khảo sát cơ cấu hợp thành máy phay lăn răng, thiết kế chế tạo chi tiết vỏ hộp

Trong truyền động trục song song góc nghiêng của các đường răng trên hình trụ lăn của cả hai bánh răng ăn khớp ngoài là bằng nhau về giá trị và ngược hướng xoắn.. Phương pháp bao hình là

Mục Lục

Trang

Lời nói đầu 4.

Phần I Giới thiệu chung về các loại cơ cấu cộng chuyển động 5.

I Các loại cơ cấu vi sai trong nghành chế tạo ôtô 5

I 1 Bộ vi sai trượt giới hạn kiểu ly hợp clutch-type LSD 5.

I 2 Khớp nối dính (Viscous Coupling) 6.

I 3 Vi sai khoá locking và vi sai cảm biến mô men Torsen 7.

II Cơ cấu vi sai trong nghành chế tạo máy 8.

II.1 Vi sai bánh răng côn 8.

II.2 Bộ vi sai bánh răng trụ đối xứng 8.

Phần II Lý do chọn đề tài 7.

Phần III Tổng quan về gia công bánh răng 9.

III.1 Các loại bánh răng 9.

III.1.1 Bánh răng thân khai 10.

III.1.2 Bánh răng xyclôit 11.

III.1.3 Bánh trụ răng xoắn truyền chuyển động giữa hai trục song song 12.

III.1.3.1 Bánh răng nghiêng biên dạng thân khai III.1.3.2 Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn (bánh răng Nôvicốp) III.1.4 Bánh răng trụ răng xoắn truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau 14.

III.1.5 Cơ cấu trục vít bánh vít 15.

III.1.6 Bánh răng nón 16 III.1.6.1 Bánh răng nón răng thẳng

III.1.6.2 Bánh nón răng không thẳng (răng cong)

III.2 Phương pháp gia công bánh răng 17.

III.2.1 Phương pháp chép hình 18.

III.2.2 Phương pháp bao hình 18.

III.3 Các loại máy gia công bánh răng trụ 19.

III.3.1 Máy chép hình gia công bánh răng trụ 19.

III.3.2 Máy gia công bánh răng trụ theo phương pháp bao hình 20.

a/ Gia công bánh răng thẳng b/ Gia công bánh răng xoắn III.4 Các loại dụng cụ cắt gia công bánh răng và dao phay lăn trục vít 19.

III.4 1 Các loại dụng cụ cắt gia công bánh răng 20.

III.4 2 Dao phay lăn trục vít 20.

Phần IV Nguyên lý cấu tạo và khả năng công nghệ của máy phay lăn răng

23 IV.1 Nguyên lý cấu tạo của máy phay lăn răng 25.

IV.2 Cấu tạo và khả năng công nghệ của máy phay lăn răng 5M324A 26.

IV.2.1 Đặc điểm máy phay lăn răng 27.

IV.2.2 Các thông số chủ yếu và cấu tạo chung máy lăn răng 30.

IV.2.3 Các phương pháp tạo hình bề nặt chi tiết gia công 31.

Phần V Nghiên cứu, tính toán các chuyển động cần thiết khi phay bánh răng nghiêng trên máy 5M324A. V.1 xích tốc độ máy máy 5M324A 38.

V.2 Phương trình xích bao hình 38.

V.3 Xích chuyển động chạy dao 40.

V.3.1 Xích chuyển động chạy dao đứng 40

V.3.2 Xích chạy dao hướng kính 40

V.3.3 Chạy dao chiều trục 40

V.4 Xích chạy dao nhanh 41

V.4 1 Xích chạy dao nhanh đứng 41

V.4 2 chạy dao nhanh hướng kính 42

V.5 Xích chuyển động vi sai 42

Phần VI Mô tả sơ đồ nguyên lý bộ cộng chuyển động 43

Phần VII Ứng dụng phần mềm PRO ENGINEER mô phỏng lắp ráp cơ cấu hợp thành 44

VII.1 Giới thiệu chung về phần mềm Pro engineer 44

VII.2 Lắp ráp và mô phỏng cơ cấu hợp thành 50

VII.2.1 Cụm bánh vít và bánh răng côn 50

VII.2.2 Cụm bánh răng quay hành tinh 51

VII.2.3 Cụm bánh răng còn lại 52

VII.2.4 Cụm nắp hộp 53

Phần VIII Thiết quy trình công nghệ gia công chi tiết vỏ hộp 54

VIII.1 Phân tích chi tiết gia công 55

VIII.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết 55

VIII.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 56

VIII.3 Xác định phương pháp chế tạo phôi 57

VIII.3.1 Đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng tay, mẫu gỗ : VIII.3.2 Đúc trong khuôn cát, mẫu kim loại, làm khuôn bằng máy : VIII.3.3 Đúc áp lực: VIII.3.4 Đúc trong khuôn kim loại : VIII.3.5 Đúc trong khuôn vỏ mỏng: VIII.3.6 Đúc trong khuôn mẫu chẩy: VIII.4 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 58

VIII.4.1 Chọn chuẩn để gia công chi tiết 60

VIII.4.2 Lập quy trình công nghệ : 62

VIII.5 Tính toán thiết kế đồ gá 80

VIII.5.1 Tính lực kẹp chặt W 80

VIII.5.2 Tính sai số chế tạo đồ gá 81

VIII.6 Tính toán lượng dư gia công cho nguyên công III: 82

Tài liệu tham khảo:…… ……… 85

LỜI NÓI ĐẦU

Với mỗi quốc gia thì cơ khí là một trong những ngành công nghiệp không thểthiếu Nó là tiền đề, là cơ sở của nhiều ngành công nghiệp quan trọng khác Vì

nó đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất trang thiết bị, công cụ cho mọingành kinh tế quốc dân Đặc biệt với một nền kinh tế còn non trẻ như nước ta,với xu hướng “Công Nghiệp Hóa – Hiện Đại Hóa” đất nước, thì ngành cơ khínói chung và cơ khí chế tạo máy nói riêng lại càng thể hiện rõ tầm quan trọngcủa nó.Trong đó máy cắt kim loại chiếm một vị trí đặc biệt trong ngành chế tạomáy để sản xuất ra các chi tiết của các máy khác nhau, nghĩa là chế tạo ra tư liệusản xuất Hiện nay do đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu vềsản xuất công nghiệp tăng Vì vậy cần phải thiết kế các máy cắt kim loại vạnnăng, chuyên dùng có năng suất cao, bảo đảm độ chính xác, độ ổn định và độ tincậy, kết cấu máy đơn giản, có tính kinh tế và phù hợp với điều kiện chế tạo và

sử dụng của từng cơ sở sản xuất

Để phục vụ cho việc phát triền ngành cơ khí hiện này, chúng ta cần phảiđẩy mạnh công tác đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao

về các lĩnh vực, có khả năng làm việc độc lập, sáng tạo và khả năng làm việcnhóm Nhằm đáp ứng yêu cầu trên, công việc đào tạo tại các trường nghề, trungcấp, cao đẳng cũng như đại học ngày càng được chú trọng hơn

Với đồ án tốt nghiệp : “Thiết kế cơ cấu hợp thành vận tốc máy phay lăn

răng” sinh viên được đi sát vào thực tế sản xuất, được vận dụng các kiến thức

một cách tổng hợp Với yêu cầu của đồ án, sinh viên phải biết tìm tòi, vận dụngkiến thức đã học một cách linh hoạt, kết hợp trao đổi nhóm giữa: Thầy – sinhviên, sinh viên – sinh viên Nhờ vậy sau khi kết thúc đồ án mỗi sinh viên đều cóthể trang bị cho mình một kiến thức tổng hợp, hiểu biết thêm về công nghệ chếtạo máy nói chung và máy công cụ nói riêng đã được học trong lý thuyết, cùngvới kỹ năng làm việc độc lập cũng như làm việc nhóm

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Đậu Phi Hải, đến nay em đã hoàn thành

đồ án tốt nghiệp của mình Mặc dù được trang bị các kiến thức cơ bản, nhưng dokhả năng cùng với hiểu biết thực tế còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp khôngtránh khỏi những thiếu xót về mặt kỹ thuật cũng như nội dung Vì vậy em rấtmong nhận được những ý kiến của các thầy, cô để đồ án của em được hoàn thiệnhơn, và quan trọng hơn là em sẽ biết thêm được những kiến thức để hoàn thiệnmình, đáp ứng yêu cầu của một kỹ sư cơ khí

