Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ mài trục vít Acsimet thép hợp kim đến nhám bề mặt và lượng tiêu hao đá.

TỔNG QUAN VỀ MÀI VÀ GIA CÔNG TRỤC VÍT ACSIMET

Giới thiệu về trục vít

Bộ truyền trục vít - bánh vít, gọi tắt là bộ truyền trục vít, được xếp vào loại truyền động răng - vít, kết hợp giữa bộ truyền bánh răng và vít Bộ truyền trục vít thường dùng để truyền chuyển động và công suất giữa hai trục vuông góc với nhau trong không gian, hoặc chéo nhau và góc giữa hai trục thường là 90 o Trục có rất nhiều loại với cấu tạo và ứng dụng phù hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau Trục vít có bề mặt cơ bản cần gia công là các bề mặt trụ tròn xoay ngoài và bề mặt răng trục vít Các bề mặt tròn xoay thường dùng làm mặt lắp ghép Do vậy các bề mặt này thường được gia công với các độ chính xác khác nhau.

Vật liệu chế tạo trục vít

1.2.1 Khái niệm bộ truyền trục vít – bánh vít

Truyền động trục vít – bánh vít hoạt động theo nguyên lý ăn khớp truyền chuyển động và công suất giữa 2 trục chéo nhau trong không gian Có cấu tạo bao gồm có trục vít bánh vít phối hợp với nhau cùng với sự ăn khớp giữa ren của trục vít và răng của bánh vít Bánh vít giống như hình vẽ loại bánh răng nghiêng – thường làm bằng hợp kim màu.

Hình 1.1 Bộ truyền trục vít – bánh vít

Theo tài liệu [19] Trục vít Acsimet, được kí hiệu ZA, có góc prôfin trong mặt cắt dọc của răng α x thường từ 14,5 0 đến 27 0 thông dụng α x = 20 0

Trục vít trụ thân khai, được kí hiệu Z1, có góc prôfin α n trong mặt cắt pháp của răng thanh răng đối tiếp với trục vít; Trục vít có prôfin răng phẳng trong mặt cắt pháp của răng, được kí hiệu ZN1;

Trục vít có prôfin rãnh răng phẳng trong mặt cắt pháp của rãnh răng, được kí hiệu ZN2;

Trục vít trụ được tạo hình bằng mặt côn, kí hiệu ZK;

Trong thực tế thường sử dụng rộng rãi trục vít Acsimet ZA Việc chế tạo trục vít ZA thường được thực hiện trên máy với dao tiện có prôfin phù hợp với prôfin gốc của trục vít và không qua mài răng Đối với truyền động trục vít có công suất lớn cần sử dụng trục vít convôlút (ZN1, ZN2) cũng như trục vít tạo hình bằng mặt côn (ZK1) Các loại trục vít này cần được mài răng.

+ Làm việc êm, không ồn

+ Có khả năng tự hãm

+ Có độ chính xác động học cao

- Nhược điểm: Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều và cần dùng loại vật liệu có khả năng chịu được ma sát lớn.

- Vật liệu chế tạo trục vít – bánh vít

Theo tài liệu [19], Vật liệu để chế tạo trục vít có thể là thép cacbon hoặc thép hợp kim kết cấu có hàm lượng cacbon trung bình như thép C45, C50, 12CrNi3A, l8CrNiWa, 20Cr, 20Cr2Ni4A (có thấm cacbon) hoặc 40Cr, 38CrMnNi, 40CrNi (được tôi), 38CrMoAlA (có thấm nitơ).

Trong trường hợp chịu tải không lớn, nhiệt độ thấp (v t ≤ 2m/s) có thể tạo trục vít từ thép C35, CT60, gang grafit cầu, gang xám GX21-40 Để gia tăng hiệu quả truyền động cũng như tuổi thọ của trục, chúng nên được gia công bằng các loại máy CNC hiện đại với đa dạng loại vật liệu khác nhau.

Theo tài liệu [2] Bánh vít thường được chế tạo từ các loại vật liệu có tính chống dính tốt và khả năng giảm ma sát. Các loại vật liệu này có thể phân làm 3 nhóm:

Nhóm 1: Đồng thanh có giới hạn bền kéo không hơn 300 MPa, gồm có: a) Đồng thanh nhiều thiếc (6 - 10% Sn) như БpОФ 10-1 và БpОHФ, các loại đồng này cópОФ 10-1 và БpОФ 10-1 và БpОHФ, các loại đồng này cópОHФ, các loại đồng này có tính chống dính tốt nhưng do đắt và hiếm nên chỉ dùng khi vận tốc trượt lớn (vs = 5… 25 m/s). b) Đồng thanh thiếc kẽm chì (chứa thiếc từ 3 đến 6%) như БpОФ 10-1 và БpОHФ, các loại đồng này cóрОЦС 6-3-3 hoặc БpОФ 10-1 và БpОHФ, các loại đồng này cóрОЦС 5- 5-5 dùng khi vận tốc trượt 5…12 m/s.

Nhóm II: Đồng thanh không thiếc và đồng thau có giới hạn kéo lớn hơn 300 MPa, chẳng hạn đồng thanh nhôm sắt БpОФ 10-1 và БpОHФ, các loại đồng này cópА Ж 9-4, đồng thanh nhôm sắt niken БpОФ 10-1 và БpОHФ, các loại đồng này cópА ЖH 10-4-4, đồng thau ЛМцC 58-2-2, ЛМцO 58-2-2 v.v…C 58-2-2, ЛМцC 58-2-2, ЛМцO 58-2-2 v.v…O 58-2-2 v.v…

Các loại vật liệu này có cơ tính tốt, rẻ hơn đồng thanh thiếc nhưng tính chống dính kém nên chỉ sử dụng khi vận tốc trượt vs < 5 m/s Để tăng khả năng chống dính và giảm mòn, trục vít ăn khớp với bánh vít làm bằng vật liệu nhóm II này cần được mài và đánh bóng cẩn thận, đồng thời cần có độ rắn cao (HRC ≥ 45)

Nhóm III: Gang xám tương đối mềm như: Cч 12-28, Cч 15-32, Cч 18-36, dùng thích hợp cho các bộ truyền chậm tải thấp với vs < 2 m/s.

Trục vít được chế tạo bằng các loại thép cacbon chất lượng tốt và thép hợp kim Khi tải trọng trung bình hoặc nhỏ, có thể dùng thép tôi cải thiện độ rắn HB < 350, chẳng hạn thép 45, 50, 35XM v.v, để chế tạo trục vít sau khi cắt ren trục vít không được mài.

Khi tải trọng lớn hơn hoặc trung bình, dùng trục vít chế tạo bằng thép cacbon trung bình (45, 40X, 40XH, v.v) được tôi bề mặt hoặc thể tích đạt độ rắn 40 55 HCR hoặc thép cacbon đạt độ rắn 58 63 HCR (thép 15X, 20X, 12XH3A, 18XΓT v.v) Sau khi tôi hoặc thấm than, bề mặt ren trục vít được mài và đánh bóng

+ Phổ biến trục vít thường sử dụng vật liệu thép tôi + ram, bánh vít sử dụng hợp kim đồng thiếc hoặc đồng nhôm + sắt hoặc đồng Niken Trong các trường hợp đặc biệt bánh vít làm bằng thép tôi + ram, trục vít làm bằng đồng hoặc gang hợp kim Ví dụ trong máy dập thuốc viên.

Hình 1.2 Trục vít làm bằng thép

+ Bánh vít bằng nhựa được sử dụng cho các tải trọng cực nhẹ như linh kiện ô tô và robot Khi ghép nối với trục kim loại, chúng có hiệu suất hoạt động êm hơn và không cần bôi trơn Ngoài ra, trục bằng nhựa còn chống ăn mòn và hóa chất.

+ Trục vít bằng thép không gỉ được làm bằng thép SUS 304 và SUS 316 Vì tính năng không gỉ, chúng lý tưởng cho các điều kiện ẩm ướt Vật liệu này thường được sử dụng cho ngành thực phẩm, đồ uống, dược phẩm, y tế, hoá chất,

- Ứng dụng của bộ truyền trục vít – bánh vít

Dựa vào tính năng của trục vít, mà nó có các ứng dụng sau:

Vì khả năng ít gây tiếng ồn, trục phù hợp cho các ứng dụng trong đời sống.

Trục có khả năng dừng lại nhanh Điều này phù hợp cho quá trình vận hành của thang máy.

Thiết kế nhỏ gọn thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu hiệu quả cao nhưng không gian hạn chế.

Thích hợp cho các xe địa hình và xe xây dựng yêu cầu lượng mô-men xoắn khác nhau.

Sử dụng làm vô lăng xe ô tô, chi tiết máy …

Hình 1.3 Ứng dụng bộ truyền trục vít – bánh vít

Trục vít – bánh vít với nhiều loại cùng cấu tạo chắc chắn và đa dạng ứng dụng đã và đang là giải pháp truyền động được ưa chuộng hiện nay Trục vít – bánh vít được làm bằng các loại vật liệu khác nhau sẽ phù hợp với nhiều mục đích sử dụng và hiệu quả truyền động riêng biệt Do đó cần nắm rõ cấu tạo cũng như những ứng dụng và vật liệu cấu thành chúng để có thể lựa chọn loại trục vít phù hợp nhất.

Gia công mài

Mài là một trong những phương pháp gia công kim loại quan trọng mà ngày nay chủ yếu được thực hiện trên các máy mài công nghệ mới.

Hiện nay, các quá trình gia công kim loại này được thực hiện chủ yếu trên các máy cắt gọt kim loại Ngày càng có nhiều công nghệ mới được áp dụng vào ngành gia công cơ khí do đó, các loại máy móc ngày càng được nâng cấp, cải thiện và thực hiện được nhiều nhiệm vụ trong hàng loạt những thao tác cắt gọt vật liệu.

Mài là một trong những hình thức gia công kim loại cơ bản Để mài chi tiết, người ta thường sử dụng đá mài Đá mài sẽ lấy đi một lớp kim loại siêu mỏng trên bề mặt chi tiết, làm nhẵn mịn chi tiết và thông thường sau gia công mài, sản phẩm sẽ có độ bóng trên bề mặt rất cao Các loại máy mài càng hiện đại thì đá mài của chúng càng có thể gọt đi những lớp kim loại rất mỏng Các máy mài công nghệ cao có thể đạt đến độ chính xác khi gia công khoảng 0,001mm Phương pháp mài có thể được thực hiện trên những vật liệu từ cứng đến rất cứng (ví dụ như thép hợp kim đã nhiệt luyện…) Phương pháp được áp dụng khi ta không thể dùng một phương pháp nào khác để tạo bề mặt nhẵn và bóng cho chi tiết có độ mỏng nhất định Hiện nay chúng ta có những phương pháp mài cơ bản, đó là mài mặt ngoài các chi tiết có dạng hình trụ, mài mặt ngoài các chi tiết có hình chóp tròn, mài lỗ chi tiết (mài bên trong) và mài mặt phẳng (như bàn rà, thước thẳng, thước đo góc…) Trong đề tài tác giả nghiên cứu quá trình mài răng trục vít dạng Acsimet là biên dạng đặc biệt mà trong nước chưa có công trình khoa học nghiên cứu và công bố hiện nay.

1.3.3 Gia công cơ khí bằng phương pháp mài

Gia công cơ khí bằng phương pháp mài có hai dạng, đó là mài thô và mài tinh.

- Mài thô: Đây là giai đoạn gia công sơ bộ một vật, được thực hiện trong một thời gian ngắn, đơn giản chỉ là loại bỏ bớt phần kim loại thừa Yêu cầu khi thực hiện mài thô chính là trong thời gian ngắn nhất làm sao để loại bỏ được nhiều lớp kim loại nhất Bề mặt vật không nhẵn, mịn và độ chính xác của sản phẩm còn thấp.

- Mài tinh: Mài tinh là quá trình gia công một cách chi tiết, kỹ lưỡng mặt ngoài của sản phẩm Sau khi gia công tinh, sản phẩm có độ bóng cao và độ chính xác cần thiết Mài tinh làm mất các vết sinh ra bởi gia công mài thô Để sản phẩm đạt độ chính xác cao như yêu cầu, sau khi mài thô người ta tiến hành mài tinh sản phẩm thêm nhiều lần nữa.

Quá trình mài răng được thực hiện khi độ cứng của vật liệu cao khiến cho phải cắt răng với các phương pháp khác nhau hoặc dụng cụ cắt đơn điểm không thể cắt được.

Phương pháp mài răng cho kết quả độ chính xác cao và có thể đạt được độ bóng bề mặt cao hơn so với phương pháp gia công khác.

