẩn hợp lý khi thoả mãn các yêu cầu sau:

- Đảm bảo chất lợng của chi tiết trong suốt quá trình gia công

- Nâng cao năng suất lao động và hạ giá thành sản phẩm

Nguyên tắc chung khi chọn chuẩn:

- Khi chọn chuẩn phải xuất phát từ nguyên tắc 6 điểm khi định vị đểkhống chế hết số bậc tự do cần thiết một cách hợp lý nhất, tuyết đối tránhthiếu định vị và siêu định vị Trong một số trờng hợp tránh thừa định vị mộtcách không cần thiết

- Chọn chuẩn sao cho lực cắt, lực kẹp không làm biến dạng chi tiết, đồ gágây ra sai số gia công

- Chọn chuẩn sao cho kết cấu đồ gá đơn giản, gọn nhẹ, sử dụng thuận lợi

và giảm nhẹ sức lao động của ngời công nhân

- Qua bản vẽ chế tạo chi tiết thấy đợc chi tiết gia công là dạng họ trục

Do vậy chuẩn tinh thờng là 2 lỗ tâm

Việc chọn chuẩn đợc tiến hành nh sau:

a Chọn chuẩn tinh

Chọn chuẩn tinh phải thoả mãn 2 yêu cầu sau:

+ Đảm bảo phân phối đủ lợng d cho các bề mặt sẽ gia công

+ Đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các bề mặt gia côngvới nhau

-Từ yêu cầu trên ta có những lời khuyên khi chọn chuẩn tinh nh sau

 Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính Chọn nh vậy sẽ làm cho việc

định vị chi tiết khi gia công và khi lắp ráp có tính thống nhất Do vậy độ chínhxác bề mặt, kích thớc sẽ đạt đợc khi gia công Ngoài ra còn giảm đợc bớt thờigian gia công và loại bỏ chuẩn phụ

 Cố gắng chọn cố gắng chọn chuẩn tinh sao cho tính trùng chuẩn càng caocàng tốt để giảm sai số gia công

 Cố gắng chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh thống nhất cho nhiều lần gá dễ dàng

đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa các bề mặt gia công

Từ những yêu cầu và lời khuyên ta chọn chuẩn tinh là mũi tâm và cônngợc, khi định vị khống chế 5 bậc tự do

-Chọn chuẩn thô cũng phải thoả mãn 2 yêu cầu sau:

+ Phải phân phối đủ lợng d cho các bề mặt sẽ gia công

+ Phải đảm bảo độ chính xác về vị trí tơng quan giữa những giữa các

bề mặt không gia công với các bề mặt gia công

- Từ yêu cầu trên ta có lời khuyên khi chọn chuẩn thô nh sau:

 Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công nếu có bề mặtkhông gia công thì nên chọn bề mặt không gia công đó làm bề mặt chuẩn thô  Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công, nếu trên chitiết có 2 hay nhiều bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia côngnào có yêu cầu về độ chính xác về vị trí tơng quan cao nhất so với bề mặt giacông để làm chuẩn thô

 Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công, nếu trên chi

tiết gia công có tất cả các bề mặt phải qua gia công thì ta nên chọn bề mặt thôứng với bề mặt gia công nào đòi hỏi lợng d đều nhỏ và đồng đều nhất làm bềmặt chuẩn thô

 Theo một phơng kích thớc nhất định của chi tiết gia công, nếu trên chitiết gia công có 2 hay nhiều bề mặt có đủ điều kiện chọn làm bề mặt chuẩnthô thì ta chọn bề mặt nào bằng phẳng nhất, trơn tru nhất làm chuẩn thô

 ứng với một bậc tự do nhất định của chi tiết gia công, ta nên chọn chuẩnthô không qúa 1 lần

-Căn cứ vào những yêu cầu và lời khuyên trên, với phôi sau khi tạohình có dạng hình trụ, tất cả các bề mặt phải qua gia công ta chọn mặt trụngoài kết hợp với mặt đầu khống chế 5 bậc tự do

Trong mỗi phơng án sẽ có yêu cầu về máy, dao, đồ gá rất khác nhau Do

đó ta chỉ chọn một phơng án có yêu cầu thiết bị đơn giản, gọn nhẹ, có tínhkinh tế cao mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra của chi tiết

Để đảm bảo năng suất và các điều kiện trên, cùng với thực tế sản xuất chothấy, mũi khoan xoắn 17 đợc chế tạo chuôi liền Phơng pháp này nguyên liệukhông tốn kém hơn phơng pháp chế tạo chuôi hàn, công nghệ chế tạo đơn giảnhơn, chất lợng chi tiết sau khi chế tạo đủ tin cậy

A Quy trình công nghệ.