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đậu Phi Hải, cùng tập thể thầy cô giáo trong bộ

môn đã cho em những lời khuyên quý báu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Vinh, ngày tháng … năm 2011

Sinh viên thực hiện

LÊ VĂN CẢNH

Phần I Giới thiệu chung về các loại cơ cấu cộng chuyển động

Cơ cấu VISAI là một hệ bánh răng hành tinh có chức năng phân phốichuyển động (momen xoắn) theo các hướng khác nhau với các vận tốc khácnhau tránh làm phá hỏng các trục

Trong chế tạo ôtô, nhờ cơ cấu vi sai (cơ cấu bài trí tốc độ ), khả năng bàitrừ tốc độ giữa hai bánh nên khi xe chạy vòng tuy tốc độ hai bánh khác nhaunhưng xe không bị lật trong trường hợp này cơ cấu vi sai đã tự động điều chỉnhtốc độ hai bánh này phù hợp ở bất kì vòng cua nào

Trong chế tạo máy, xích vi sai được áp dụng rộng rãi trong xích vi sai củamáy phay lăn răng

Đặc biệt, nếu cần có tốc độ giảm lớn cơ cấu vi sai có thể có tỷ số truyền lênhàng vạn lần, mà chỉ cần vài bánh răng

I.1 Các loại cơ cấu vi sai trong nghành chế tạo ôtô.

Bộ vi sai là một thiết bị dùng để chia mô men xoắn của động cơ thành haiđường, cho phép hai bên bánh xe quay với hai tốc độ khác nhau Chúng ta có thểtìm thấy bộ vi sai ở tất cả các xe hơi và xe tải hiện đại, và đặc biệt ở các xe bốnbánh chủ động hoàn toàn Mỗi cầu chủ động của những xe này đều cần một bộ

vi sai và đương nhiên giữa bánh trước và bánh sau cũng cần vì khi vào cua,quãng đường mà bánh trước và sau đi được cũng khác nhau

Bộ vi sai có ba nhiệm vụ:

- Truyền mô men của động cơ tới các

bánh xe

- Đóng vai trò là cơ cấu giảm tốc cuối

cùng trước khi mô men xoắn truyền tới

các bánh xe

- Truyền mô men tới bánh xe trong khi

cho phép chúng quay với tốc độ khác

nhau

Các bánh xe quay với các tốc độ khác nhau, đặc biệt là khi quay vòng Hãy nhìn vào hình vẽ ở trên Mỗi bánh xe sẽ đi được những quãng đường khác nhau khi chiếc xe vào cua, các bánh xe phía trong đi được quãng đường ngắn hơn các bánh xe phía ngoài Điều đó có nghĩa là các bánh xe bên trong sẽ quay với tốc

độ thấp hơn các bánh xe ngoài Đối với các bánh xe bị động, ví dụ như các bánh

trước của chiếc xe dẫn động bánh sau, không có gì liên kết chuyển động giữa chúng nên hoạt động độc lập với nhau Thế nhưng, hai bánh sau lại có sự liên kết để cùng nhận được nguồn động lực từ một động cơ và một hộp số duy nhất Nếu không có bộ vi sai, hai bánh sau sẽ bị khoá lại với nhau, bị bắt buộc phải quay với cùng một tốc độ như nhau Điều này sẽ làm cho việc quay vòng của xe rất khó khăn Để chiếc xe vào cua được, chắc chắn một bánh xe sẽ bị trượt quay.Với công nghệ chế tạo lốp xe và đường bê tông như hiện nay, lực tác động sẽ làm trượt quay một bánh xe Lực này sẽ được truyền từ bánh xe bên này sang bên kia qua trục bánh xe, làm tăng lực xoắn tác dụng lên trục bánh xe và có thể phá hỏng trục xe.

Trong nghành chế tạo ô tô thường gặp các loại bộ vi sai sau:

I.1.1 Bộ vi sai trượt giới hạn kiểu ly hợp clutch-type LSD.

Đây có lẽ là dạng chung nhất của loại vi sai trượt giới hạn Loại vi sai này

có tất cả các thành phần của một bộ vi sai mở, nhưng có thêm một hộp lò xo vàmột bộ ly hợp Một vài bộ có một ly hợp hình nón giống như đồng bộ ở các hộp

số cơ khí

Hộp lò xo đẩy các bánh răng bên cạnh tách ra khỏi các tấm ly hợp đang đượcgắn với vỏ vi sai Toàn bộ các bánh răng đều quay với vỏ khi hai bánh xe quaycùng một tốc độ, và lúc này không cần thiết phải có bộ ly hợp này Thế nhưngnếu có gì đó buộc cho một bánh xe quay nhanh hơn bánh kia, như khi vào cua

chẳng hạn, thì lập tức ly hợp bắt đầu hoạt động Nó có tác dụng chống lại hiệntượng cả hai bánh xe quay cùng một tốc độ Nếu một bánh xe muốn quay nhanhhơn bánh bên kia, nó cần phải làm bộ ly hợp trượt đi Độ cứng của lò xo và lực

ma sát của ly hợp sẽ quyết định giá trị mô men sẽ làm cho nó bị trượt

Trở lại với tình huống trên, nếu một bánh xe lăn trên băng còn bánh bên kialại có độ bám đường rất tốt, với bộ vi sai trượt giới hạn này thì ngay cả bánh xe

bị trượt quay không thể truyền mô men xuống đất thì bánh bên kia cũng sẽtruyền đủ mô men để chiếc xe di chuyển khỏi vùng lầy Mô men được cung cấpcho bánh xe không nằm trên băng sẽ cân bằng với giá trị mô men còn lại sau khi

đã làm cho ly hợp trượt đi Kết quả là chúng ta đã có thể di chuyển về trướcvượt qua vũng lầy

I.1.2 Khớp nối dính (Viscous Coupling)

Khớp nối dính thường được thấy trên các xe có các bánh xe chủ động hoàntoàn Nó được sử dụng để kết nối các bánh sau với các bánh xe trước để khi mộtcặp bánh xe bị trượt thì mô men xoắn sẽ được chuyển tới cặp bánh kia

Khớp nối dính có hai bộ đĩa ma sát đặt bên trong một không gian kín điềnđầy chất lỏng (thường là dầu thuỷ lực đặc biệt) có độ nhớt cao Mỗi bộ đĩa masát được nối với một đầu trục Dưới điều kiện bình thường, cả hai bộ đĩa ma sát

và lượng dầu thuỷ lực trong khớp nối cùng quay với một tốc độ nhất định Khimột cặp bánh xe cố gắng quay nhanh hơn, có thể đang bị trượt chẳng hạn, bộ đĩa

ma sát tương ứng với cặp bánh xe quay nhanh hơn cũng bị quay nhanh hơn theo.Lúc này, dầu thuỷ lực nằm trong không gian giữa hai bộ đĩa ma sát sẽ có tác

dụng cuốn bộ đĩa ma sát kia cùng quay nhanh theo Điều này sẽ làm cho mômen xoắn sẽ được truyền từ cặp bánh xe quay nhanh hơn sang bánh xe quaychậm hơn, làm cho bánh đỡ bị trượt hơn.