Hình 1.4 Phương pháp mài trục vít Được gia công trên máy mài răng chuyên dùng; Nó kết hợp một đường dẫn vít chính xác để đưa ra bước răng chuẩn hoặc đường dẫn trên đoạn có ren Máy mài răng cũng có nghĩa là chỉnh sửa hoặc sửa lưỡi cắt của bánh đá mài vì vậy nó sẽ gia công chính xác biên dạng răng Bánh đá mài được sử dụng để mài là bánh đá mài có sườn (sống) mài đơn hoặc bánh đá mài có nhiều sườn mài như hình 1.4 Loại bánh đá mài có sườn mài đơn được sử dụng để mài những răng có chiều dài lớn (bước lớn) và yêu cầu răng có chiều dài theo chiều dọc trục lớn Còn loại đá mài có nhiều sườn mài được sử dụng mài có bước ngắn (loại răng có chiều dài ngắn) Bánh đá mài được đưa nghiêng (tiến nghiêng) so với phôi trong quá trình mài răng Vì vậy với trục vít Acsimet cần xác định được hình dạng của sườn mài sao cho phù hợp và đạt được yêu cầu kỹ thuật

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Mài là một trong những phương pháp gia công tinh quan trọng nhất Trải qua quá trình phát triển của mình, công nghệ mài đã có những bước phát triển vượt bậc Các máy mài ngày càng được hoàn thiện, chất lượng đá mài ngày càng cao, phương pháp mài ngày càng có vị trí quan trọng trong các quá trình sản xuất cơ khí Có thể nói mài là một trong những nguyên công quan trọng nhất quyết định đến chất lượng sản phẩm Điều này đã được nhấn mạnh trong các cuốn sách chuyên khảo về mài cũng như trong các giáo trình công nghệ chế tạo máy ở Việt Nam và giáo trình quá trình sản xuất cơ khí trên thế giới [10, 28- 30].

1.4.1 Tình hình nghiên cứu công nghệ mài ngoài nước

Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu về mài Các lĩnh vực nghiên cứu về mài rất đa dạng Khi nghiên cứu về mài, các nhà nghiên cứu tập trung giải quyết các vấn đề liên quan đến máy mài, đá mài, chế độ cắt, nhiệt cắt và dung dịch tưới nguội… Một số hướng nghiên cứu chính đó là:

- Hướng nghiên cứu 1: Nghiên cứu về máy mài trong đó tập trung nghiên cứu về độ chính xác gia công khi mài, nghiên cứu ứng dụng các công nghệ mới trong các lĩnh vực điều khiển, … để hướng đến giám sát và tự động hóa quá trình mài, tối ưu hóa quá trình mài.

Trong tài liệu [47] đã thực hiện nghiên cứu về phương pháp mài vô tâm để mài các chi tiết dạng tròn xoay Đặc biệt, trong công trình nghiên cứu này tác giả đã thực hiện nghiên cứu ứng dụng phương pháp mài vô tâm chạy dao ngang định vị chi tiết trên các giá đỡ cố định để mài rãnh lăn vòng bạc ổ bi cầu.

Như vậy, trong tài liệu [47], đã chỉ ra được các ưu điểm của phương pháp mài định hình rãnh lăn vòng bạc ổ bi cầu định vị trên các giá đỡ cố định Đồng thời, đã phân tích và đánh giá được ảnh hưởng của các góc gá đặt giá đỡ trên máy đến độ chính xác hình đáng hình học mặt cắt ngang của chi tiết mài Từ đó đưa ra được bộ thông số gá đặt tối ưu các giá đỡ cố định Tuy nhiên, trong tài liệu tác giả chưa nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố chế độ cắt đến mòn đá và chất lượng bề mặt của chi tiết khi mài.

Năm 1981, tài liệu [33] đã nghiên cứu về các vấn đề thường gặp phải trong quá trình mài định hình Nhóm tác giả đã chỉ ra được các yếu tố hình học chính của đá khi mài tiến dao nghiêng để mài mặt trụ và mặt đầu trên máy mài tròn ngoài như: Chiều rộng đá a p , đường kính trung bình ds và góc nghiêng β Từ đó tác giả đã chỉ ra được quan hệ giữa chiều dài cung tiếp xúc lý thuyết lk với góc nghiêng β đối với các đường kính phôi khác nhau Đồng thời xây dựng được đồ thị mối quan hệ thực nghiệm giữa độ nhám bề mặt của chi tiết mài với thông số góc nghiêng β ứng với một số điều kiện mài nhất định.

Năm 2010, trên cơ sở kết quả nghiên cứu trong tài liệu [48] đã tiếp tục thực hiện nghiên cứu ứng dụng phương pháp mài định hình vô tâm định vị chi tiết trên 2 giá đỡ cố định để mài định hình rãnh lăn vòng bạc ổ bi cầu.

Tài liệu [48] nhận thấy, trong suốt quá trình mài, bề mặt gia công của vòng bạc phải luôn tiếp xúc với 2 giá đỡ và đá mài Độ chính xác hình đáng hình học của rãnh lăn ở đây bị ảnh hưởng nhiều bởi độ ổn định của vòng bạc vòng bi trên các giá đỡ trong suốt quá trình mài Do đó, khi điều chỉnh quá trình mài tinh trên 2 giá đỡ cố định, tài liệu [48] đã tập trung nghiên cứu các giải pháp nhằm đảm bảo vị trí ổn định của vòng bạc Tác giả đã đưa ra sơ đồ vị trí các lực tác dụng lên vòng bạc vòng bi trong quá trình mài vô tâm bề mặt ngoài trên 2 giá đỡ cố định và xác định góc λ của lực ép Q Trong đó, lực ép

Q được tạo ra là do độ lệch tâm e giữa tâm quay của phôi gia công và tâm A của cực từ để duy trì sự tiếp xúc liên tục giữa phôi và hai giá đỡ cố định Lực Q phụ thuộc vào độ lệch tâm e, vận tốc góc ɷ, áp lực R, hệ số ma sát giữa cực từ và phôi gia công.

Ngoài ra, trong tài liệu [49] tác giả đã tiến hành phân tích sự hình thành biên dạng mặt cắt ngang của chi tiết khi mài định hình vô tâm rãnh lăn vòng bạc ổ bi cầu định vị trên các giá đỡ cố định Từ đó đánh giá ảnh hưởng của sai lệch hình dạng hình học ban đầu của phôi và góc gá đặt các giá đỡ cố định trên máy đến sai lệch độ tròn của chi tiết khi mài vô tâm chạy dao ngang trên các giá đỡ cố định Tác giả đã đưa ra kết luận đối với phôi có các dạng méo 2, 3, 4 và 5 cạnh thì góc điều chỉnh tối ưu nằm trong khoảng từ 70 0 đến 120 0 Như vậy, đã phân tích lực và các yếu tố hình thành mặt cắt ngang khi mài định hình vô tâm định vị trên các giá đỡ cố định Trên cơ sở đó, tác giả đã đề xuất việc lựa chọn các thông số gá đặt nhằm đảm bảo vị trí ổn định của phôi trong suốt quá trình mài và giảm thiểu sai số gá đặt phôi Tuy nhiên, trong tài liệu này tác giả cũng chưa thực hiện nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của chế độ cắt đến mòn đá, độ nhám bề mặt và độ ô van của đường kính đáy rãnh lăn chi tiết mài.

- Hướng nghiên cứu 2: Nghiên cứu về đá mài trong đó tập trung nghiên cứu về chiến lược lựa chọn cặp vật liệu đá mài và phôi, nghiên cứu chế tạo các loại đá mài từ các vật liệu hạt mài mới có độ cứng và khả năng cắt cao, nghiên cứu nâng cao chất lượng chế tạo đá mài và hoàn thiện kết cấu của đá mài… Theo hướng nghiên cứu trên, một số các công trình khoa học tiêu biểu như sau:

Trong tài liệu [25] đã trình bày những kinh nghiệm đạt được khi sử dụng các đá mài kim cương một lớp để mài định hình chính xác các chi tiết có hình dạng phức tạp từ những vật liệu cứng trên máy mài phẳng Trong nghiên cứu này, tác giả đã tìm hiểu một số các dạng đá mài kim cương định hình để mài một số dạng chi tiết khác nhau Qua thực nghiệm, tác giả đưa ra kết luận việc sử dụng đá mài kim cương định hình đã giúp giảm được 40% khối lượng công việc, giảm được 50% thời gian gia công và 25% chi phí gia công Đồng thời tác giả cũng tiến hành khảo sát đánh giá đặc tính mòn đá và năng suất mài với đá mài có các độ hạt khác nhau Ngoài ra, trong nghiên cứu này tác giả cũng đã xây dựng được mối quan hệ giữa tốc độ ăn dao và năng lượng tiêu thụ với tốc độ quay của đá mài khi mài định hình bằng đá mài kim cương Tuy nhiên, tác giả mới chỉ tiến hành khảo sát với trường hợp mài định hình trên máy mài phẳng, chưa đưa ra được phương pháp để đo lượng mòn của đá mài, chưa khảo sát đánh giá ảnh hưởng của chế độ mài đến mòn đá và độ chính xác của chi tiết.

Năm 2005, tài liệu [23] đã nghiên cứu phát triển một loại vật liệu hạt mài CBN đa tinh thể mới Từ đó, nhóm tác giả đã tiến hành thử nghiệm mài định hình một rãnh hình chữ V trên máy mài phẳng để đánh giá hiệu quả cắt của vật liệu hạt mài CBN mới Tuy nhiên, tài liệu [23] mới chỉ thực hiện khảo sát đối với trường hợp là mài định hình trên máy mài phẳng mà chưa thực hiện khảo sát đối với các trường hợp mài khác như mài định hình tròn xoay ngoài, mài định hình lỗ … Đặc biệt, yếu tố mòn của đá mài cũng như ảnh hưởng của các yếu tố chế độ công nghệ đến năng suất gia công, độ chính xác của chi tiết mài và tuổi bền của đá mài chưa được nghiên cứu khảo sát trong tài liệu [21].

- Hướng nghiên cứu 3: Nghiên cứu về phương pháp đo mòn đá để từ đó đánh giá ảnh hưởng của mòn đá đến độ chính xác của chi tiết và xác định tuổi bền của đá mài.

Trong các công trình nghiên cứu trước đây, một số phương pháp đo mòn đá dựa trên các nguyên tắc khác nhau đã được nghiên cứu Trong đó có một số phương pháp đo mòn đã được phát triển dựa trên nguyên lý của sóng âm, sóng siêu âm ở tài liệu [22] và hiện tượng điện dung ở tài liệu [31] Gần đây, máy ảnh CCD theo các tài liệu [45, 35, 26] cũng đã được sử dụng để giám sát trực tiếp hình ảnh lưỡi cắt của đá mài nhằm đánh giá mòn đá Tất cả các phương pháp trên đều rất phù hợp với việc thực hiện đo trong điều kiện phòng thí nghiệm Tuy nhiên, chúng không đảm bảo được độ chính xác khi ứng dụng đo mòn trực tiếp trong quá trình mài ướt cần độ chính xác cao do ảnh hưởng bất lợi của dung dịch mài, lực cắt và phoi mài khi gia công trong điều kiện mài có tưới dụng dịch trơn nguội Một hạn chế lớn khác của các phương pháp đo này là chúng tương đối đắt tiền.

Xác định nhiệm vụ nghiên cứu của luận án

- Nghiên cứu tạo hình biên dạng đá để mài biên dạng răng trục vít Acsimet

- Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến nhám bề mặt chi tiết khi mài trục vít Acsimet thép hợp kim 40Cr, 35CrMo và 38CrMo.

- Xác lập mối quan hệ giữa nhám bề mặt với chế độ cắt.

- Xác lập mối quan hệ giữa lượng tách kim loại khi mài với chế độ cắt.

- Đánh giá độ chính xác khi tối ưu hóa các thông số công nghệ khi mài trên thép 35CrMo bằng thực nghiệm vết tiếp xúc giữa trục vít và bánh vít

- Áp dụng các kết quả vào thực tiễn.

Kết luận chương 1

Qua việc nghiên cứu tổng quan về quá trình mài, tìm hiểu các công trình nghiên cứu trong nước và trên thế giới Kết hợp với việc nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến bề mặt chi tiết mài, nhận thấy:

1 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình mài tới chất lượng bề mặt chi tiết mài là cơ sở để tìm ra các biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết mài.

2 Các thông số công nghệ như n (Vận tốc quay phôi), v (Vận tốc đá), S (Lượng chạy dao hướng trục) có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bề mặt của chi tiết mài Xác định được ảnh hưởng của các thông số công nghệ của quá trình mài đến chất lượng bề mặt chi tiết mài cho phép có thể lựa chọn cho các thông số các giá trị tối ưu Và chất lượng bề mặt chi tiết mài sẽ được nâng cao Đặc biệt là trong quá trình mài với bề mặt có hình dạng phức tạp như bề mặt răng của trục vít.