* Ph ơng án 1 : Bảng tiến trình công nghệ:

T 2 CN Tên công nghệ Máy Dao Đồ gá

1 Cắt phôi 85661  420 Khối V tiêu chuẩn  = 60

2 Khoả mặt đầu khoan

tâm tiện thô phần chuôi 1K62 T15K6 Mâm cặp 3 chấu tự định tâm

việc, tiện tinh cổ dao 1K62 T15K6 Mũi tâm, côn ngợc, tốc

6 Tiện tinh chuôi côn,

vát đầu chuôi dẹt

1K62 T15K6 Mũi tâm, côn ngợc, tốc thớc

tiện côn chép hình

7 Phay chuôi dẹt 6M82 P18 Khối V dài

8 Phay rãnh xoắn 6792V P18(Rdao phay

250-20-80 San ga, bàn máy

15 Mài thô phần làm việc 3Б153Y (Rnt) Mũi tâm, côn ngợc, tốc

16 Mài thô phần chuôi côn 3Б153Y (Rnt) Mũi tâm, côn ngợc, tốc

17 Mài tinh phần làm việc 3Б153Y (Rnt) Mũi tâm, côn ngợc, tốc

18 Mài tinh phần chuôi

(Rnt) Mũi tâm, côn ngợc, tốc

19 Mài rãnh xoắn 3Б643 (Rnt) Mũi tâm, côn ngợc, tốc

20 Mài mặt sau 3Б643 (Rnt) Giá đỡ có bạc thay đổi

1 Cắt phôi 1K62 T15K6 Khối V tiêu chuẩn  = 60

2 Khoả mặt đầu khoan tâm

tiện thô phần chuôi

1K62 T15K6 Mâm cặp 3 chấu tự định tâm

3 Tiện thô phần làm việc,

tiện góc 2 1K62 T15K6 Mâm cặp 3 chấu tự định tâm

4 Tiện thô chuôi côn 1K62 T15K6 Mũi tâm, côn ngợc, tốc

5 Tiện tinh phần làm việc 1K62 T15K6 Mũi tâm, côn ngợc, tốc

6 Tiện tinh chuôi côn 16K20 T15K6 Mũi tâm, côn ngợc, tốc

8 Phay rãnh xoắn 6792Y P18(Rdao phay

250-20-80 San ga, bàn máy

15 Mài thô phần làm việc 3Б153Y (Rnt) Mũi tâm, côn ngợc, tốc

16 Mài thô phần chuôi côn 3Б153Y (Rnt) Mũi tâm, côn ngợc, tốc

17 Mài tinh phần làm việc 3Б153Y (Rnt) Mũi tâm, côn ngợc, tốc

18 Mài tinh phần chuôi côn 3Б153Y (Rnt) Mũi tâm, côn ngợc, tốc

19 Mài rãnh xoắn 3Б643 (Rnt) Mũi tâm, côn ngợc, tốc

20 Mài sắc mặt sau 3Б643 (Rnt) Giá đỡ có bạc thay đổi

là cắt phôi bằng máy tiện

Tuy nhiên phơng án 1 lại đòi hỏi vốn đầu t ban đầu cao hơn phơng án 2

2 Nguyên công II: Khoả mặt đầu - khoan tâm - tiên chuôi

- Đây là nguyên công gia công chuẩn tinh (Rlỗ tâm) Chi tiết đợc định vị trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm kết hợp với mặt đầu khống chế 5 bậc tự do

3 Nguyªn c«ng III TiÖn th« phÇn lµm viÖc - tiÖn gãc 2.

4 Nguyên công IV: TIệN THÔ CHUÔI CÔN

u điểm: Gia công đợc mặt côn có góc côn bất kỳ và đơn giản trong trong

việc điều chỉnh máy

Nhợc điểm: Không gia công đợc mặt côn dài vì bàn trợt dài có hạn.

+ Phơng pháp dịch thân ụ sau:

Phơng pháp này có thể gia công đợc phôi dài và cho dao tự động trongquá trình cắt, nhng không gia công đợc mặt côn trong và côn có góc côn lớn,mất nhiều thời gian điều chỉnh máy

+ Phơng pháp gia công bằng thớc chép hình:

Trong sản xuất loạt lớn các chi tiết nên gia công mặt côn bằng thớc chép hình,nguyên lý tiện côn: Thớc côn đợc đặt trên một tấm lắp ở mặt sau của máy và

có thể quay đi một góc , góc này đợc tính theo vạch khắc trên tấm trợt ngang

đợc tách ra khỏi vít và liên kết với thớc côn bằng một thanh giằng và con trợt

Sử dụng phơng pháp này sẽ nâng cao đợc năng suất và độ chính xác mặt côn

5 Nguyên công V Tiện tinh phần làm việc

tiện tinh cổ dao

-Chi tiết đợc định vị bằng lỗ tâm và mũi côn ngợc khống chế 5 bậc tự do

-Máy: Máy tiện 1K62

- Dao: Dao gắn mảnh hợp kim cứng T15K6

-Đồ gá: Mũi tâm, mũi côn ngợc, tốc

-Các bớc công nghệ:

B1: Tiện tinh phần làm việc

B2: Tiện tinh cổ dao

6 Nguyên công VI Tiên tinh chuôi côn - vát mép chuôi dẹt