Khi chiếc xe vào cua, sự khác nhau về tốc độ giữa các bánh xe không lớnnhư khi một trong chúng bị trượt Một trong hai bộ đĩa ma sát quay càng nhanh

so với bộ kia (tương ứng với bánh xe trượt càng nhiều) thì lượng mô men xoắnđược bộ khớp nối dính chuyển đổi càng lớn Như vậy tác dụng của loại khớp nốinày khi xe vào cua là không có, vì vậy nhược điểm lớn nhất, rõ ràng là: không

có một chút mô men nào được chuyển đổi trước khi hiện tượng trượt bắt đầu

Để dễ hiểu hơn, chúng ta cùng tìm hiểu một minh hoạ đơn giản sau: Chúng

ta hãy đặt một chiếc đĩa thuỷ tinh, sâu lòng, nhỏ có thể chứa được một quả trứng

gà (vịt) lên một đế quay đặt trên chiếc bàn Hãy khéo léo đập quả trứng vàotrong chiếc đĩa mà lòng đỏ không bị vỡ ra Lúc này, lòng đỏ quả trứng nằm ởgiữa chiếc đĩa và lòng trắng bao quanh Chúng ta hãy quay đột ngột chiếc đĩa.Chú ý nhìn chúng ta sẽ thấy, lúc đầu lòng đỏ quả trứng không quay cùng chiếcđĩa nhưng chỉ một lúc sau nó đã quay cùng với chiếc đĩa Điều này có thể lý giải

là do lực ma sát nhớt của lòng trắng trứng gà đã làm cho lòng đỏ quay cùng theovới chiếc đĩa Nếu khi chiếc đĩa và lòng đỏ đang quay cùng nhau, bất ngờ chúng

ta giữ chiếc đĩa lại, lúc này lòng đỏ lập tức quay chậm dần rồi cũng dừng lạitheo chiếc đĩa Liên hệ với khớp nối trên ta có thể thấy chiếc đĩa và lòng đỏchính là hai bộ đĩa ma sát còn lòng trắng trứng gà có tác dụng như dầu thuỷ lực,

và nguyên lý làm việc của chúng như ở ví dụ minh hoạ trên

I.1.3 Vi sai khoá locking và vi sai cảm biến mô men Torsen.

Bộ vi sai khoá rất hữu ích trong trường hợp xe của chúng ta chạy trênđường rất xấu Kết cấu của nó cũng giống với loại vi sai mở nhưng được kết hợpthêm cơ cấu thuỷ lực, khí nén hoặc điện để khoá các bánh răng đầu ra lại vớinhau Cơ cấu vi sai này được điều khiển đóng mở chủ yếu bằng công tắc và khi

nó hoạt động các bánh xe đều quay với cùng một tốc độ như nhau

Vi sai Torsen là một thiết bị cơ khí hoàn toàn, nó không được điều khiểnbằng điện tử, không có ly hợp và cũng không có tý chút thuỷ lực nào

Vi sai Torsen (kết hợp từ “torque” và “sensing”, có nghĩa là cảm biến mômen) làm việc như một bộ vi sai mở khi giá trị mô men của mỗi bánh xe là cânbằng Thế nhưng ngay sau khi một bánh xe nào đó mất lực bám, sự khác nhau

về mô men dẫn đến các bánh răng trong bộ vi sai Torsen kết nối với nhau Việcthiết kế các bánh răng trong bộ vi sai sẽ quyết định đến tỷ số chênh lệch mômen

Ví dụ, nếu một bộ vi sai Torsen đặc biệt được thiết kế với tỷ số chênh lệch 5:1,

nó sẽ có khả năng cung cấp mô men xoắn cho bánh xe có lực bám tốt lớn gấp 5lần bánh xe bị trượt

Các thiết bị này

thường được sử dụng ở các

xe hơi có các bánh chủ

động hoàn toàn với hiệu

suất cao Giống như bộ

khớp nối dính, chúng

thường được sử dụng để

chuyển đổi công suất giữa

bánh trước và bánh xe sau

Trong hai loại này, bộ vi

sai Torsen tốt hơn bộ vi sai

khớp nối dính vì chúng

truyền mô men ngay khi

hiện tượng trượt có thể xảy

ra Tuy nhiên, nếu một cặp

bánh xe bị mất sức bám

hoàn toàn thì vi sai Torsen

sẽ không thể cung cấp một chút mô men nào cho cặp bánh xe kia, bởi vì tỷ sốchênh lệch sẽ quyết định bao nhiêu mô men xoắn được chuyển đổi, và đươngnhiên 5 lần 0 sẽ phải bằng 0

I.2 Cơ cấu vi sai trong nghành chế tạo máy.

Cơ cấu vi sai rất quan trọng trong nghành chế tạo máy nói chung và cácmáy công cụ có xích truyền động vi sai nói riêng, vi sai giúp mở rộng khả năngcông nghệ của các loại máy này, đặt biệt là các loại máy phay lăn răng

Cơ cấu vi sai có nhiệm vụ tổng hợp các chuyển động theo nhiều hướngkhác nhau truyền đến chúng, tạo điều kiện hình thành biên dạng răng xoắn Việctổng hợp hai chuyển động khác nhau truyền đến tránh cho các trục không bị pháhủy do bị xoắn

Nhìn chung trong các máy phay lăn răng có hai loại vi sai thông dụng đó là

vi sai bánh răng trụ và vi sai bánh răng côn

I.2.1 Vi sai bánh răng côn.

Vi sai bánh răng côn được ứng dụng trong máy phay lăn răng 5M324A cấutạo của chúng như hình vẽ

Vi sai bánh răng côn gồm hai cặp bánh răng côn (1,2) và (2,3), bánh răng

vệ tinh 2 đượclắp trên cần C và quay xung quanh hai bánh răng 1 và 3, chuyểnđộng được nhận từ bộ truyền trục vít - bánh vít (4,5) gắn cứng với cần C làmcho bánh vệ tinh 2 quay và cộng hai chuyển động theo hai hướng khác nhau tới

I.2.2 Bộ vi sai bánh răng trụ đối xứng.

Bộ vi sai bánh răng trụ đối xứng được ứng dụng trong máy phay lăn răng5K310 sơ đồ nguyên lý của nó được biểu diễn như hình vẽ

Cấu tạo của bộ vi sai bánh răng trụ bao gồm:

-1 và 2 bánh răng trung tâm

2

để đáp ứng yêu cầu này đi đôi với việc nghiên cứu, thiết kế, nâng cấp máy công

cụ là trang bị đầy đủ kiến thức sâu rộng về máy công cụ và trang bị cơ khí cũngnhư khả năng áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sãn xuất cho đội ngũ cán bộkhoa học kỹ thuật là không thể thiếu được

Sau thời gian học tập tại trường và việc khảo sát thực tế quá trình sản xuất

ở một số xí nghiệp cơ khí trên địa bàn nhận thấy nhu cầu sản xuất bánh răng làrất lớn, với những máy phay vạn năng hiện nay thì năng suất sản xuất bánh răngkhông cao, độ chính xác thấp, không thể gia công được bánh răng trụ xoắn Việc đưa các máy chuyên dùng vào gia công bánh răng nhằm tăng năngsuất là một xu thế tất yếu Vì vậy việc nghiên cứu và thiết kế bộ hợp thành vậntốc trong máy phay lăn răng đóng vai trò rất quan trọng Nó giúp tăng năng suấtquá trình gia công, mở rộng khả năng công nghệ của máy phay lăn răng Đặcbiệt việc nghiên cứu thiết kế là một sự thử nghiệm thực tế trước khi chúng emsắp trở thành một người kỹ sư chế tạo máy thật sự

Phần III Tổng quan về gia công bánh răng

III.1 Các loại bánh răng

Bánh răng, bánh vít là những chi tiết dùng để truyền lực và truyền chuyểnđộng thường thấy trong nhiều loại máy khác nhau Dạng răng được sử dụngnhiều nhất là dạng răng thân khai Các thông số cơ bản của bánh răng là: m =0.05÷100 mm (modul), D=0.5÷12000 mm (đường kính), Z = 6 ÷1000 răng (sốrăng)

Hình dạng chung của bánh răng có 2 loại chính: bánh răng hình trụ có bánhrăng thẳng, răng xoắn, bánh răng chữ V và bánh răng côn răng thẳng, côn răngxoắn, côn răng cong Ngoài ra còn có các loại bánh vít

- Truyền động bánh răng trụ bánh răng thẳng, răng nghiêng hoặc răng chữ

V, ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong dùng để truyền động giữa các trục songsong

- Truyền động bánh răng nón, răng thẳng răng cong hoặc răng nghiêngdùng để truyền động giữa các trục cắt nhau

- Truyền động bánh răng - thanh răng dùng để đổi chuyển động quay thànhchuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại

Theo đặc trưng chuyển động của trục mang bánh răng có:

- Truyền động thường: Trong loại này đường tâm hình học của các trụcbánh răng là cố định

- Truyền động ngoại luân: Đường tâm của trục một vài bánh răng là diđộng

Theo vị trí tương đối của hai tâm quay đối với tiếp tuyến với hai đường tròn lăn tại điểm tiếp xúc giữa hai vòng này:

- Bánh răng ngoại tiếp: tâm quay của hai bánh răng nằm ở hai phía củađường tiếp tuyến

- Bánh răng nội tiếp: tâm quay của hai bánh răng ở về một phía của đườngtiếp tuyến

Theo hướng răng trên bánh răng:

- Bánh răng thẳng

- Bánh răng nghiêng

- Bánh răng xoắn

- Bánh răng cong

Theo đường cong dùng làm biên dạng của răng:

- Bánh răng thân khai: Biên dạng của răng là đường thân khai của đườngtròn

- Bánh răng xyclôit: Biên dạng răng là đường

xyclôit

- Bánh răng Nôvikôv: Biên dạng của một bánh

răng lồi, của bánh răng kia là lõm Các biên dạng này là

các những vòng tròn

Ngoài ra, bánh răng còn có thể chia thành bánh

răng có tỷ số truyền không đổi và thay đổi (bánh răng

không tròn) theo quy luật nhất định, bánh răng trong

truyền động kín (trong hộp giảm tốc, hộp tốc độ, hộp

chạy dao) và truyền động hở; bánh răng trong bộ truyền

lực (dùng để truyền công suất là nhiệm vụ chủ yếu) và

trong bộ truyền động học (truyền chuyển động đảm bảo

tỷ số truyền chính xác là nhiệm vụ chủ yếu), bánh răng

trong bộ truyền giảm tốc và tăng tốc, bánh răng phẳng

và bánh răng không gian

III.1.1 Bánh răng thân khai.

Bánh răng thân khai với biên dạng của răng là

đường thân khai vòng tròn, ưu điểm của bánh răng thân

khai so với các loại răng khác (bánh răng xycloit) là

tính công nghệ cao, dễ chế tạo với độ chính xác cao Vì

răng được chế tạo bằng dụng cụ cắt có lưỡi thẳng, biên

dạng thân khai không nhạy đối với sai số khoảng cách tâm không làm thay đổiquy luật chuyển động và tỷ số truyền

III.1.2 Bánh răng xyclôit.

Trong bánh răng xyclôit, biên dạng răng của bánh răng là những đườngcong thuộc họ xyclôit Sự phát triển của bánh răng xyclôit gắn liền với côngnghiệp chế tạo đồng hồ Sau đó mới ứng dụng vào ngành chế tạo máy Tuy bánhrăng thân khai có nhiều ưu điểm căn bản, nhất là sau khi phát hiện phương phápcắt lăn bánh răng, nhưng bánh răng xyclôit vẫn không rời khỏi công nghiệp chếtạo đồng hồ Có lẽ đó là truyền thống của các nhà chế tạo đồng hồ.

Đặc điểm của bánh răng xyclôit, phạm vi sử dụng:

So với bánh răng thân khai, bánh răng xyclôit có những đặc điểm sau:

- Độ mòn nhỏ hơn trong điều kiện bôi trơn không tốt.

- Hệ số trùng khớp lớn hơn, nhờ vậy có thể dùng những bánh răng có số răng

nhỏ Nhưng sai số chế tạo dẫn đến làm giảm hệ số trùng khớp (sai số tăngkhoảng cách tâm quay, sai số giảm vòng tròn đỉnh răng) không làm ảnh hưởngnhiều đến điều kiện làm việc của bánh răng xyclôit

- Trong những bộ truyền bánh tăng tốc, đặc biệt đồng hồ bánh răng xyclôit

truyền lực rất tốt

Khi xuất hiện việc chế tạo bánh răng xyclôit bằng phương pháp lăn Nhưngbánh răng có mô đun nhỏ, năng xuất chế tạo tăng lên rất nhiều Nhưng những ưuđiểm căn bản các bánh răng thân khai đã làm hạn chế việc sử dụng bánh răngxyclôit trong ngành chế tạo máy, ngoại trừ ngành chế tạo đồng hồ Trong chếtạo máy, bánh răng xyclôit được dùng dưới dạng bánh răng chốt, máy ép…

III.1.3 Bánh trụ răng xoắn truyền chuyển động giữa hai trục song song.

Bánh trụ răng xoắn dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục songsong và chéo nhau trong không gian

Trong truyền động trục song song góc nghiêng của các

đường răng trên hình trụ lăn của cả hai bánh răng ăn khớp

ngoài là bằng nhau về giá trị và ngược hướng xoắn Còn đối

với truyền động trục chéo nhau, góc nghiêng của đường răng

trên hai bánh răng là khác nhau

Trong các hộp giảm tốc bánh răng xoắn được sử dụng rất

rộng rãi Thường gặp nhất là bánh răng xoắn biên dạng thân

khai

III.1.3.1 Bánh răng xoắn biên dạng thân khai.

Bánh răng xoắn biên dạng thân khai có hệ số trùng khớp

lớn Trong thực tế, có khi gặp những cặp bánh răng xoắn có hệ

số trùng khớp đến 20

Cùng với hệ số trung khớp lớn, quá trình ăn khớp thực hiện theo từng tiết

đổi từ một điểm thành đường ngắn rồi tăng dần chiều dài sau đó lại giảm dầnđến khi thành một điểm Nên bánh răng xoắn làm việc êm Thường dùng bánhrăng xoắn ở những bộ truyền cao tốc.

Hai bánh răng xoắn có chiều nghiêng ngược nhau, được ghép lại với nhau

ta được bánh răng chữ V Trong bánh răng chữ V các lực tác động theo chiềutrục của từng cặp bánh răng xoắn sẽ tự triệt tiêu Bánh răng chữ V khắc phụcđược nhược điểm của bánh răng xoắn là khi ăn khớp có phát sinh lực theo chiềudọc trục

III.1.3.2 Bánh răng xoắn biên dạng cung tròn (bánh răng Nôvicốp).

M.N Nôvicốp đã đề xuất một kiểu ăn khớp với biên dạng răng là cung tròn.Loại bánh răng này ngày càng được áp dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy,nhờ khả năng truyền tải lớn

- Cấu tạo mặt răng: Biên dạng răng (biến dạng lõm và lồi là những cungtrong bán kính R1 và R2 xấp xỉ bằng nhau cho nên biên dạng răng tiếpxúc theo điểm: điểm M Các cung tròn này thực hiện chuyển động xoắnvít dọc theo bánh răng sẽ tạo nên mặt răng

- Đặc điểm ăn khớp: ở mỗi tiết diện, hai răng chỉ tiếp xúc tại một điểm

M, nên s = 0 Để đảm bảo ăn khớp liên tục, trong kiểu ăn khớp Nô vikốp, phải sử dụng bánh răng nghiêng với hệ số trùng khớp chiếu trục  >1

- Trong quá trình ăn khớp điểm tiếp xúc M sẽ di chuyển dọc theo đườngtiếp xúc giữa hai hình trụ lăn Đường này chính là đường ăn khớp

- Trong thực tế do biến dạng đàn hồi, hai mặt răng sẽ tiếp xúc theo mộttiết diện nhỏ Diện tích này sẽ phát triển rất nhanh trong thời gian chạymài nhờ quanh điểm tiếp xúc Khe hở rất nhỏ

- Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn

Khả năng truyền tài lớn: vì hai biên dạng lồi, lõm tiếp xúc với nhau nên bán kínhcong tương đương lớn ứng suất tiếp xúc phát sinh sẽ nhỏ, khả năng truyền tải cóthể lớn hơn 1,5 lần so với bánh răng thân khai có cùng kích thước (độ cứng HB

< 320 và vận tốc vòng v  12m/s)

Khi cắt bằng phương pháp bao hình thanh răng sinh của bánh răng Nôvicốp

có cấu tạo rất phức tạp khó chế tạo

III.1.4 Bánh răng trụ răng xoắn truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau.

Truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau có thể thực hiện bằngcặp bánh răng trụ răng xoắn (bánh răng trụ chéo) cùng chiều hoặc khác chiều

Trong cặp bánh răng xoắn khác chiều, khác với bánh răng nghiêng là góc xoắnkhông bằng nhau Trong trường hợp đặc biệt một răng là bánh răng thẳng.