3 Việc nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết mài sẽ góp phần đảm bảo cho các máy móc, thiết bị có chứa chi tiết mài đó sẽ đạt độ chính xác cao hơn, quá trình hoạt động tốt hơn, tăng độ chính xác cho sản phẩm.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MÀI RĂNG TRỤC VÍT ACSIMET VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SAU KHI MÀI

Đặc điểm của bộ truyền trục vít – bánh vít

Theo [18] khâu chủ động của truyền động bánh vít là trục vít, còn khâu thụ động là bánh vít Trục vít có hai loại:

Theo số đầu mối thì trục vít có các loại: một đầu mối và nhiều đầu mối.

Theo phương pháp hình thành bề mặt xoắn vít thì trục vít hình trụ có các loại thông dụng: mặt xoắn Acsimet và mặt xoắn thân khai Trục vít có mặt xoắn thân khai được dùng trong những cơ cấu quan trọng truyền động với tải trọng và tốc độ lớn, còn trục vít có mặt xoắn Acsimet được dùng trong các cơ cấu truyền động với tải trọng và tốc độ nhỏ.

Thông số cơ bản thể hiện trong hình 2.1 a b

Hình 2.1 Các thông số của trục vít và bánh vít a Trục vít hình trụ; b Trục vít lõm

Truyền động bằng trục vít lõm có khả năng truyền lực và hệ số có ích lớn hơn so với truyền động bằng trục vít thông thường Ở truyền động trục vít lõm thì trục vít bao lấy bánh vít theo cung của vòng tròn khởi xuất, vì vậy khi ăn khớp có nhiều răng cùng tham gia hơn truyền động bằng trục vít hình trụ Hình dạng đặc biệt của răng bánh vít tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành chêm dầu - yếu tố nâng cao tuổi thọ của bộ truyền Tuy nhiên, độ cứng vững của trục vít lõm phải cao hơn trục vít thông thường, bởi vì nếu độ cứng vững của nó không đủ có thể làm cho trục bị gãy khi làm việc.

Bảng 2.1 Công thức tính trục vít và bánh vít ăn khớp với trục vít Acsimet

Tên gọi Đơn vị Ký hiệu

Modun hướng trục mm m Chọn theo tiêu chuẩn

Bước dọc trục mm ts ts = m.π -

Số đầu mối hoặc số răng - z1, z2 Chọn theo kết cấu z1 ≤ 5

Bước đường xoắn mm tB tB = ts.z1 -

Chiều cao vòng xoắn mm h h = 2,25m h = 1,25m

Chiều cao đầu vòng xoắn mm h’ h’ = m h’ = m

Chiều cao chân vòng xoắn mm h’’ h’’ = 1,25m h’’ = 1,25m

Khe hở hướng kính mm c c = 0,25m c = 0,25m Đường kính vòng chia mm d1, d2 Chọn theo kết cấu d2 = m.z2 Đường kính vòng đỉnh mm de, De de = d1 + 2m De = d2 + 2m Đường kính vòng đáy mm di, Di di = d1 - 2,5m Di = d2 - 2,5m

Chiều dày vòng xoắn hoặc chiều dày răng theo vòng chia mm Sa Sa = 𝑡 𝑠 = 2 𝑚.π 2 Sa = 𝑡 𝑠 = 2 𝑚.π 2

Góc nâng đường xoắn trên hình trụ khởi xuất độ λ λ = m.𝑧 𝑑 1 1

Tiết diện hướng trục của trục vít và tiết diện của mặt phẳng chính của bánh vít có dạng một thanh răng cung tròn.

Các đường thẳng nối tiếp theo các cạnh bên của thanh răng này tiếp tuyến với đường tròn gọi là đường tròn profil. Đường kính vòng tròn đi qua tiết diện nhỏ nhất của trục vít lõm gọi là đường kính của vòng tròn tính toán của trục vít d 1 Vòng tròn của bánh vít tiếp xúc với vòng tròn tính toán của trục vít gọi là vòng tròn tính toán của bánh vít và có đường kính d2.

Chế tạo trục vít và bánh vít

Độ chính xác của trục vít và bánh vít: Tiêu chuẩn ГOCT và TCVN chia truyền động trục vít - bánh vít (hay gọi tắt là truyền động trục vít) ra hai nhóm:

(1) Bộ truyền động học trong đó qui định điều chỉnh vị trí của trục vít và bánh vít theo khoảng cách tâm và vị trí của mặt phẳng trung bình của bánh vít.

(2) Bộ truyền lực không qui định điều chỉnh như ở nhóm 1 Các tiêu chuẩn ГOCT và TCVN qui định bộ truyền động học cho các modun hướng trục m = 1 ÷ 16 mm và đường kính vòng chia của bánh vít ≤ 5000 mm, bộ truyền động học có

Các tiêu chuẩn ГOCT và TCVN qui định bộ truyền lực cho các modun m = 1 ÷ 30 mm và đường kính vòng chia của trục vít ≤ 400 mm và đường kính vòng chia của bánh vít ≤ 2000 mm Bộ truyền lực có 5 cấp chính xác: 5, 6, 7, 8 và 9.

Các tiêu chuẩn ГOCT và TCVN qui định các tiêu chuẩn độ chính xác của trục vít, bánh vít, của bộ truyền và cả tiêu chuẩn khe hở mặt bên Khe hở mặt bên của bộ truyền bánh vít được qui định theo lượng mỏng của vòng xoắn trục vít.

2.1.2.1 Phân loại quy trình công nghệ chế tạo trục vít và bánh vít

Tuỳ thuộc vào hình đáng hình học của bề mặt chia của trục vít, quy trình công nghệ gia công cơ bộ truyền trục vít - bánh vít được chia ra 3 loại chính sau đây:

- Quy trình công nghệ chế tạo trục vít hình trụ.

- Quy trình công nghệ chế tạo trục vít lõm.

- Quy trình công nghệ chế tạo bánh vít.

Tuỳ thuộc vào khoảng cách tâm của bộ truyền trục vít - bánh vít, quy trình công nghệ gia công cơ bộ truyền trục vít - bánh vít được chia ra 2 loại sau đây:

- Quy trình công nghệ dùng cho khoảng cách tâm ≤ 250 mm.

- Quy trình công nghệ dùng cho khoảng cách tâm > 250 mm.

- Tuỳ thuộc vào cấp chính xác của bộ truyền trục vít – bánh vít, quy trình công nghệ gia công

Bộ truyền trục vít – bánh vít được chia ra 3 loại sau đây:

- Quy trình công nghệ dùng cho cấp chính xác 3 - 5.

- Quy trình công nghệ dùng cho cấp chính xác 6 - 7.

2.1.2.2 Nguyên tắc chọn chuẩn, thiết bị và đồ gá khi gia công trục vít và bánh vít

Hình 2.2 là ví dụ gá trục vít khi gia công tinh răng trục vít. a, b,

Hình 2.2 Sơ đồ gá đặt trục vít khi cắt tinh răng a - Không đủ độ cứng vững; b - Đủ độ cứng vững

Sơ đồ gá đặt trên hình 2.2 - a không đảm bảo độ cứng vững, còn sơ đồ gá đặt trên hình 2.2 - b đảm bảo đủ độ cứng vững khi gia công.

2.1.2.3 Quy trình công nghệ và các phương pháp cắt răng của trục vít và bánh vít

Quy trình công nghệ gia công trục vít và bánh vít bao gồm các nguyên công chính sau đây:

- Gia công phôi để đạt kích thước và hình đáng yêu cầu.

- Cắt thô và cắt tinh răng của trục vít và bánh vít (trường hợp không cần nhiệt luyện) còn đối với trường hợp trục vít cần nhiệt luyện thì cần cắt thô răng.

- Gia công các mặt chuẩn sau nhiệt luyện.

- Gia công tinh trục vít sau nhiệt luyện.

Trong bảng 2.2 trình bày các phương án cắt răng trục vít và bánh vít trong các dạng sản xuất khác nhau.

Bảng 2.2 Các phương án cắt răng trục vít và bánh vít

Dạng trục vít bánh vít

Dạng sản xuất Đơn chiếc và hàng loạt Hàng khối

Dùng dao phay đĩa, dao phay ngón hoặc dao phay định hình, dao phay trục vít, dao phay một lưỡi (cho bánh vít)

Dùng dao phay trục vít

Trục vít và bánh vít lõm

Dùng đầu dao vạn năng, dao phay đĩa, dao phay ngón, dao phay một lưỡi (cho bánh vít)

Dùng đầu dao chuyên dùng (cho trục vít) và dao phay lõm (cho bánh vít)

2.1.2.4 Cắt răng trục vít và bánh vít hình trụ a Cắt răng trục vít hình trụ

- Cắt răng trục vít hình trụ bằng dao định hình

Hình 2.3 Sơ đồ gá dao khi tiện trục vít

Hình 2.4 Sơ đồ gá dao một phía khi cắt răng trục vít

Khi góc nâng γ của đường xoắn trục vít lớn hơn 10° nên cắt bằng dao hai phía: (hình 2.5).

Hình 2.5 Sơ đồ gá dao hai phía để cắt răng trục vít

Cắt răng trục vít bằng dao định hình có năng suất thấp nhưng nó được sử dụng rất rộng rãi vì phương pháp đơn giản và dụng cụ cắt rẻ tiền.

- Cắt răng trục vít bằng dao phay đĩa

Hình 2.6 Sơ đồ gá dao phay đĩa khi cắt răng trục vít

Cắt răng trục vít bằng dao phay đĩa chủ yếu được dùng để gia công thô trục vít có cấp chính xác 9 và nhỏ hơn.

- Cắt răng trục vít bằng dao xoáy. a, b,

Hình 2.7 Sơ đồ xoáy răng trục vít a - Tiếp xúc bên trong; b - Tiếp xúc bên ngoài 1 - Phôi; 2 - Dao Cắt xoáy tiếp xúc bên trong được dùng cho các trục vít một, hai đầu mối có độ cứng vững thấp và kích thước nhỏ (m ≤ 3 mm) Đối với trục vít cần nhiệt luyện (tôi cải thiện) thì cắt xoáy là nguyên công sơ bộ trước khi mài.

Phương pháp này cho phép đạt năng suất cao và giảm tiêu hao kim loại Phương pháp được thực hiện trên các máy cán với các trục cán dạng con lăn.

Trục vít có modun m < 3 mm được cán nguội trên máy có hai trục cán, còn trục vít có modun m > 3 mm được cán nóng trên máy có ba trục cán (nung nóng bằng dòng điện cao tần).

Mài trục vít hình trụ được thực hiện bằng ba phương pháp:

- Mài bằng đá mài dạng đĩa (hình 2.8).

Hình 2.8 Sơ đồ mài trục vít bằng đá mài dạng đĩa

Hình 2.9 Sơ đồ mài trục vít bằng đá mài côn dạng chậu

𝛾 - Góc nâng của răng trục vít; α1 - Góc giữa trục đá mài và đường tâm trục vít; α2 - Góc giữa các mặt phẳng tiếp xúc với profin răng trục vít và mặt đầu của đá mài; α - Góc giữa mặt phẳng tiếp xúc với profin răng của trục vít và mặt phẳng vuông góc với đường tâm của trục vít.

Trục của đá mài được gá nghiêng một góc γ đúng bằng nâng γ của răng trục vít Độ chính xác của trục vít có thể đạt cấp 8 hoặc cấp 9.

- Mài bằng đá mài côn dạng chậu Trong trường hợp này profil của răng trục vít gần giống với đường xoắnAcsimet Độ chính xác của phương pháp đạt cấp 8 hoặc cấp 9.

- Mài băng đá mài kiểu chốt Phương pháp được dùng để mài trục vít có cấp chính xác 8 ÷ 9 và modun lớn.

Hình 2.10 Sơ đồ mài trục vít bằng đá mài kiểu chốt

Lượng dư mài trục vít được chọn theo bảng 2.3 giá trị lượng dư lớn được dùng cho các trục vít có độ cứng vững thấp, các trục vít có bề mặt thô được tạo hình bằng biến dạng dẻo, trục vít có khoảng cách giữa các ổ đỡ lớn và trục vít được nhiệt luyện nhiều lần.

Bảng 2.3 Lượng dư (mm) mài trục vít hình trụ (lượng dư một phía)

Modun (mm) Đường kính đỉnh (mm) Đến 22 22 - 36 37 - 71 71 – 110 >110 Đến 2 0,1 – 0,5 0,15 – 0,20 0,18 – 0,25 - -

Nghiên cứu các đặc điểm của đường xoắn vít để gia công chi tiết

Xoắn ốc Acsimet (còn được gọi là xoắn ốc số học) là một hình xoắn ốc có tên là của nhà toán học Hy Lạp Acsimet thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên Nó là một đường cong phẳng, quỹ đạo của điểm M chuyển động thẳng đều dọc theo tia OV với gốc tọa độ tại O, còn tia OV tự quay đều quanh O Nói cách khác, khoảng cách ρ = OM tỉ lệ với góc quay

𝜑 của chùm tia OV Các quay chùm tia OV thành một góc như nhau tương ứng với cùng một gia số ρ.

Phương trình của đường xoắn ốc Acsimet trong hệ tọa độ cực được viết dưới dạng

𝜌 = 𝑘𝜑 (2.3) Trong đó k là độ dời của điểm M dọc theo tia r, với phép quay bởi góc 𝜑 a = | BM | = | M A | = 2kπ Số a được gọi là tung độ xoắn ốc Phương trình của xoắn ốc Acsimet có thể được viết lại như sau:

Khi quay tia ngược chiều kim đồng hồ, sẽ thu được hình xoắn ốc thuận tay phải, trong khi xoay theo chiều kim đồng hồ - vòng xoắn thuận tay trái Cả hai nhánh của xoắn ốc (phải và trái) được mô tả bởi cùng một phương trình (2.3)( coi giá trị âm của ρ là phản xạ đối xứng trung tâm đối với gốc, tức là (−ρ, ρ, 𝜑) ≡ (ρ, 𝜑 + π)) Các giá trị dương của 𝜑 tương ứng với hình xoắn ốc bên phải, âm - bên trái

Trong hình 2.12, chỉ có hình xoắn ốc bên phải được hiển thị Đối xứng hình ảnh của đường cong này qua trục Y sẽ tạo ra hình xoắn ốc bên trái Khi không xoắn, khoảng cách từ điểm O đến điểm M có xu hướng đến vô cùng, trong khi cao độ xoắn ốc không đổi (nghĩa là càng xa tâm, càng gần các cuộn dây của hình xoắn ốc càng tiến gần đến hình tròn) Đôi khi, xoắn ốc Acsimet được mô tả như một hình xoắn ốc có “khoảng cách tách biệt không đổi” giữa các vòng quay liên tiếp Điều này có phần gây hiểu lầm [91] Các khoảng cách không đổi trong xoắn ốc Acsimet được đo dọc theo các tia từ gốc, không cắt qua đường cong ở các góc vuông, trong khi khoảng cách giữa các đường cong song song được đo trực giao với cả hai đường cong Có một đường cong nhẹ khác với hình xoắn ốc Acsimet, tính bất biến của một vòng tròn (được thảo luận chi tiết hơn nữa), mà các lượt có khoảng cách tách biệt không đổi trong giác của các đường cong song song. Độ dài cung L của đường xoắn ốc Acsimet bằng tích phân của dl trong phạm vi từ 0 đến φ φ

L = k[φ√1 + φφ√1 + φ 2 + ln(φ + √1 + φφ + √1 + φ 2 )] 2 Các ví dụ khác về xoắn ốc đại số được mô tả bằng các phương trình cùng dạng: ρ = a + Kφφ(φ + √1 + φ1⁄φ) (2.4)

Có một số loại xoắn ốc một đường xoắn tròn (hình trụ) là một đường cong trên bề mặt hình trụ, được mô tả trong hệ tọa độ Descartes bằng cách sau phương trình: x = a cos φ y = a sin φ z = bφφ

Xoắn hình trụ thuận tay phải với a = b = 1

Trong đó a và b là các hằng số khác không Hình chiếu của một đường xoắn hình trụ trên x, y - là mặt phẳng một đường tròn (Hình 2.13 bên trái) Chiều dài của một cuộn dây của xoắn tròn (𝜑 ∈ [0, 2π]):

Các bước của một đường xoắn, bằng 2πb, là chiều cao của một vòng xoắn hoàn chỉnh, được đo song song với trục của đường xoắn Độ cong của nó là |a|/(a 2 + b 2 ) và độ xoắn của nó là b/(a 2 + b 2 ) Do đó, một đường xoắn tròn có độ cong dải không đổi và độ xoắn không đổi

Phương pháp mài trục vít

2.3.1.Cơ sở lựa chọn đá để mài

+ Chọn độ hạt của đá mài: Độ hạt được đo bằng kích thước đường kính trung bình của hạt trên một đơn vị diện tích. Độ hạt thấp: sử dụng trong trường hợp mài thô lượng dư gia công lớn, không quan tâm chất lượng bề mặt sản phẩm sau gia công.

+ Chọn độ cứng keo của đá mài: Độ cứng của lớp keo chỉ ra khả năng liên hết của keo giữ cho hạt mài Độ cứng của keo được ký hiệu từ A - Z tương ứng từ mềm nhất đến cứng nhất. Đá mài với keo kết dính mềm sử dụng cho:

Các loại thép rất cứng như hợp kim cứng carbide để làm dụng cụ cắt; thép sau nhiệt luyện; thép hợp kim.

Chi tiết với vùng mài lớn Mài nhanh tốc độ cao Đá mài với keo kết dính cứng sử dụng cho:

Các loại thép mềm như thép trước nhiệt, gang,… Mài với tuổi thọ của đá cao

Vậy có các yếu tố cần cân nhắc khi chọn đá mài: Độ cứng của vật liệu phôi → chọn loại hạt mài và keo phù hợp Lượng dư gia công khi mài → chọn độ hạt phù hợp

Chất lượng bề mặt sản phẩm → chọn độ hạt phù hợp

Loại máy mài sử dụng → chọn kích thước lắp ghép của đá mài Tốc độ mài và lượng ăn mài → chọn tốc độ tối đa của đá mài

Diện tích bề mặt khi mài → chọn chiều dày tối đa của đá mài để tối ưu thời gian gia công

Tưới nguội khi mài → chọn độ cứng keo của đá mài phù hợp Yêu cầu kỹ thuật sau nguyên công mài → các yêu cầu khác

Cách sửa đá sau gia công mài → chọn loại mũi sửa đá cho đá mài phù hợp

- Chọn đặc tính đá mài để mài những loại hợp kim khác nhau.

Hình dáng của đá mài rất đa dạng, tuỳ theo mục đích sử dụng và tuỳ theo loại máy mà đá mài sản suất theo hình đáng và tính chất khác nhau Trong mỗi loại hình đáng của đá cũng có nhiều loại đá mài với tính chất khác nhau như độ hạt, độ cứng, độ xốp và độ lớn về kích thước…

- Đặc điểm của đá mài Đá mài là vật tư phổ biến nhất trong ngành cơ khí Đá mài cắt kim loại với nhiều kích thước, hình dạng và hiệu quả khác nhau Đá mài thường được cấu tạo từ hai loại vật liệu Một là hợp chất cắt mài mòn được sử dụng để mài trong các ứng dụng công mài và gia công mài mòn Đá mài còn được sử dụng trong máy mài Để sử dụng đá mài, trước tiên cần kẹp nó vào máy mài, sau đó gắn trên các thanh đỡ Lực cần thiết cần thiết để truyền chuyển động quay Loại đá này có thể thực hiện nhiệm vụ với dung sai rất cao và mài kim loại từ cả bên ngoài và bên trong của nó Do đó mà sản phẩm thu được hình dạng khác nhau như tròn, vuông, định hình có thể thực hiện mài cứng các công cụ, như thép và các kim loại khác.

- Vật liệu làm đá mài và sử dụng: [10]

13A dùng làm hạt mài trên chất kết dính hữu cơ

14A dùng làm hạt mài trên chất kết dính hữu cơ và keramic trên nền vải nhám và để gia công dưới dạng hạt tự do.

15A dùng làm hạt mài trên chất kết dính keramic trong đó 2 cấp chính xác AA, A dùng làm hạt mài trên nền vải ráp. + Corun điện trắng:

23A; 24A, 25A để làm các đá mài, vải ráp và dùng dưới dạng tự do 25A dùng chất kết dính keramic, có hai cấp chính xác AA và A.

33A, 34A dùng làm hạt mài trên chất kết dính keramic, vải rap và dùng để gia công Ngoài ra các loại sản phẩm khác như corun điện chứa titan (37A) corun điện chứa zirioni (38A) Shepo corun, thuỷ tinh kỹ thuật, corun (92E) thường để làm các dụng cụ gia công bằng hạt có chất kết dính có chất dính kết là keramic để gia công thép và các loại vật liệu dẻo như kim loại màu, cao su chất dẻo, da Đặc biệt corun (92E) còn để làm các loại bột mài xịn để đánh bóng các chi tiết bằng thuỷ tinh và kim loại.

Cacbit silic đen (53C; 54C; 55C) cacbit silic xanh (63C; 64C) dùng để làm các dụng cu gia công bằng hạt mài, vải ráp và dùng để gia công hạt tự do.

Cabit bo để chế tạo bôt, bột nhão dùng trong các nguyên công đánh bóng.

+ Nitrit bo dạng khối dùng làm các dụng cụ gia công bằng hạt trên các chất dính kết hữu cơ, keramic, kim loại, dùng làm vải ráp, làm bột nhão để gia công tinh.

A8 để làm các dụng cụ khoan và sửa đá, cũng như các dụng cụ để gia công đá A5, A3, A1, A2 được tạo ra dưới dạng hạt mài để chế tạo đá mài với chất dính kết kim loại, tạo ra tông.

AM và AM5 được dùng chế tạo các loaị bột nhão để nghiền và đánh bóng các chi tiết máy và các dụng cụ bằng thép tôi cứng, thuỷ tinh, vật liệu bán dẫn và các loại khác.

AH dùng cho các dụng cụ bột nhão để nghiền đánh bóng các vật liệu cứng, siêu cứng, khó gia công các loại vật liệu gốm corun, đá cứng …

AC2 dùng cho các loại dụng cụ có chất dính kết hữu cơ, phục vụ các nguyên công gia công tinh và đánh bóng khi gia công hợp kim cứng và thép.

AC4 dùng để làm đá mài có chất dính kết hữu cơ và keramic dùng để mài hợp kim cứng, gốm sứ và các loại vật liệu giòn khác AC5 và AC15 được dùng khi làm việc trong điều kiện tải trọng nặng nề AC20 và AC32 dùng làm các dụng cụ trên chất dính kết kịm loại làm việc trong điều kiện nặng khi khoan, cắt đá, mài ‘khôn’ dùng làm bút sửa đá AC50, APC3 dùng cho các dụng cụ làm việc trong các điều kiện cực nặng như khoan cắt đá granit, gia công gốm sứ, thuỷ tinh …

Các loại ACM, ACH, ACM5, ACM1 được dùng để chế tạo các dụng cụ về bột nhão để nghiền, đánh bóng các chi tiết và dụng cụ bằng thép đã tôi cứng cũng như các hợp kim cứng, gốm sứ, thuỷ tinh Chúng cũng còn được dùng làm bột nhão để đánh bóng các chi tiết trong công nghiệp điện tử.

- Độ hạt thành phần của vật liệu mài.

Vật liệu từ các vật liệu mài tự nhiên và nhân tạo đều được chia ra các nhóm theo kích thước của hạt Thường người ta chia làm 4 nhúm hạt mài (200 - 160àm); bột mài (125 - 40àm); bột mài mịn (63 - 14àm) và bột mài rất mịn (10 - 3àm) Tập hợp cỏc hạt mài nằm trong một khoảng; kớch thước xỏc định, được gọi là một phần riờng Phần riờng nào trộn lẫn theo khối lượng thể tích hoặc số lượng hạt thì được gọi là phần cơ bản.

Ký hiệu số về độ hạt nào có quan hệ với tỷ số phần trăm của gốc nên người ta thêm vào một chữ cái ký hiệu Đặc tính cụ thể của tập hợp các hạt mài được biểu hiện bằng kích thước của hạt thuộc phần gốc thì gọi là độ hạt.