Cấu tạo mặt răng: Trong các loại bánh răng trụ chéo thường gặp nhất là bánhrăng trụ chéo với mặt răng xoắn ốc thân khai (còn gọi là bánh răng xoắn thânkhai) Vì vậy cấu tạo mặt răng và các thông số của bộ truyền giống như bánhrăng nghiêng

III.1.5 Cơ cấu trục vít bánh vít.

Trục vít dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau

Thường gặp nhất là loại trục cắt góc giữa hai trục bằng 90o và dạng trục vít làhình trụ

 Trục vít hình trụ

Số đầu mới Z1 của trục vít rất nhỏ trong đó Z2 có thể rất lớn

Vì vậy một ưu điểm căn bản của bộ truyền trục vít là: Tỷ số

truyền có thể rất lớn, nhưng kích thước của cơ cấu rất nhỏ

- Góc nghiêng của bánh vít, trục vít khác nhau nhiều,

nên vận tốc trượt tương đối theo dọc răng sẽ rất lớn Vì

vậy hiệu suất của cơ cấu trục vít thấp nhiệt độ ở vùng

tiếp xúc sẽ rất cao

- Trong bộ truyền trục vít hình trụ, mặt răng của trục

vít và bánh vít sẽ tiếp xúc theo điểm Vì vậy cơ cấu trục

vít sẽ có các nhược điểm của cơ cấu khớp loại cao tiếp

xúc điểm

Để đạt được tiếp xúc đường giữa trục vít và bánh vít sẽ thay đổi cấu tạo củamặt răng bánh vít Bánh vít được cắt bằng dao phay răng có hình dạng hoàn toàngiống như trục vít sẽ ăn khớp bánh vít Sự ăn khớp khi cắt bánh vít và làm việccủa cơ cấu trục vít là hoàn toàn giống nhau Khi đó, mặt chân răng của bánh vítkhông phải là hình trụ mà là một xuyến lõm, tạo bởi mặt tròn xoay có đườngsinh là cung tròn bao lấy trục vít dưới một góc .

Mặt phẳng chứa đường tâm trục vít và vuông góc với trục bánh vít đượcgọi là mặt cắt chính I - I

Do đó loại trục vít hình trụ này phụ thuộc vào loại hình bề mặt dùng làmmặt răng của trục vít

Các loại mặt dùng để làm mặt răng của trục vít

- Mặt xoắn ốc thân khai

- Mặt xoắn convolút

- Mặt xoắn acsimét

- Mặt xoắn ốc tạo bởi đường sinh lõm

- Mặt xoắn ốc tạo thành bằng dao phay đĩa hình nón

Tuỳ theo dạng đường răng trên bánh răng chia bánh răng nón thành hai loạichính: bánh nón răng thẳng và răng không thẳng

III.1.6.1 Bánh răng nón răng thẳng.

Bánh răng nón răng thẳng: đường răng chụm vào đỉnh bánh răng (a)

Đường răng nghiêng tiếp xúc với vòng tròn bán kính P (b)

III.1.6.2 Bánh nón răng không thẳng (răng cong).

Đường răng là cung tròn bán kính ri (c)

Đường răng là đường xoắn ốc Acsimets (d)

Đường răng là đường thân khai của vòng tròn bán kính P (e)

Mỗi loại bánh răng đều có những đặc điểm và công dụng riêng Và ngàynay cùng với sự phát triển của kỹ thuật thì phương pháp chế tạo chúng cũngngày càng phong phú.

III.2 Phương pháp gia công bánh răng.

Bánh răng bằng vật liệu kim loại thường được gia công bằng các phươngpháp bào, phay, chuốt, xọc Ngoài ra còn có các phương pháp ép, đúc, cán nguộihoặc cán nóng…Với sự phát triển của ngành chế tạo máy và với yêu cầu sữachữa thay thế, các loại chi tiết này ngày càng được sản xuất nhiều hơn Ở nhiềunước người ta đã xây dựng nhà máy phân xưởng chuyên môn sản xuất bánhrăng, bánh vít với trình độ chuyên môn hóa, tự động hóa cao

Về nguyên lý hình thành bề mặt răng có 2 phương pháp cơ bản để gia côngbánh răng:

- Phương pháp chép hình (còn gọi là phương pháp định hình)

- Phương pháp bao hình (phương pháp lăn)

Nhược điểm của phương pháp chép hình là: năng suất thấp vì mất thời gianphân độ, mất thời gian để lùi dao trở về vị trí ban đầu, gia công từng mặt một.tùy theo số răng của bánh răng cần cắt cần rất nhiều dao phay modul vì mỗimodul cần phải có ít nhất 8 ÷ 15 dao phay modul.

Khi dùng dao phay đĩa tiêu chuẩn để cắt bánh răng xoắn thì hình dạng củarăng bị sai lệch

Ví dụ khi gia công răng bằng giao phay đĩa modul

III.2.2 Phương pháp bao hình.

Phương pháp bao hình là phương pháp tạo nên hình dạng bề mặt của răngbằng cách lặp lại chuyển động tương đối của hai chi tiết ăn khớp nhau nhưchuyển động của hai bánh răng của thanh răng - bánh răng, chuyển động trục vítbánh vít Nếu một chi tiết có những lưỡi cắt, trong quá trình chuyển động tươngđối nó sẽ tạo nên hình dạng của răng ở chi tiết kia

Hình 3 trình bày sơ đồ gia công bánh răng bằng phương pháp bao hình vớidao phay trục vít

Những vị trí kế tiếp liên tục nhau của lưỡi dao phay có dạng răng thẳng, tạonên hình bao thân khai của răng Các vị trí động 1, 2, 3, 4 của lưỡi cắt tương ứngvới lớp kim loại được lấy đi từ chi tiết gia công để hình thành dạng răng

Hình 3: phương pháp bao hình

Ưu điểm của phương pháp bao hình so với phương pháp chép hình là:

- Năng suất cao hơn, độ chính xác cao hơn

- Mức độ tự động hóa cao hơn

- Một số con dao có modul nhất định, có thể cắt được nhiều bánh răng cócùng modul với số răng bất kì

III.3 Các loại máy gia công bánh răng trụ.

III.3.1 Máy chép hình gia công bánh răng trụ.

Máy gia công răng chép hình thường dùng dao phay đĩa hay dao phay ngónđịnh hình Dạng đường sinh của dao cắt này sẽ trùng với dạng profin của răng

Vì thế kết cấu động học của máy đơn giản Chuyển động của máy là nhữngnhóm chuyển động tạo hình đơn giản để hình thành dạng răng trên chiều dài.Dạng răng do dao cắt hình thành, cho nên chuyển động chính tạo ra tốc độ cắtchính là chuyển động vòng của dao và phôi có chuyển động phân độ riêng

Để hình thành dạng răng trên suốt chiều dài của răng dao hoặc phôi phải

thực hiện chạy dao tịnh tiến máy làm việc theo nguyên lý này gọi là máy phay

răng.

Sơ đồ kết cấu động học của máy phay răng được trình bày như hình 4:

Máy phay răng có 3 nhóm chuyển động đơn giản:

- Chuyển động chính quay tròn của dao để hình thành bề mặt răng được thựchiện qua chạc thay đổi tốc độ iv

- Chuyển động tịnh tiến thẳng của bàn dao để hình thành bề mặt răng trên suốtchiều dài bề mặt răng được thực hiện qua chạc thay đổi lượng tiến dao is

- Chuyển động phân độ để phân răng được thực hiện qua chạc thay đổi lượngphân độ ix

Ở đây động cơ điện 1 đặt trên ụ trục chính thưc hiện chuyển động chínhquay vòng V

Động cơ 2 thực hiện chuyển động chạy giao s để cắt suốt chiều dài của

răng

Động cơ 3 sẻ thực hiện phân độ của phôi có chu kỳ

Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối, phay răng bằng phương pháp chéphình với dao phay đĩa modul đươc dùng rộng rãi để gia công thô bánh răng Máythường được thiết kế để gia công theo chu kỳ nửa tự động, có thể gia công đượcbánh ránh răng trụ và bánh răng côn răng thẳng Kết cấu máy để gia công 2 loạibánh răng này như nhau, chỉ khác nhau ở bộ phận gá đặt chi tiết

III.3.2 Máy gia công bánh răng trụ theo phương pháp bao hình.