Bảng 2.5 Phạm vi sử dụng các dụng cụ hạt mài có độ hạt khác nhau. Độ hạt của dụng cụ Phạm vi sử dụng

1/0 40/28 - 5/3 Để mài bóng các chi tiết chính xác đặc biệt Mài bóng lần cuối các chi tiết có độ chính xác 3 ÷ 5μm m và nhỏ hơn, độ nhám bề mặt Ra = 0,16 ÷ 0,02μm m nghiền khôn tinh Mài ren bước nhỏ

Kiểm tra độ chính xác gia công bằng độ tiếp xúc ăn khớp cho bộ truyền trục vít - bánh vít…

2.4.1 Cơ sở lý thuyết xác định vết tiếp xúc

2.4.1.1 Lý thuyết biểu diễn bề mặt răng

Trong tài liệu [81], đã dựa trên cơ sở nghiên cứu về lý thuyết ăn khớp phẳng và ăn khớp không gian bằng phương pháp giải tích đã chỉ ra rằng: Bề mặt làm việc của bánh nằm trên bề mặt làm việc (hình 2.19) được xác định trong hệ tọa độ Đề các tuyệt đối có dạng như sau: r⃗= x(φ + √1 + φu, v)𝑖⃗+y(φ + √1 + φu, v)⃗J + z(φ + √1 + φu, v)⃗k⃗

Trong đó: u, v – Các thông số của phương trình bề mặt

𝑖⃗, 𝑗⃗, 𝑘⃗⃗- Véc-tơ chỉ phương lần lượt theo trục x, y, z

Hình 2.19 Thông số bề mặt không gian

Theo hình học vi phân thì hai thông số u, v được coi là độc lập khi thỏa mãn điều kiện:

Nếu một trong hai thông số u, v không đổi thì phương trình (2.40) sẽ trở thành phương trình đường cong Giả sử: v = v i const thì phương trình (2.40) sẽ trở thành phương trình đường cong thông số u: r = r(u,vi), ngược lại nếu u = ui = const thì phương trình (2.40) sẽ trở thành phương trình đường cong thông số v: r = r(u,vi)

Theo [78, 83] Để nắm được về lý thuyết ăn khớp bánh răng đầu tiên chúng ta cần hiểu rõ về lý thuyết ăn khớp trong không gian Công trình nghiên cứu [78] là công trình nghiên cứu cơ bản đầu tiên về lý thuyết ăn khớp không gian,trong nghiên cứu này tác giả đã trình bày lý thuyết chung về tạo hình bề mặt răng ăn khớp trong không gian đối tiếp bằng phương pháp bao hình Theo lý thuyết khi xét đến điều kiện tiếp xúc thì hai bề mặt răng được hình thành sẽ có tiếp xúc với nhau theo điểm hoặc đường Sau này các nhà nghiên cứu đã ứng dụng kết quả trên với luận điểm: Tại điểm tiếp xúc của hai bề mặt đối tiếp ăn khớp với nhau trong không gian thì véc-tơ chuyển động tương đối cần phải nằm trong mặt phẳng tiếp tuyến với bề mặt đối tiếp Việc này có thể được diễn giải như sau: Khi ăn khớp, hai bề mặt răng chỉ tiếp xúc với nhau tại một điểm duy nhất trong mọi thời mặt trên dưới dạng phương trình véc-tơ (1 và 2) Khi đó để thỏa mãn điều kiện ăn khớp thì tọa độ điểm ăn khớp M1 của bề mặt 1 trên hệ quy chiếu cố định (O1X1Y1Z1) và tọa độ điểm ăn khớp M2

Hình 2.20 Mô tả tiếp xúc bề mặt không gian

2.4.1.3 Lý thuyết hình thành vết tiếp xúc

Tại mỗi điểm tiếp xúc giữa hai bề mặt răng thì dưới tác dụng của tải trọng và tính biến dạng dẻo của vật liệu chế tạo mà hai bề mặt răng sẽ tiếp xúc với nhau trong một vùng tiếp xúc xung quanh điểm tiếp xúc lý thuyết Vùng tiếp xúc này là một hình elip có tâm đối xứng là điểm tiếp xúc lý thuyết và có kích thước phụ thuộc vào tính đàn hồi của vật liệu, độ cong bề mặt răng và hướng của bề mặt tiếp xúc (hình 2.20) Trong các nghiên cứu của mình, Litvin đã nghiên cứu và mô hình hóa toán học được vùng tiếp xúc elip này với thông số bán kính được mô tả bằng công thức sau: a = 2√| 𝛿 |

-k1I và k1II là độ cong của bề mặt răng chủ động

-k2I và k2II là độ cong của bề mặt răng bị động

-𝑒⃗1 và 𝑒⃗2 là véc tơ chính phương của hai bề mặt Răng tại điểm tiếp xúc lý thuyết:

-𝜎 là góc tạo bởi 𝑒⃗1 và 𝑒⃗2

-𝛿 là biến dạng dẻo vật liệu

2.4.2 Thực nghiệm xác định vết tiếp xúc

Vết tiếp xúc được kiểm tra bằng cách bôi lên bề mặt răng một lớp sơn rồi cho hai bánh răng quay ăn khớp với nhau (có thể một bánh răng cần kiểm tra và một bánh răng mẫu), sau đó dừng máy và xác định vị trí và diện tích của vết tiếp xúc. Cách thực hiện kiểm tra vết ăn khớp răng:

+ Lau khô sạch bề mặt răng

+ Bôi màu chuyên dụng (Prussian Blue, xanh phổ, đỏ) lên bề mặt răng của bánh vít và quay cho cặp trục vít - bánh vít ăn khớp trong hộp số.

+ Vết ăn khớp sẽ được biểu thị bằng vị trí mất màu trên mặt răng bánh vít, hoặc có thể dùng băng dính Scotch Magic tape3M - 810 chuyên dụng để thấm/in vết mực trên trên mặt răng để copy vết tiếp xúc Từ đó theo [81 … 85] để xác định vết tiếp xúc của cặp răng ăn khớp.

Kiểm tra độ nhám bề mặt

Đo biên dạng bề mặt đá mài, về cơ bản giống đo độ nhám bề mặt Một đầu dò đi kèm với bộ biến đổi vị trí được kéo di trượt trên bề mặt răng trục vít để nhận được các vết hình dạng, hình 2.22 Tín hiệu hình dạng có thể được phân tích thành thành phần thứ nhất mà bước sóng của nó phù hợp với khoảng cách trung bình giữa các hạt, thành phần thứ 2 có bước sóng ngắn hơn, đại diện cho khoảng cách lưỡi cắt Kết quả nhận được từ việc đo hình dạng bề mặt đá mài có thể được sử dụng trực tiếp như là tín hiệu đầu vào cho quá trình mô phỏng gia công mài Trong thực tế phương pháp đo biên dạng còn tồn tại nhiều hạn chế: Biên dạng đá mài không biểu thị hình ảnh ba chiều bề mặt đá, chỉ biểu thị mặt phẳng cắt ngang hình dạng bề mặt đá mài, một số vị trí đầu dò không xâm nhập được, do hạn chế của đường kính đầu dò.

Sử dụng thiết bị đo độ nhám bề mặt:

Lực đo: 0,75 mN (ISO 3274) Đơn vị: mm & inch Tiêu chuẩn: ISO 3274

Sai số tối đa cho phép: Precisison class 1 theo ISO 3274 Độ phân giải: 0,001 àm

Chất liệu: Đầu bỳt kim cương gúc 90°, R = 2 àm Kớch thước: 122 x 53 x 81 mm

Nguyên lý đo nhám bề mặt trục vít Acsimet Để đánh giá tuổi bền của đá khi mài dùng chỉ tiêu đánh giá độ tiêu hao đá khi mài trục vít Acsimet Thực nghiệm cho thấy, tuổi bền của đá mài phụ thuộc vào chế độ mài, đặc tính đá mài, điều kiện mài, yêu cầu độ chính xác và chất lượng của bề mặt gia công Quan hệ giữa tuổi bền và độ mòn của đá mài có dạng như sau:

Trong đú: U – Độ mũn của đỏ mài (àm) T – Tuổi bền của đá mài (phút).

Ct, m – Hệ số và số mũ phụ thuộc vào điều kiện mài

Bên cạnh đó công thức thực nghiệm để tính độ mòn đá phụ thuộc vào chế độ cắt như

U = ct x s y v z w (2.43) Trong đó: c là hệ số phụ thuộc vật liệu gia công v w : vận tốc tiến dao dọc của bàn máy.

Các nghiên cứu chưa đưa ra được lượng tiêu hao đá khi mài răng trục vít Vì vậy trong luận án đưa ra ảnh hưởng của chế độ cắt đến lượng tiêu hao đá qua thực nghiệm đo lượng mất đi của đá mài trong quá trình mài tinh.

2.7 Xác định biên dạng đá để mài trục vít Acsimet

Theo lý thuyết ở trên thì hàm biến thiên chỉ còn 1 biến là chiều cao răng hoặc góc quay φ là biến của hàm bậc nhất.

Vì vậy mô hình toán học mài trục vít Acsimet được xác định như sau:

1 Chọn 1 hệ trục tọa độ 𝑂𝑥𝑦𝑧:

– Trục 𝑂𝑥 trùng với hướng trượt bàn dao ngang của máy

– Trục 𝑂𝑦 hướng thẳng đứng theo chiều từ tâm máy xuống dưới

– Trục 𝑂𝑧 trùng với đường tâm của máy hướng từ mâm cặp ra ụ động

– Tâm 𝑂 nằm tại tiết ngang của phôi

– Ở vị trí mặt cắt đi qua chính giữa tiết diện ren đang được mài.

2 Xác định phương trình các mặt răng.

+ Gọi số 1 là mặt răng khi mài thuận phải:

-Phương trình của mặt ren này là:

+ Gọi số 2 là mặt răngkhi mài thuận trái:

-Phương trình của mặt ren này là

+ Mặt phẳng tiết diện ngang của đá mài: chứa trục 𝑂𝑥, nghiêng so với trục 𝑂𝑧 một góc  Khi mài ren xoắn phải - góc  có hướng từ chiều dương trục 𝑂𝑧 quay ngược chiều kim đồng hồ; khi mài ren xoắn trái - góc  có hướng quay ngược lại. Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá là:

-Gọi số 3* là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren phía bên phải: 𝑦 = −𝑧 𝑡𝑔

 ren, 𝑧 là số đầu mối, 𝐷 đường kính chia của trục vít.

+ 𝛼 góc tiết diện ren (góc profin) ở đây 𝛼 = 20°

+ Góc 𝜑 là góc cực, tính theo radian (rad), trong một trục tọa độ Oxy, tính từ hướng dương Ox.

+ 𝑟 là là bán kính cực, 𝑚𝑚

+ 𝑟 𝑓 , 𝑟 𝑒 : bán kính đáy ren, đỉnh ren tương ứng, 𝑚𝑚

+ 𝐷 𝑓 , 𝐷 𝑒 : đường kính đáy ren, đỉnh ren tương ứng, 𝑚𝑚

3 Biên dạng đá mài (profin đá): Khi mài mặt ren bên phải là giao tuyến của mặt số 1 với mặt số 3*; Khi mài mặt ren bên trái là giao tuyến của mặt số 2 với mặt số 3** Đây là mục tiêu cần tìm :

+ Đối với ren xoắn trái cần làm như sau:

-Gọi Số 4: Mặt ren bên phải có phương trình:

- Gọi số 5: Mặt ren bên trái có phương trình:

+ Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá:

- Gọi số 6* là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren bên phải: 𝑦 = 𝑧 𝑡𝑔

- Gọi số 6** là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren bên trái: 𝑦 = 𝑧 𝑡𝑔 bên trái là giao tuyến của mặt số 5 với mặt số 6**

– Đây là mục tiêu cần tìm:

Nhận thấy các phương trình của các mặt là đối xứng nên chỉ cần xác định biên dạng của 1 mặt còn các mặt khác tương tự.

2.7.2 Xác định biên dạng đá để mài trục vít Acsimet

Quy trình thực hiện: Xác định biên dạng đá cho mài mặt răng phải như sau: Cho 2 phương trình biên dạng răng và phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá chạy trên phần mềm matlap, trong đó có 2 biến φ và r như sau: r

= rf - re với gia số ∇ = 0,2 mm Đối với trục vít m = 3; z = 1 thì có 35 khoảng vậy φ xét trong khoảng 0 – 90 0 nên

∆ = 3 0 Từ phần mềm sẽ cho ra biên dạng đá cần tìm Các mặt khác tương tự như trên Có thể dùng phương pháp xác định các điểm toạ độ khi cho 1 biến r hay φ thay đổi sau khi khử đi 1 trong 2 biến trên như sau: rf 11,25 tgα = tg20 0 0,364 m 3 z 1

Mặt răng Acsimet có dạng:

Hình 2.25 Biên dạng răng khi mài

Số 3* - Phương trình cân bằng mặt phẳng này là:

-Khi mài mặt ren phía bên phải: 𝑦 = −𝑧 𝑡𝑔 có dạng:

Hình 2.26 Mặt phẳng giao tuyến của phương trình cân bằng

Hình 2.27 Biên dạng đá mài

Khi đó ta xác định được biêng dạng như sau: Theo phương pháp xác định tọa độ điểm của giao tuyến Sử dụng matlap vẽ biên dạng như sau:

Quan hệ y theo x Quan hệ z theo x Giao tuyến cắt

Hình 2.28 Kích thước của biên dạng đá mài

Từ biên dạng đó ta xác định được chiều cao của biên dạng là:

Chiều cao biên dạng đá Chọn h = 8 mm

Chiều rộng biên dạng đá Chọn l = 4 mm

Từ đó đưa ra được biên dạng đá mài như sau:

+ Phương pháp mài thuận mặt bên trái

Như vậy giao tuyến giữa mặt số 1 và mặt số 3** chính là biên dạng đá cần tìm, giao tuyến đó có dạng:

Hình 2.30 Biên dạng đá mài bên trái

Có biên dạng tương tự nhưng đối xứng nhau của mặt mài thuận phải

- Chiều cao biên dạng đá: Chọn h = 8 mm

- Chiều rộng biên dạng đá: Chọn l = 4 mm

Như vậy có thể dùng đá 1 mặt để mài nhưng lưu ý phải quay mặt đá để mài các hướng khác nhau.

Trục vít Acsimet sử dụng cho thí nghiệm có thông số lựa chọn là modun m = 3; số đầu mối z = 1 dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam bộ truyền được lựa chọn được sử dụng rộng rãi trọng thực tế với tỷ số truyền i từ 30 đến 80

Số mối ren được chọn theo tỉ số truyền: i = 8…15  z = 4 i = 16…30  z = 2

Sau đó theo tính toán chọn modun cho trục vít m = 3

2.8.1 Đặc điểm của các loại trục vít – bánh vít

(1) Cặp trục vít –bánh vít với trục vít thân khai có thể coi như bánh răng hình trụ nghiêng với số răng bằng số đầu ren của trục vít và với góc nghiêng của răng lớn Do đó đối với trụ vít thân khai, tương quan giữa các yếu tố ăn khớp cũng đúng như đối với bánh răng răng nghiêng Cũng như bánh răng thân khai răng nghiêng, trục vít thân khai có thể ăn khớp với thanh răng răng nghiêng Ở Anh trục vít thân khai được lấy làm tiêu chuẩn (tiêu chuẩn BSS N°721 − 1937). Trong tiết diện đi qua đường trục làm trục vít, bề mặt làm việc của đường xoắn của trục vít có biên dạng một bên lá đường thẳng và bên kia là đường cong Trong tiết diện dọc trục, bánh vít của cặp trục vít – bánh vít nay có biên dạng răng là các đường thẳng.

Hình 2.31 Trục vít thân khai

(2) Cặp trục vít – bánh vít với trục vít có profil (biến dạng) thẳng ở tiết diện dọc trục (trục vít Acsimet) Trong tiết diện đi qua trục của trục vít Acsimet, bề mặt làm việc của đường xoắn trục vít có biên dạng đường thẳng Trong mặt phẳng tiết diện, thẳng góc với đường nâng của đường xoắn ốc, bề mặt làm việc của đường xoắn của trục vít có biên dạng đường cong trong tiết diện dọc trục, bánh vít có biên dạng răng thân khai Ở Liên Xô

Hình 2.32 Trục vít có Acsimet

(3) Cặp trục vít - bánh vít với trục vít có profil thẳng trong tiết diện pháp Trong tiết diện nằm nghiêng với đường trục một góc bằng góc nâng, bề mặt làm việc của đường xoắn của trục vít có biên dạng đường thẳng Biên dạng tiêu chuẩn được lấy trong tiết diện pháp của đường xoắn Trục vít của loại này có thể là có biên dạng đường thẳng theo đường xoắn hay là có biên dạng đường thẳng theo rãnh xoắn Bánh vít của cặp vít – bánh vít này trong tiết diện dọc trục có biên dạng răng là các đường cong.

Phân loại các cặp trục vít – bánh vít theo độ chính xác chế tạo Tùy theo độ chính xác chế tạo của cặp trục vít, bánh vít, với bánh vít bằng kim loại được gia công sơ và với trục vít hình trụ (Acsimet, thân khai, và có profil thẳng trong tiết diện pháp), tiêu chuẩn cũ (ГOCT 2144-43).OCT3675-47) phân ra 4 cấp chính xác.

2.8.2 Cắt các trục vít trên máy tiện

Phương pháp chủ yếu để chế tạo các trục vít là cắt trên máy tiện Khi đặt dao thích ứng có thể cắt các trục vít có tất cả các profil hiện hành của đường xoắn Muốn vậy cần phải có điều kiện:

(1) Profil của dao phải đồng nhất với profil của răng thanh răng trong tiết diện xác định của đường xoắn trục vít

(2) Dao phải đặt sao cho lưỡi cắt của nó trùng với mặt phẳng của tiết diện, mà thanh răng được xác định để xây dựng profil của dao.

Sơ đồ cắt và đặt dao khi gia công các trục vít có profil đường xoắn khác nhau, được thể hiện trên hình 2.33. Để cắt trục vít Acsimet có góc nâng A ≤ 2 − 3°(h.2.33 a), có thể sử dùng dao cắt hai bên với lưỡi cắt thẳng. Profil của dao phải tương ứng với profil trong tiết diện chiều trục của đường xoắn trục vít, còn lưới cắt của nó phải nằm trong mặt phẳng trục ngang của trục vít. Để cắt các trục vít Acsimet có góc nâng A > 2 − 3°(h.2.33 b) cần phải sử dụng hai dao cắt Việc cắt các mặt bên của đường xoắn tiến hành bằng dao cắt một bên có lưỡi cắt thẳng, nằm trong mặt phẳng trục ngang của trục vít. Để cắt những trục vít thân khai có thể sử dụng các dao cắt có lưỡi cắt thẳng, nằm trong mặt phẳng tiếp xúc với hình trụ cơ sở của trục vít, điều đó được thực hiện bằng cách nâng dao lên hay hạ dao xuống. Ở trục vít xoắn phải (h.2.33 c) phía bên trái của profil đường xoắn được cắt bằng dao đặt trên trục tâm, còn phía bên phải – dao đặt dưới trục tâm.

2.9 Phân tích để gia công trục vít

2.9.1 Hệ tọa độ chung của chuyển động tương đối của trục vít và dụng cụ cắt

Trong quá trình gia công trên máy phay CNC nhiều trục nằm ngang, trục vít trục vít thực hiện một đường xoắn chuyển động trên bàn làm việc và dụng cụ cắt quay quanh trục của nó Về mặt lý thuyết, khi dụng cụ cắt đang cắt bề mặt răng của trục vít, một đường tiếp xúc tức thì sẽ được hình thành giữa cả hai, giả sử rằng cả hai chúng phải tiếp tuyến và vectơ pháp tuyến của mỗi điểm tiếp xúc phải đi qua dụng cụ cắt Đường cong biên dạng của dụng cụ cắt có thể thu được bằng cách sử dụng đường tiếp xúc để quét xung quanh

Hình 2.34 Hệ tọa độ chung chuyển động tương đối giữa trục vít và dụng cụ cắt

Xác định biên dạng đá để mài trục vít Acsimet

Theo lý thuyết ở trên thì hàm biến thiên chỉ còn 1 biến là chiều cao răng hoặc góc quay φ là biến của hàm bậc nhất.

Vì vậy mô hình toán học mài trục vít Acsimet được xác định như sau:

1 Chọn 1 hệ trục tọa độ 𝑂𝑥𝑦𝑧:

– Trục 𝑂𝑥 trùng với hướng trượt bàn dao ngang của máy

– Trục 𝑂𝑦 hướng thẳng đứng theo chiều từ tâm máy xuống dưới

– Trục 𝑂𝑧 trùng với đường tâm của máy hướng từ mâm cặp ra ụ động

– Tâm 𝑂 nằm tại tiết ngang của phôi

– Ở vị trí mặt cắt đi qua chính giữa tiết diện ren đang được mài.

2 Xác định phương trình các mặt răng.

+ Gọi số 1 là mặt răng khi mài thuận phải:

-Phương trình của mặt ren này là:

+ Gọi số 2 là mặt răngkhi mài thuận trái:

-Phương trình của mặt ren này là

+ Mặt phẳng tiết diện ngang của đá mài: chứa trục 𝑂𝑥, nghiêng so với trục 𝑂𝑧 một góc  Khi mài ren xoắn phải - góc  có hướng từ chiều dương trục 𝑂𝑧 quay ngược chiều kim đồng hồ; khi mài ren xoắn trái - góc  có hướng quay ngược lại. Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá là:

-Gọi số 3* là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren phía bên phải: 𝑦 = −𝑧 𝑡𝑔

 ren, 𝑧 là số đầu mối, 𝐷 đường kính chia của trục vít.

+ 𝛼 góc tiết diện ren (góc profin) ở đây 𝛼 = 20°

+ Góc 𝜑 là góc cực, tính theo radian (rad), trong một trục tọa độ Oxy, tính từ hướng dương Ox.

+ 𝑟 là là bán kính cực, 𝑚𝑚

+ 𝑟 𝑓 , 𝑟 𝑒 : bán kính đáy ren, đỉnh ren tương ứng, 𝑚𝑚

+ 𝐷 𝑓 , 𝐷 𝑒 : đường kính đáy ren, đỉnh ren tương ứng, 𝑚𝑚

3 Biên dạng đá mài (profin đá): Khi mài mặt ren bên phải là giao tuyến của mặt số 1 với mặt số 3*; Khi mài mặt ren bên trái là giao tuyến của mặt số 2 với mặt số 3** Đây là mục tiêu cần tìm :

+ Đối với ren xoắn trái cần làm như sau:

-Gọi Số 4: Mặt ren bên phải có phương trình:

- Gọi số 5: Mặt ren bên trái có phương trình:

+ Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá:

- Gọi số 6* là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren bên phải: 𝑦 = 𝑧 𝑡𝑔

- Gọi số 6** là Phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục khi mài mặt ren bên trái: 𝑦 = 𝑧 𝑡𝑔 bên trái là giao tuyến của mặt số 5 với mặt số 6**

– Đây là mục tiêu cần tìm:

Nhận thấy các phương trình của các mặt là đối xứng nên chỉ cần xác định biên dạng của 1 mặt còn các mặt khác tương tự.

2.7.2 Xác định biên dạng đá để mài trục vít Acsimet

Quy trình thực hiện: Xác định biên dạng đá cho mài mặt răng phải như sau: Cho 2 phương trình biên dạng răng và phương trình mặt phẳng cắt xuyên tâm dọc trục của đá chạy trên phần mềm matlap, trong đó có 2 biến φ và r như sau: r

= rf - re với gia số ∇ = 0,2 mm Đối với trục vít m = 3; z = 1 thì có 35 khoảng vậy φ xét trong khoảng 0 – 90 0 nên

∆ = 3 0 Từ phần mềm sẽ cho ra biên dạng đá cần tìm Các mặt khác tương tự như trên Có thể dùng phương pháp xác định các điểm toạ độ khi cho 1 biến r hay φ thay đổi sau khi khử đi 1 trong 2 biến trên như sau: rf 11,25 tgα = tg20 0 0,364 m 3 z 1

Mặt răng Acsimet có dạng:

Hình 2.25 Biên dạng răng khi mài

Số 3* - Phương trình cân bằng mặt phẳng này là:

-Khi mài mặt ren phía bên phải: 𝑦 = −𝑧 𝑡𝑔 có dạng:

Hình 2.26 Mặt phẳng giao tuyến của phương trình cân bằng

Hình 2.27 Biên dạng đá mài

Khi đó ta xác định được biêng dạng như sau: Theo phương pháp xác định tọa độ điểm của giao tuyến Sử dụng matlap vẽ biên dạng như sau:

Quan hệ y theo x Quan hệ z theo x Giao tuyến cắt

Hình 2.28 Kích thước của biên dạng đá mài

Từ biên dạng đó ta xác định được chiều cao của biên dạng là:

Chiều cao biên dạng đá Chọn h = 8 mm

Chiều rộng biên dạng đá Chọn l = 4 mm

Từ đó đưa ra được biên dạng đá mài như sau:

+ Phương pháp mài thuận mặt bên trái

Như vậy giao tuyến giữa mặt số 1 và mặt số 3** chính là biên dạng đá cần tìm, giao tuyến đó có dạng:

Hình 2.30 Biên dạng đá mài bên trái

Có biên dạng tương tự nhưng đối xứng nhau của mặt mài thuận phải

- Chiều cao biên dạng đá: Chọn h = 8 mm

- Chiều rộng biên dạng đá: Chọn l = 4 mm

Như vậy có thể dùng đá 1 mặt để mài nhưng lưu ý phải quay mặt đá để mài các hướng khác nhau.

Phương pháp gia công và mài trục vít

Số mối ren được chọn theo tỉ số truyền: i = 8…15  z = 4 i = 16…30  z = 2

Sau đó theo tính toán chọn modun cho trục vít m = 3

2.8.1 Đặc điểm của các loại trục vít – bánh vít

(1) Cặp trục vít –bánh vít với trục vít thân khai có thể coi như bánh răng hình trụ nghiêng với số răng bằng số đầu ren của trục vít và với góc nghiêng của răng lớn Do đó đối với trụ vít thân khai, tương quan giữa các yếu tố ăn khớp cũng đúng như đối với bánh răng răng nghiêng Cũng như bánh răng thân khai răng nghiêng, trục vít thân khai có thể ăn khớp với thanh răng răng nghiêng Ở Anh trục vít thân khai được lấy làm tiêu chuẩn (tiêu chuẩn BSS N°721 − 1937). Trong tiết diện đi qua đường trục làm trục vít, bề mặt làm việc của đường xoắn của trục vít có biên dạng một bên lá đường thẳng và bên kia là đường cong Trong tiết diện dọc trục, bánh vít của cặp trục vít – bánh vít nay có biên dạng răng là các đường thẳng.