III.3.2 1 / Gia công bánh răng thẳng

Để hình thành dạng răng của bánh răng trụ bằng phương pháp bao hình,

máy cần có các chuyển động tương đối giửa giao và phôi như hình 5

Hình 5: Nguyên lý làm việc máy gia công răng bao hình.

Nếu thanh răng (1) đóng vai trò của dao và bánh răng (2) đóng vai trò củaphôi (hình 5a) thì máy cần phải truyền cho thanh răng (1) các chuyển độngtương đối với phôi (2)

Dạng răng được hình thanh chính là hình bao của các đường sinh của thanhrăng

Chuyển động hình thành dạng răng là chuyển động lăn phức tạp gọi làchuyển động bao hình Nó gồm hai chuyển động thành phần: chuyển động vòng

Q và chuyển động thẳng T của phôi hoặc chuyển động vòng Q của phôi vàchuyển động thẳng T của phôi Cả hai phương án này: phôi và dao thực hiệnchuyển động thẳng T đều làm cho kết cấu máy phức tạp (chiều dài thanh răngphải đủ lớn, chuyển động T phải đổi chiều sau mỗi chu kì gia công) Vì vậy cầnbiến chuyển động thẳng T hữu hạn khứ hồi thành chuyển đông vòng Q1 của daoĐặt thanh răng trên bề mặt hình trụ sao cho đương sinh nằm trên đươngxoắn thanh răng sẽ biến thành dao phay lăn trục vít (hình 5b) và chuyển độngtạo hình sẽ gồm chuyển động vòng Q1 của dao và Q2 của phôi Máy làm việc

theo nguyên lý chuyển động này gọi là máy lăn răng.

Nếu đường kính chia răng lớn vô hạn của thanh răng được giới hạn thìthanh răng sẽ biến thành bánh răng Khi đó chuyển động tạo hình sẽ gồm chuyểnđộng tạo hình vòng Q1 của dao và Q2 của phôi (hình 5c) trường hợp này có thể

dùng để cắt răng trong Máy làm việc theo nguyên tắc này gọi là máy xọc răng.

Cả ba trường hợp trên đều có chuyển động thẳng T3 tịnh tiến khứ hồi theochu kì để gia công toàn bộ chiều dài răng, và chuyển động chạy dao hướng kính

T4 để đạt được chiều cao h của răng (hình 6)

Các loại máy gia công theo phương pháp bao hình thường không có chuyểnđộng phân độ riêng lẽ, nhưng chính chuyển động bao hình cũng chính là chuyểnđộng phân độ liên tục

III.3.2.2.Gia công bánh răng xoắn

Khi gia công bánh răng xoắn, các

chuyển động cắt và tạo hình giống như

gia công bánh răng thẳng nhưng phải

xem xích chuyển động tạo ra góc

nghiêng của răng (hình7)

Để tạo ra đường nghiêng của răng

ngoài chuyển động tịnh tiến cắt gọt hết

chiều dàu của răng S (T3) thì phôi phải

quay thêm Q4 một góc αi sao cho dao

tịnh tiến một đoạn T bằng bước xoắn

của răng bánh răng thì phôi quay được

một vòng chuyển động Q4 được gọi là

chuyển động vi sai.

Do dao phay lăn răng có góc xoắn α nên khi gia công bánh răng thẳng vàbánh răng nghiêng phải quay điều chỉnh dao một góc γ.Hình 8 cho thấy giá trị γtrong các trường hợp răng thẳng, răng nghiêng phải và trái.

Hình 8: góc quay của trục dao khi cắt răng thẳng và răng nghiêng

III.4 Các loại dụng cụ cắt gia công bánh răng và dao phay lăn trục vít III.4 1 Các loại dụng cụ cắt gia công bánh răng.

Theo phương pháp gia công, các dụng cụ cắt dùng để gia công bánh răngđược chia thành các loại như sau:

 Dụng cụ cắt làm việc theo phương pháp định hình, ở đây profin răng dụng cụhoặc hình chiếu của profin đó là bản chép nguyên hình của biên dạng răng.Trong quá trình gia công profin dụng cụ ở tất cả các điểm đề trùng với rãnhrăng

 Dụng cụ làm việc theo phương pháp bao hình có tâm quay, ở đây tâm củadụng cụ và tâm của bánh răng lăn không trượt tương đối với nhau Profin củabánh răng được gia công là đường bao các vị trí khác nhau của lưỡi cắt dụng cụtrong quá trình cắt răng.

 Dụng cụ làm việc theo phương pháp bao hình không có tâm quay, ở đâyProfin của bánh răng được gia công cũng là đường bao các vị trí khác nhau củalưỡi cắt, nhưng trong quá trình cắt trên dụng cụ và trên bánh răng không có tâmquay

Khi dùng phương pháp bao hình (có tâm quay hay không có) profin củadụng cụ không trùng với profin của răng

Theo các phương pháp gia công trên, trong nghành chế tạo hiện đại người tadùng các loại dụng cụ cắt sau đây

III.4 1 1 Dụng cụ cắt bánh răng thẳng và răng nghiêng theo phương pháp chép

hình và bao hình không có tâm quay

- Dao phay ngón mô đun

- Dao phay đĩa cắt răng

- Dao chuốt bánh răng thẳng và răng nghiêng

- Đầu xọc đồng thời cắt tất cả các răng của bánh răng

III.4 1.2 Dụng cụ cắt bánh răng thẳng và răng nghiêng theo phương pháp baohình có tâm quay.

- Dao lược cắt răng thẳng

- Dao phay lăn răng

- Dao xọc răng

- Dao cà răng

c Dụng cụ để gia công bánh răng chữ V bằng phương pháp bao hình có tâm

quay và không có tâm quay

- Dao phay đĩa cắt răng

- Dao phay lăn răng

- Dao cà răng

- Dao phay ngón cắt răng

- Cặp dao lược cắt răng

nghiêng

- Cặp dao xọc răng nghiêng

đề gia công bánh răng chữ V

III.4 2 Dao phay lăn trục

Dạng profin răng dao phay phụ thuộc vào profin của răng bánh răng giacông, có thể là thân khai, xicloit sau đây chỉ khảo sát dao phay lăn dùng phổbiến nhất để gia công bánh răng có biên dạng răng là thân khai.

Về mặt kết cấu, người ta phân ra dao phay lăn nguyên khối, trong đó có cácdao phay lăn chế tạo từ một phôi hoàn chỉnh, và dao phay lăn ghép, ở đây chỉ cócác răng dao làm bằng vật liệu cắt Dao phay ghép chế tạo để cắt bánh răng cómodul lớn hơn 10mm

Dựa vào số đầu mối người ta phân ra dao phay lăn một đầu mối và nhiềuđầu mối

Bề mặt khởi thuỷ các dao phay lăn răng là bề mặt vít của trục vít khởi thuỷ( trục vít cơ bản ) để tạo thành dao phay lăn răng trên trục vít cơ bản có ác rãnhdọc để thoát phoi và tạo thành mặt trước và các mặt sau hớt lưng để tạo thànhgóc sau dương lưỡi cắt là giao tuyến của mặt trước và mặt sau Về nguyên lýbánh răng thân khai chỉ ăn khớp đúng với trục vít thân khai để tìm prôfin lưỡicắt cần phải xác định phương trình của mặt trước ( mặt 2 ) Phương trình củamặt vít cơ bản mặt 1 giao tuyến của 2 bề mặt đó là prôfin cần tìm Nhưng mặtsau dao phay phải tạo thành góc sau dương nên mặt sau không thể là mặt củatrục vít cơ bản mà là mặt xoắn acximet để đảm bảo cho prôfin lưỡi cắt khi màisắc lại ( khi thay đổi vị trí của mặt trước ) Không thay đổi hoặc thay đổi khôngđáng kể thì mặt sau phải được hớt lưng hướng trục

Nhưng cho đến nay việc hớt lưng hướng trục dao phay lăn răng rất khó thựchiện vì vậy nên thiết kế dao phay trên cơ sở trục vít khởi thuỷ là trục vít thânkhai, trong thực tế vẫn không đảm bảo được profin lưỡi cắt chính xác mà việcchế tạo rất khó khăn do đó dao phay lăn răng thường được chế tạo theo phươngpháp gần đúng đảm bảo độ chính xác profin lưỡi cắt theo yêu cầu kỹ thuật chophép Các phương pháp chế tạo gần đúng dựa trên cơ sở they thế trục vít cơ bảnthân khai chính xác bằng các trục vít gần đúng và đảm bảo chế tạo thuận tiện.