Hình 2.31 Trục vít thân khai

(2) Cặp trục vít – bánh vít với trục vít có profil (biến dạng) thẳng ở tiết diện dọc trục (trục vít Acsimet) Trong tiết diện đi qua trục của trục vít Acsimet, bề mặt làm việc của đường xoắn trục vít có biên dạng đường thẳng Trong mặt phẳng tiết diện, thẳng góc với đường nâng của đường xoắn ốc, bề mặt làm việc của đường xoắn của trục vít có biên dạng đường cong trong tiết diện dọc trục, bánh vít có biên dạng răng thân khai Ở Liên Xô

Hình 2.32 Trục vít có Acsimet

(3) Cặp trục vít - bánh vít với trục vít có profil thẳng trong tiết diện pháp Trong tiết diện nằm nghiêng với đường trục một góc bằng góc nâng, bề mặt làm việc của đường xoắn của trục vít có biên dạng đường thẳng Biên dạng tiêu chuẩn được lấy trong tiết diện pháp của đường xoắn Trục vít của loại này có thể là có biên dạng đường thẳng theo đường xoắn hay là có biên dạng đường thẳng theo rãnh xoắn Bánh vít của cặp vít – bánh vít này trong tiết diện dọc trục có biên dạng răng là các đường cong.

Phân loại các cặp trục vít – bánh vít theo độ chính xác chế tạo Tùy theo độ chính xác chế tạo của cặp trục vít, bánh vít, với bánh vít bằng kim loại được gia công sơ và với trục vít hình trụ (Acsimet, thân khai, và có profil thẳng trong tiết diện pháp), tiêu chuẩn cũ (ГOCT 2144-43).OCT3675-47) phân ra 4 cấp chính xác.

2.8.2 Cắt các trục vít trên máy tiện

Phương pháp chủ yếu để chế tạo các trục vít là cắt trên máy tiện Khi đặt dao thích ứng có thể cắt các trục vít có tất cả các profil hiện hành của đường xoắn Muốn vậy cần phải có điều kiện:

(1) Profil của dao phải đồng nhất với profil của răng thanh răng trong tiết diện xác định của đường xoắn trục vít

(2) Dao phải đặt sao cho lưỡi cắt của nó trùng với mặt phẳng của tiết diện, mà thanh răng được xác định để xây dựng profil của dao.

Sơ đồ cắt và đặt dao khi gia công các trục vít có profil đường xoắn khác nhau, được thể hiện trên hình 2.33. Để cắt trục vít Acsimet có góc nâng A ≤ 2 − 3°(h.2.33 a), có thể sử dùng dao cắt hai bên với lưỡi cắt thẳng. Profil của dao phải tương ứng với profil trong tiết diện chiều trục của đường xoắn trục vít, còn lưới cắt của nó phải nằm trong mặt phẳng trục ngang của trục vít. Để cắt các trục vít Acsimet có góc nâng A > 2 − 3°(h.2.33 b) cần phải sử dụng hai dao cắt Việc cắt các mặt bên của đường xoắn tiến hành bằng dao cắt một bên có lưỡi cắt thẳng, nằm trong mặt phẳng trục ngang của trục vít. Để cắt những trục vít thân khai có thể sử dụng các dao cắt có lưỡi cắt thẳng, nằm trong mặt phẳng tiếp xúc với hình trụ cơ sở của trục vít, điều đó được thực hiện bằng cách nâng dao lên hay hạ dao xuống. Ở trục vít xoắn phải (h.2.33 c) phía bên trái của profil đường xoắn được cắt bằng dao đặt trên trục tâm, còn phía bên phải – dao đặt dưới trục tâm.

Phân tích để gia công trục vít

2.9.1 Hệ tọa độ chung của chuyển động tương đối của trục vít và dụng cụ cắt

Trong quá trình gia công trên máy phay CNC nhiều trục nằm ngang, trục vít trục vít thực hiện một đường xoắn chuyển động trên bàn làm việc và dụng cụ cắt quay quanh trục của nó Về mặt lý thuyết, khi dụng cụ cắt đang cắt bề mặt răng của trục vít, một đường tiếp xúc tức thì sẽ được hình thành giữa cả hai, giả sử rằng cả hai chúng phải tiếp tuyến và vectơ pháp tuyến của mỗi điểm tiếp xúc phải đi qua dụng cụ cắt Đường cong biên dạng của dụng cụ cắt có thể thu được bằng cách sử dụng đường tiếp xúc để quét xung quanh

Hình 2.34 Hệ tọa độ chung chuyển động tương đối giữa trục vít và dụng cụ cắt

Chất lượng thiết kế của biên dạng răng trục vít là duy nhất; nó phụ thuộc vào chức năng Giả sử rằng biên dạng răng trục vít được đưa ra dưới dạng bộ điếm dữ liệu theo chất lượng thiết kế của nó, áp dụng Cubic-Spline như một phương pháp lắp đường cong Để kiểm soát sai số bình thường của biên dạng răng được tạo ra trên trục vít trục vít gia công, một góc nghiêng ở vị trí ban đầu của biên dạng răng trục vít dữ liệu điểm rời rạc cần phải được thiết lập [80, 81], như trong hình 2.35 (a) Sau đó, biên dạng răng trục vít đã dịch chuyển ra có thể được thu nhận bằng cách thêm độ lớn vectơ pháp tuyến đối với biên dạng răng quay theo góc nghiêng μm và sai như trong hình 2.35 (b)

Hình 2.35 Biên dạng trục vít(a) Độ nghiêng biên dạng trục vít, (b) Mặt cắt ngang trục vít được dịch chuyển

Dựa trên biên dạng răng ngang của trục vít dịch chuyển r s [𝑥𝑎 (𝑢), 𝑦𝑎 (𝑢)], bề mặt răng trục vít r𝑠 và vectơ pháp tuyến đơn vị của nó n𝑠, được tính như sau:

Trong đó u và 𝜃 là các biến bề mặt của trục vít và tham số sp là đạo hàm đơn vị của trục vít

Mô hình hoá trạng thái làm việc của đá mài để xác định lượng tiêu hao đá và phương pháp chọn đá mài

2.10.1 Mô hình toán học trạng thái mài

Trạng thái hiện tại của bề mặt làm việc của đá mài có thể được đặc trưng bởi thống kê tương ứng đặc điểm của hình thức của nó, xác định các đặc điểm thống kê thứ cấp của hình dạng phôi Đổi lại, đặc điểm thống kê của hình dạng hạt mài được xác định bởi hình dạng của các cạnh cắt và số lượng, sự phân bố, dạng dao ban đầu, vật liệu phôi và sự hiện diện của các hạt phôi trên quá trình cắt các cạnh và trong lỗ đá mài, v.v Một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình mài là hình dạng của các cạnh cắt và hướng của chúng Dạng ban đầu của đỉnh hạt có thể được biểu diễn bằng một paraboloid luân chuyển [85, 86] Trong quá trình xử lý, các cạnh cắt trở nên cùn và các mặt phẳng bị mòn, tạo thành các đỉnh bị cắt ngắn, xuất hiện trên các hạt Hình dạng của các mặt phẳng mòn được xác định bởi dạng ban đầu của mỗi hạt và bởi chung đặc điểm của đá mài Trong mặt phẳng của véc tơ vận tốc cắt, đỉnh thớ bị mài mòn bằng bán kính tròn bằng bán kính của đá mài Số lượng các cạnh cắt sau khi gia công n z0 có thể được tính bằng các biểu thức từ nghiên cứu [86] Số lượng Các cạnh cắt trên bề mặt làm việc của dụng cụ có thể thay đổi trong một khoảng thời gian của tuổi thọ dụng cụ - để tăng ngay sau khi mài và giảm trong quá trình mài, do thực tế là một phần của hạt bị hỏng và bị vỡ ra khỏi liên kết của đá mài Sự phá hủy lưỡi cắt có thể xảy ra trong trường hợp vượt quá lực cắt của độ bền kéo thớ, hoặc trong trường hợp vượt quá độ bền liên kết giữ các hạt đang hoạt động Vì

4 𝑎 𝐶𝑃 𝑚+1 } trong đó: τsh là giới hạn ứng suất cắt;

Fcs là diện tích của mặt cắt ngang; μm và sai là hệ số ma sát trượt giữa hạt và vật liệu phôi; γ là góc cào của lưỡi cắt thớ; ξ là giá trị của vật chất tương đối sự cắt xén; m là tham số xác định tỷ lệ ellipse; a là độ sâu cắt nhỏ của hạt; b là chiều rộng của hạt ở cấp độ cắt.

Xác định chiều sâu cắt nhỏ là chiều sâu cắt thực tế trên vòng quay thứ i của đá mài: a i = tfi = Ri + ri – Ai. Để tính toán các thành phần lực cắt và độ nhám bề mặt, có thể viết mô hình cho chiều rộng thớ b ở cấp t fi ở dạng: bz = Cbtf 0,5

Phân tích lực giữ hạt trong liên kết, bởi vì nó đặc trưng cho sự bóc tách và mất mát của hạt Đối với trạng thái đá mài sau khi tạo biên dạng, nó được đưa ra bởi A.V Korolyov:

) a c bc là đường kính của phần tiếp xúc giữa hạt và liên kết; do là đường kính của hình cầu, có thể là bao quanh hạt ở mức liên kết; d là kích thước lưới đá mài; x01 là khoảng cách từ vòng quay của hạt trục đến tâm hạt; δb là giá trị của hạt nhô ra dưới liên kết đá mài sau khi mài; aс là độ sâu của hạt thiết lập vào liên kết đá mài; l01 là khoảng cách từ trục quay của hạt đến mức liên kết dưới lực tiếp tuyến hoạt động; N1 là hệ số xác định góc cào hạt; PN, PT lần lượt là pháp tuyến và lực tiếp tuyến; tương ứng.

Từ các phương trình được xem xét ở trên, nó tuân theo các thông số chính, ảnh hưởng đến việc giữ lại hạt trong liên kết, là độ sâu của hạt thiết lập thành liên kết của đá mài a с và giá trị của hạt nhô ra dưới liên kết của hạt mài δb Các thông số δb, aс được định nghĩa ngay sau khi thay đá mài, tùy thuộc vào các điều kiện của nó, và chúng đặc trưng cho trạng thái ban đầu của đá mài. Để phân tích ảnh hưởng của mài mòn đến chức năng của sự phân bố các cạnh cắt, bằng cách sử dụng phương pháp được đề xuất trong [86], chọn trên bề mặt đá mài sau khi tạo biên dạng mài phù hợp yêu cầu gia công và sau khi mài mòn trong thời gian t lớp với cùng số lần cắt các đỉnh cạnh Để làm điều đó, chỉ cần di chuyển bề mặt ngoài có điều kiện của dụng cụ bằng giá trị lớn nhất hạt nhô ra mòn hg(0), và mức u bằng giá trị của mép lớp này mòn hg (u΄) (hình 2.36)) (hình 2.36)

Hình 2.36 Sơ đồ thay đổi trạng thái hạt do mài mòn các cạnh cắt

Biểu thị tọa độ của mức từ bề mặt bên ngoài có điều kiện mới bằng u΄) (hình 2.36)

Nếu không có sự cố nào của các hạt, thì hàm của mật độ phân bố thay đổi như sau:

Kết hợp (2.55) và (2.56) ta được hàm tích phân của xác suất cắt các cạnh mật độ phân phối trong công thức:

Hàm vi phân của xác suất mật độ phân bố hạt trong chiều sâu biên dạng đá sau mài có thể là thu được bằng cách phân biệt trực tiếp phương trình (2.47) và sau khi thay thế (2.48) vào vế phải của phương trình nhận được mối quan hệ:

𝑓 𝜉 ′ (φ + √1 + φ𝑢 ′ ) = 𝑓 𝜉 (φ + √1 + φ𝑢)[φ√1 + φ1 − 𝑑(φ + √1 + φℎ 𝑔 (φ + √1 + φ𝑢 ′ )⁄𝑑(φ + √1 + φ𝑢 ′ ))] (2.49) được mô hình hóa bởi sự phụ thuộc vào:

Theo (2.49) xác suất tăng số hạt trong lớp làm việc của đá mài là được xác định bằng cách tích phân trên u΄) (hình 2.36) (2.50) trong khoảng từ tf đến tf + ΔtR(τ)

ℎ 𝑔 (φ + √1 + φ0)) 2 ⁄(φ + √1 + φ 1 − 𝐶 ℎ 𝜏)𝑋 = (φ + √1 + φ𝐶 𝑓 (φ + √1 + φ1 + 𝐶 ℎ 𝜏)(φ + √1 + φ𝑡 𝑓 + 𝐶 ℎ 𝜏 − (φ + √1 + φ∆𝑟 + ℎ 𝑔 (φ + √1 + φ0)) 𝑥 ) ∕ (φ + √1 + φ1 − 𝐶 ℎ 𝜏)𝜒 (2.51) Phép nhân P(t f ) với ng0 cho ra biểu thức tính số cạnh cắt trong lớp làm việc của đá mài:

Tốc độ tăng trưởng số lượng hạt có thể được xác định bằng sự khác biệt trực tiếp của (2.52) theo thời gian:

Tỷ lệ tổng thể của số lượng hạt thay đổi theo (2.41), (2.42), (2.46), (2.52) được đặc trưng bởi hệ phương trình vi phân ở dạng: dφn g (φ + √1 + φτ)⁄dφτ = s p − s n’

{ 9 với điều kiện ban đầu ng(0) = ng0, hgu = 0 tại τ = 0 [94]

-Khi gia công vật liệu cứng thì chọn đá mềm và ngược lại, nếu mà gia công vật liệu rất mềm thì chọn đá mềm vì vật liệu cứng hạt mài dễ mòn, còn dùng đá mềm để tăng khả năng tự mài sắc.

-Gia công thô nên chọn đá cứng hơn để tăng năng suất.

-Gia công các bề mặt định hình nên chọn đá mài có độ cứng trung bình để vừa đảm bảo được hình dạng bề mặt gia công và đảm bảo được năng suất.

Tuy nhiên mềm và cứng của đá mài chỉ mang ý nghĩa tương đối nó còn phụ thuộc vào độ cứng tế vi của hạt mài và chất dính … Quá trình mài là quá trình cào xước liên tục của hạt mài lên bề mặt của chi tiết gia công, lưỡi cắt của các hạt mài không xác định, độ mòn của đá mài là độ mòn đồng đều của tất cả các hạt mài khi tham gia mài, tăng khả năng tự mài sắc ở đây là khi hạt mài đã mòn đến một góc tù không còn khả năng cắt hạt mài đó sẽ bị vỡ ra tạo lưỡi cắt mới.

Kết luận chương 2

1 Nghiên cứu và đề xuất được các loại đá để mài thép hợp kim và các loại thép khác.

2 Xác định được biên dạng cho đá mài dùng để mài trục vít Acsimet là một cung tròn và đá mài được sử dụng là đá mài thép hợp kim có độ hạt 80.

3 Xây dựng được cơ sở đo độ nhám bề mặt, lượng tiêu hao đá và kiểm tra vết tiếp xúc sau tối ưu hoá.

4 Phân tích đặc điểm của các biên dạng xoắn vít để thực hiện gia công và mài trục vít Acsimet

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MÀI RĂNG TRỤC VÍT VÀ GIA CÔNG BÁNH VÍT

Lựa chọn bộ truyền trục vít – bánh vít Acsimet

3.1.1.1 Chế tạo trục vít – bánh vít Acsimet a Phương pháp chế tạo trục vít [18]

- Chế tạo trục vít bằng phương pháp tiện:

+ Dùng máy tiện chuyên dùng

Tiện trục vít là phương pháp gia công trục vít thích hợp với dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ Tiện có thể gia công được nhiều loại bề mặt khác nhau như các mặt tròn xoay trong và ngoài, các loại ren, các bề mặt côn, các mặt định hình v.v…

- Thiết kế bộ truyền trục vít bằng phần mềm Autodesk Inventor 2010

- Thiết kế trục vít trên phần mềm Autodesk Inventor 2010, theo phương pháp tính toán ở trên ta có được các kích thước chính của trục vít, ta tiến hành thiết kế trục vít theo trình tự như sau:

Bước 1: Tạo phôi trục vít phần cắt ren Bước 2: Tạo ren trên trục vít

Bước 3: Thiết kế hoàn chỉnh Đối với ren Acsimet (và ren thang) khoảng hở tiêu chuẩn giữa vít và đai ốc tương đối rộng Ví dụ, ren đường kính 5/8 inch x8 ren/inch, chiều sâu ren vít là 0,0725 inch, để lại đường kính chân ren 0,480 inch, do đó lỗ đai ốc sẽ là 0,500 inch (tương ứng 1,63 mm), trừ khi biên dạng ren vít Acsimet, góc ren 30 0 có các quy định khác Tương tự, đường kính đỉnh ren của ta rô ren thô 5/8 inch x 8 ren/inch là 0,654, nghĩa là lớn hơn đường kính đỉnh ren của vít đến 0,029 inch, tạo ra khoảng hở “hình khuyên” đến 14,5 phần ngàn inch (khoảng 0,37 mm) dùng cho bôi trơn.

Hình 3.1 Biên dạng ren Acsimet, góc ren 30 o

Trên máy phay ngang, đứng vạn năng có thể phay bánh răng vít theo hai cách:

-Phay chép hình sơ bộ rồi phay tinh bằng dao phay hình trục vít.

-Phay bào hình bằng dao “bay”.

Hình 3.2 Quá trình cắt bánh vít

Hình 3.3: Điều chỉnh dao phôi bằng góc nghiêng của răng bánh răng (như phay bánh răng trụ răng nghiêng).

- Thép 35CrMo: Có đặc điểm sau:

Thép tròn đặc 35CrMo là một loại thép hợp kim cho mục đích kỹ thuật, nó có độ bền cao và độ bền kéo ở nhiệt độ cao, và độ bền va đập ở nhiệt độ thấp là tốt Nhiệt độ làm việc lên tới 500°C, nhiệt độ thấp có thể là -100°C và có cường độ tĩnh cao và độ bền mỏi cao, độ cứng tốt, không có xu hướng quá nóng, biến dạng làm nguội nhỏ và khả năng gia công vừa phải Tuy nhiên, vật liệu này có loại giòn nóng, và khả năng hàn không tốt Nó cần được làm nóng đến 150 - 400°C trước khi hàn, và xử lý nhiệt là cần thiết sau khi hàn để loại bỏ ứng suất Thường được sử dụng sau khi làm nguội và xử lý ủ.

Bảng 3.1 Thành phần hoá học của thép

Mác thép C Si Mn P S Cr Mo

-Tính chất cơ lý thép

Giới hạn chảy Độ bền kéo Dãn dài Giảm diện tích

Hấp thụ năng lượng va đập Độ cứng HB

Nhiệt độ tôi thép: 850°C Nhiệt độ ram thép: 600°C

Trung Quốc Mỹ Đức Nhật Pháp

Mác thép Tiêu chuẩn Mác thép

Tiêu chuẩn Mác thép Tiêu chuẩn

3077 A29/A29M 4137 10083-3 4105 35 10083-3 Ứng dụng: Thép 35CrMo được sử dụng rộng rãi cho nhiều ứng dụng khác nhau, được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô và kỹ thuật cho các chủ công cụ và các thành phần khác như vậy Các ứng dụng điển hình như thân van, máy bơm và phụ kiện, trục, tải trọng cao của đá mài, bu lông, bu lông hai đầu, bánh răng, … Độ cứng của thép sau khi nhiệt luyện: Tùy theo từng chế độ luyện mà thép có độ cứng cụ thể như sau:

+ Trường hợp tôi dầu ở nhiệt độ 830 0 C - 860 0 C cho độ cứng 55HRC

+ Trường hợp ram ở nhiệt độ 150 0 C cho độ cứng 55HRC

+ Trường hợp ram ở nhiệt độ 200 0 C cho độ cứng 53HRC

+ Trường hợp ram ở nhiệt độ 300 0 C cho độ cứng 51HRC

+ Trường hợp ram ở nhiệt độ 400 0 C cho độ cứng 43HRC

+ Trường hợp ram ở nhiệt độ 500 0 C cho độ cứng 34HRC

+ Trường hợp ram ở nhiệt độ 550 0 C cho độ cứng 32HRC

+ Trường hợp ram ở nhiệt độ 600 0 C cho độ cứng 28HRC

+ Trường hợp ram ở nhiệt độ 650 0 C cho độ cứng 24HRC

+ Trường hợp ram ở nhiệt độ 700 0 C cho độ cứng 20HRC Công dụng

+ Khả năng chịu lực cùng chịu va đập lớn

+ Dễ dàng gia công, cắt gọt, bào mòn,… nhờ có độ uốn dẻo tốt phù hợp với nhu cầu sử dụng

+ Thép tấm hàm lượng cacbon tương đối nên phù hợp cho các hạng mục thi công cần độ tải trọng cao.

+ Khả năng chống ăn mòn rất tốt.

Phương pháp chế tạo: Chế tạo trên máy tiện CNC

Nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cao tần + ram đạt độ cứng 42 – 44 HRC

Mác thép C Si Mn P S Cr Mo

Giới hạn chảy Độ bền kéo Dãn dài Giảm diện tích

Hấp thụ năng lượng va đập Độ cứng HB

Tiêu chuẩn Mác thép Tiêu chuẩn Mác thép Tiêu chuẩn Mác thép Tiêu chuẩn Mác thép

+ Ứng dụng: tương tự thép 35CrMo

Mỹ Đức Trung Quốc Nhật Pháp Anh

Làm nóng từ từ tới 850 0 C và cho phép thời gian đủ để tạo hình thép thông qua quá trình nhiệt Sau đó làm chậm từ từ trong lò Thép có thể đạt độ cứng tối đa 250HB

Làm nóng từ từ tới 880 - 920 0 C, sau đó sục tại nhiệt độ này trong dầu Để thép giảm tới nhiệt độ phòng

+ Tính chất cơ lý Độ bền kéo MPa

+ Ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi cho nhiều ứng dụng khác nhau, được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô và kỹ thuật cho các chủ công cụ và các thành phần khác như vậy Các ứng dụng điển hình như thân van, máy bơm và phụ kiện, Trục, tải trọng cao của đá mài, bu lông, bu lông hai đầu, bánh răng, v.v…

Phương pháp chế tạo: Sử dụng máy mài ren chuyên dụng 1БpОФ 10-1 và БpОHФ, các loại đồng này có811 do Nga sản xuất Nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cao tần + ram đạt độ cứng 42 – 44 HRC Thông số hình học của trục vít Acsimet m = 3; z = 1 (bảng

Bảng 3.2 Thông số hình học của trục vít

Tên gọi Đơn vị Ký hiệu Trục vít

Bước dọc trục mm ts ts = m.π

Số đầu mối hoặc số răng - z1 1

Bước đường xoắn mm tB tB = ts.z1

Chiều cao vòng xoắn mm h h = 2,25m

Chiều cao đầu vòng xoắn mm h’ h’ = m

Chiều cao chân vòng xoắn mm h’’ h’’ = 1,25m

Khe hở hướng kính mm c c = 0,25m c = 0,75 Đường kính vòng chia mm d1 d1 = 10m

30 Đường kính vòng đỉnh mm de de = d1 + 2m

36 Đường kính vòng đáy mm di di = d1 - 2,5m

-Bản vẽ trục vít Acsimet m = 3

Thiết kế hộp tốc độ kiểm tra vết tiếp xúc

Hộp giảm tốc được thiết kế và chế tạo như hình vẽ

Phương pháp xác định vết tiếp xúc

Bảng 3.2 Tiêu chuẩn bảng vết tiếp xúc

Vết tiếp xúc Phương pháp xác định

Xác định bằng kích thước tương đối của vết tiếp xúc: Theo chiều dài – tỷ số giữa khoảng cách các điểm ở hai biên của vết dính (không kể những chỗ đứt dài quá 1 modun) và chiều dài răng:

Theo chiều cao – tỷ số chiều cao trung bình của vết dính và chiều cao làm việc của răng:

Chú thích: Trong trường hợp có vát hai biên của mặt cạnh răng, chiều dài và chiều cao tổng cộng cần trừ bớt chiều dài và chiều cao của đoạn vát.

Bảng 3.3 Tiêu chuẩn vết tiếp xúc

Vết tiếp xúc theo chiều cao không nhỏ hơn 60% 50% 40%

Vết tiếp xúc theo chiều dài không nhỏ hơn 60% 50% 40%

Bảng 3.4 Tiêu chuẩn độ chính xác lắp ghép của bộ truyền trục vít (không điều chỉnh)

Lớn hơn 1 đến 30 μm và saim ±42 ±55 ±70 ±85 ±60 ±90 ±110 ±130 ±105 ±140 ±180 ±210

Theo chiều cao của răng Theo chiều dài của răng

Lượng tiêu hao đá (k td )

Với lượng tiêu hao đá là tỷ số của lượng kim loại tách ra khi mài và lượng đá tách ra khi mài.

Chiều dày phoi được hớt đi bởi một hạt mài az có thể tính theo công thức tổng quát không phụ thuộc vào phương pháp mài như sau: [ 25, 35]

Trong đó: z 6μm 0.v dφ ±2.v ct D dφ B t – Chiều sâu cắt thực tế của một hạt mài (mm) l – Khoảng cách thực tế giữa các hạt (mm)

B – Chiều rộng của đá (mm)

Từ phương trình trên thấy rõ chiều dày phoi được hớt đi bởi một hạt mài az phụ thuộc vào tất cả các thông số là: vd, vct, l, t, B, Sd, D và d Trị số az quyết định đến tải trọng tác dụng lên hạt mài do đó quyết định đến độ mòn, tuổi bền của đá mài và kết quả của quá trình mài.

Vì vct