*Kết luận :

Để đảm bảo thuận tiện trong quá trình chế tạo trục vít cơ bản thân khai chínhxác được thay thế bằng trục vít côvôlôít vì so với trục vít acximet, trục vítcôvôlôít dễ mài sắc lưng hớt lưng của dao sau nguyên công tiện, giao tuyến củamặt xoắn vít là một mặt phẳng vuông góc hoặc rãnh vít là đường thẳng do đó cóthể dùng lưỡi cắt cắt để tạo thành Trục vít này có thể kiểm tra profin dễ dàng.

Phần IV Nguyên lý cấu tạo và khả năng công nghệ của máy phay

lăn răng

IV.1 Nguyên lý cấu tạo của máy phay lăn răng.

Căn cứ vào các chuyển động tạo hình và các chuyển động đảm bảo cắt hếtchiều dài răng, sơ đồ kết cấu động học điển hình của máy phay lăn răng gia côngbánh răng trụ được trình bày trên

-Chuyển động chính của dao lăn được truyền động từ động cơ điện qua hộptốc độ iv Chuyển động bao hình là chuyển động vòng của dao lăn và chuyểnđộng vòng của phôi có quan hệ

với nhau, thông qua chạc điều chỉnh ix và cơ cấu hợp thành HT Mối quan hệgiữa chuyển động tịnh tiến của dao lăn S và chuyển động vòng của phôi thôngqua chạc điều chỉnh iy và cơ cấu hợp thành HT (khi cắt răng nghiêng) Chuyểnđộng tịnh tiến của bàn dao được truyền động từ phôi thông qua chạc điều chỉnh

is (để tính năng suất cắt của máy)

Dao lăn trục vít quay K1 vòng (K là số đầu mối) thì bánh vít (phôi bánhrăng) quay đi Z1 vòng(Z là số răng của bánh răng cần gia công ) gọi là chuyểnđộng bao hình

Phương trình xích bao hình tổng quát như sau:

1/K vòng dao lăn.iHT.ix.icđ1 = 1/Z vòng phôi => ix= k1.K/Z (1.1).Trong đó:

iHT – tỷ số truyền của cơ cấu hợp thành

ix – tỷ số truyền của chạc điều chỉnh bao hình

icđ1 – tỷ số truyền cố định trong xích bao hình

k1 – là hệ số đường truyền

Phương trình xích chạy dao thẳng đứng như sau:

Một vòng quay của phôi dao lên xuống 1 bước S:

1 vòng phôi.icđ2.is.tx = S (1.2)Trong đó:

icđ2 – tỷ số truyền cố định trong xích chạy dao thẳng đứng

is – tỷ số truyền của chạc điều chỉnh chạy dao thẳng đứng

Phương trình xích vi sai cắt răng nghiêng như sau:

khi cắt răng nghiêng phôi phải nhận đồng thời hai chuyển động

Q2 và Q1 thông qua cơ cấu hợp thàn HT:

T/tx vòng vít me iy.iHT.ix.icđ3= ± 1 vòng phôi => iy = ±k2.(tx/T.ix) =

= ± k2.(tx.z/T.k1.K)

do T= π.mn.z/sinβ nên => iy = ±k2.tx.sinβ / π.mn.k1.K (1.3)Trong đó :

T – bước xoắn của răng bánh răng

tx – bước xoắn của trục vít me

iy – tỷ số truyền của chạc điều chỉnh xích vi sai cắt răng nghiêng

iHT – tỷ số truyền của cơ cấu hợp thành vi sai cắt răng nghiêng.

icđ3 – tỷ số truyền cố định trong xích vi sai cắt răng nghiêng

k2 – hệ số đường truyền vi sai cắt răng nghiêng

mn – modul của răng theo phương pháp tuyến

β – góc nghiêng của răng

IV.2 Cấu tạo và khả năng công nghệ của máy phay lăn răng 5M324A IV.2.1 Đặc điểm máy phay lăn răng.

Máy 5M324A là máy lăn răng dùng để gia công bánh răng trụ răng thẳng,răng xoắn và bánh vít trong điều kiện sản xuất hàng loạt vừa máy có độ chínhxác thông thường, gia công bánh răng có độ chính xác cấp 7 ÷ 8 Độ vạn năng

và đọ cứn vững của máy khá cao, đảm bảo chu kì làm việc tự động với phươngpháp chạy dao hướng kính, phay thuận và phay nghịch

Việc gia công trên máy dựa theo nguyên lý bao hình, biên dạng răng gia cônghình thành từ vô số các vết cắt của dao và phôi do quá trình ăn khớp cưỡng bứctạo lên

Gia công bánh răng trên máy phay lăn răng có ưu điểm nổi bật là có tínhvạn năng cao, thể hiện ở chỗ nếu cùng môđun thì một dao phay lăn răng có thểgia công được các bánh răng với số răng bất kỳ Phương pháp chép hình không

có ưu điểm này

Gia công trên máy phay lăn răng, bánh răng có độ chính xác biên dạng caohơn nhiều so với bánh răng gia công bằng phương pháp chép hình trên các máyphay vạn năng như 6H82

Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là chi phí chế tạo dao cao hơn,

do cấu tạo của dao phay lăn răng phức tạp, khó chế tạo hơn

IV.2 2 Các thông số chủ yếu và cấu tạo chung máy lăn răng.

Tính năng kỹ thuật chủ yếu của máy bao gồm:

- Modul lớn nhất của bánh răng : 8mm

- Đường kính và chiều rộng lớn nhất của bánh răng: Ø500x350mm

- Số vòng quay của dao phay : n= 50÷315vg/ph

- Số cấp tốc độ trục chính: 9

- Số vòng quay động cơ: n=1500vg/ph

- Công suất động cơ trục chính: N=7,5 kW

- Trọng lượng máy: 6400kG

Hình dáng chung của máy 5M324A được trình bày như hình 10.

Trên thân máy (1) lắp bàn trượt (7) mang bàn máy (8) Bàn máy có thể di

quay quanh trục thẳng đứng trên sống trượt vòng Bên trái thân máy lắp trụ

trước cố định (3) Trên sống trượt đứng của trụ được đặt bàn dao với đầu dao

(4) Do bàn dao hình tròn nên dao phay cùng với bàn dao có thể điều chỉnh góc

nghiêng φ Bên phải thân máy lắp trụ sau (5), trên sống trượt đứng có giá đỡ (6)

để ghá lắp phần trên của trụ gá chi tiết gia công

hình 10: Hình dạng chung của máy 5M324A

IV.2 3 Các phương pháp tạo hình bề nặt

chi tiết gia công.

Máy phay lăn răng làm việc theo nguyên

lý bao hình, tạo hình bề mặt răng bằng

phương pháp lăn và tiếp xúc

Trên máy có các chuyển động sau:

- Chuyển động tạo ra đường chuẩn

a Gia công bánh răng trụ răng thẳng

Đường sinh là đường thân khai, được tạo thành bằng phương pháp bao hình(đường bao của các vị trí liên tiếp của lưỡi cắt thực)

Do đó, chuyển động tạo hình đường sinh là sự kết hợp hai chuyển động:chuyển động quay Q1 của dao và chuyền động Q2 của phôi Chuyển động phân

độ trùng với chuyển động tạo hình đường sinh Vậy chuyển động tạo hìnhđường sinh

nhắc lại sự ăn khớp giữa trục vít – bánh răng, trong đó trục vít đóng vai trò làdao

Đường chuẩn ở đây là đường thẳng, được tạo thành bằng phương pháp quỹtích (vết) Để tạo ra đường chuẩn này, dao thực hiện chuyển động tịnh tiến T3

dọc trục phôi với lượng chạy dao Sd xác định trên một vòng quay của phôi Vậy

b Gia công bánh răng trụ răng

nghiêng

Đường sinh là đường thân khai,

được tạo thành bằng phương pháp bao

hình

Chuyển động tạo hình sinh là sự kết

hợp của hai chuyển động quay Q1 của

dao và quay Q2 của phôi Vậy

Đường chuẩn ở đây là đường xoắn

vít, được tạo thành bằng phương pháp quỹ tích Để tạo ra đường chuẩn này, daothực hiện chuyển động tịnh tiến T3 hết chiều dài răng kết hợp với chuyển độngquay phụ Q4 của phôi Vậy

Chạy dao hướng kính chỉ áp dụng với trường

hợp k = 1, nếu k ≥ 2 dùng phương pháp này sẽ gây lên hiện tượng cắt lẹm đỉnh

và chân răng bánh vít Để khắc phục người ta dùng phương pháp chạy dao tiếptuyến

Khi gia công bánh vít thì đường chuẩn là đường cong ghềng, được tạo thànhbằng phương pháp quỹ tích, do kết cấu của dao tạo nên trong khi gia công Dovậy không có

Đường sinh là đường thân khai, được tạo thành bằng phương pháp bao hình

Phần V Nghiên cứu, tính toán các chuyển động cần thiết khi phay

Từ việc phân tích các phương pháp tạo hình trên ta thấy máy phay lănrăng thiết kế cần có các chuyển động tạo hình sau:

Khi cắt bánh răng thẳng cần có các chuyển động quay chính của dao là Q1

để tạo ra tốc độ cắt, chuyển động quay của phôi Q2 phù hợp với Q1 Do vậy giữadao và phôi phải có liên kết nội với chạc điều chỉnh ix, đó là nhóm tạo hìnhđường sinh

Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng để tạo thành đương chuẩn thì máy phải

có thêm chuyển động tạo thành đường xoắn ốc, đó là chuyển động quay phụthêm Q4 phù hợp với chuyển động thẳng đứng của bàn máy T3, lúc này bàn máymang phôi nhận đồng thời 2 chuyển động độc lập nhau là Q2 và Q4 vì vậy trongcấu tạo của máy cần bố trí thêm cơ cấu cộng (cơ cấu vi sai) để gộp 2 chuyểnđộng này đó là nhóm tạo hình đường chuẩn

Để tạo thành các chuyển động trên ta thấy có rất nhiều phương án thành lập

Cơ sở cho việc thành lập sơ đồ cấu trúc là trước hết phải biết được nội liênkết và chuyển động của các nhóm hình thành Từ đó ta có 4 phương án thành lập

sơ đồ cấu trúc: Phương án 1 – 2 – 3 – 4

iy

Theo phương án 1 – 2 ta có: Lượng di động tính toán (LDĐTT) xích vi sai

Gọi T là bước xoắn đường răng bánh răng: sinm Z n

T 



LDĐTT: T mm  Phôi quay phụ thêm ± 1 vòng

- Tvm: bước của trục vít me đứng

- i: tỉ số truyền của cơ cấu cộng chuyển động

- mn: môđun pháp của bánh răng cần gia công

- Z: số răng của bánh răng cần gia công

- : góc xoắn vít của bánh răng cần gia công

Theo phương án 3 – 4, ta có: y y sin.

cơ cấu cộng Phương án 1 – 2 không có ưu điểm nào

Trong phương án 3, có nhược điểm là khi cắt bánh răng nghiêng lượngchạy dao thẳng đứng phụ thuộc vào tốc độ quay của dao Do đó năng suất khôngcao vì không thể tăng tốc độ quay của dao lên liên tục được

Để khắc phục nhược điểm này ta sử dụng sơ đồ cấu trúc máy theo phương

án 4, ở phương án này có thêm khâu điều chỉnh lượng chạy dao is

Các phương án được trình bày như hình vẽ trên

Mặt khác khi cắt bánh vít trên máy phay lăn răng, cần có các chuyển động sau:

Q1 – chuyển động quay của dao tạo tốc độ cắt

Q2 – chuyển động quay của phôi phù hợp với chuyển động của dao

Sk – chuyền động chạy dao hướng kính để cắt hết chiều sau răng khi cắt bánh vít

theo phương pháp chạy dao hướng kính (hình vẽ)

St – chuyển động chạy dao dọc trục khi cắt bánh răng bằng phương pháp chạy

dao tiếp tuyến (hình vẽ)

Để mở rộng và thay đổi lượng chạy dao tiếp tuyến trên sơ đồ cấu trúc độnghọc ta bố trí thêm khâu điều chỉnh io Như vậy để thỏa mãn các yêu cầu của máysao cho thích hợp nhất ta chọn phương án bố trí động học như phương án 4.

Từ đó thành lập được sơ đồ cấu trúc động học toàn máy gồm các xích liênkết trong,ngoài và các khâu điều chỉnh như sau:

Sơ đồ động của máy phay lăn răng 5M324A được trình bày như hình 2.1

các xích chuyển động chủ yếu của máy bao gồm: xích tốc độ, xích bao hình,xích chạy dao và xích vi sai

V.1 xích tốc độ máy máy 5M324A.

Xích tốc độ thực hiện chuyển động quay vòng của dao phay lăn, truyềnđộng bắt đầu từ động cơ điện Đ1 có công suất N1= 7,5 kW và n1= 1460vg/ph,qua các cặp bánh răng .5669

29 29

29 29

29 69

56 56

hình 2.1 sơ đồ động học máy phay lăn răng 5M324A

Xích bắt đầu từ trục chính V mang dao, qua cặp bánh răng trụ và ba cặpbánh răng côn để đến trục VI, qua bộ vi sai có tỷ số truyền ivs, cặp bánh răng trụ58/58, e/f và bộ bánh răng thay thế (a/b).(c/d), qua cặp bánh răng 33/33, đến trụcVII, qua cặp bánh răng trụ 35/35, trục vít - bánh vít 1/96 quay bàn máy mangphôi

Phương trình xích bao hình là:

35

35 33

33 58

58 27

27 29

29 29

29 20

80

d

c b

a f

K

.

24

(CT 2.2)

Trong đó a, b, c, d là các bánh răng thay thế

Cặp e/f mở rộng phạm vi điều chỉnh trong chạc bánh răng thay thế:

- nếu bánh răng cần cắt có Z ≤ 161 thì dùng e/f = 1=54/54

- Nếu z >160 thì dùng e/f = 1/2= 36/72

V.3 Xích chuyển động chạy dao.

V.3.1./ Xích chuyển động chạy dao đứng.

Lượng chạy dao đứng được biểu thị bằng S1 (mm/vg) là lượng di độngthẳng đứng của bàn dao khi bàn máy mang phôi quay một vòng vì thế xích bắtđầu từ bánh vít – trục vít 96/1, qua cặp bánh răng 35/35, trục vít VII, cặp bánhrăng 33/33, trục vít – bánh vít 2/26, trục VIII, cặp bánh răng 48/48, cặp bánhrăng thay thế A1/B1, đóng ly hợp điện từ L1, truyền động qua cặp bánh răng trụ39/65 đến trục X; đóng ly hợp L3(L5 mở),

truyền động qua cặp bánh răng .4545

45 45

50 65

39 1

1 48

48 26

2 33

33 35

35 1

1

B B

A

Trong đó: A1, B1 là bánh răng thay thế

Để đảo chiều chạy của dao đứng, ly hợp L1 mở, L2 đóng Truyền động từchạc điều chỉnh A1/B1 qua cặp bánh răng trụ (40/56)(44/52) để đến trục X

V.3.2./ Xích chạy dao hướng kính.

Xích chạy dao hướng kính dùng để cắt bánh vít bằng phương pháp hướngkính và được biểu thị bằng lượng di động hướng kính của bàn máy S2(mm/vg).khi bàn máy ngang mang phôi quay được 1 vòng

Xích chạy dao đứng hướng kính cũng bắt đầu từ bàn máy mang phôi chođến trục X giống như xích chạy dao đứng, sau đó truyền qua cặp bánh răng trụ45/50, đóng hai ly hợp L5 và L4, qua cặp bánh răng trụ 34/61, đến trục vít bánhvít 1/36 làm quay trục vít me XI có tx = 10mm để di động bàn máy theo hướngkính

Phương trình xích truyền động là:

36

1 61

34 50

45 65

39 1

1 48

48 26

2 33

33 35

35 1

Ở đây C2 là hằng số của xích hướng kính

V.3.4 / Chạy dao chiều trục.

Chạy dao theo chiều trục dao phay lăn dùng để cắt bánh vít bằng phương