đồ án thiết kế quy trinh công nghệ gia công trục vít

Chiều rộng bánh vít b được lấy theo đường kính mặt trụ đỉnh ren trục vít tra 2 bsin 1 2 − =δ Các thông số hình học của bánh vít thường đo trong mặt phẳng chính mặt phẳng trung bình là mặ

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trên con đường CNH-HĐH đất nước, ngành cơ khí chế tạo là nhân tố quan trọng đối với sự phát triển kinh tế, thúc đẩy quá trình sản xuất Chủ chương của Đảng và nhà nước đó là tới năm 2020 nước ta cơ bản là một nước công nghiệp Điều này chỉ có được khi các ngành công nghiệp trở thành mũi nhọn của đất nước, trong đó ngành cơ khí có vai trò then chốt Là một sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp, sắp trở thành một kỹ sư cơ khí vì vậy việc nắm vững kiến thức, biết phân tích, đánh giá, tổng hợp là một yêu cầu không thể thiếu vì vậy để rèn luyện khả năng phân tích và tính tự chủ trong công việc của sinh viên sau khi ra trường, thì mỗi sinh viên phải hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình

Một máy dù lớn hay nhỏ cũng đều được lắp ghép từ nhiều chi tiết vì thế chất lượng của máy được quyết định bởi chất lượng của từng chi tiết Công nghệ chế tạo máy chính là nghiên cứu để tìm ra quy trình công nghệ tối ưu nhất chế tạo chi tiết dựa trên cơ sở vật chất trang thiết bị hiện có hoặc đầu tư thiết bị mới Chất lượng chi tiết luôn gắn liền với năng suất và hiệu quả kinh tế

Trục vít là chi tiết rất quan trọng trong nhiều loại máy móc Công nghệ gia công cũng có nhiều phương pháp tuy nhiên phải chọn phương pháp gia công tối

ưu, đồ án của em xin trình bày quy trình công nghệ gia công trục vít Ngoài ra trong quá trình học em được tiếp xúc với máy CNC vì vậy em có chuyên đề về gia công trên máy CNC với sự giúp đỡ của thầy PGS.TS Trần Hữu Đà Với sự hướng dẫn tận tình của các thầy, cô khoa kỹ thuật công nghiệp đặc biệt là thầy PGS.TS Trần Hữu Đà đã giúp đỡ em rất nhiều để em có thể hoàn thành đồ án này Do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi sai xót, em mong nhận được những đánh giá, nhận xét của các thầy cô để hoàn thành tốt đồ án của mình

Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên

Phạm Văn Đảm

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

PHẦN 1: BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT-BÁNH VÍT 4

1.1, Vị trí của bộ truyền trục vít-bánh vít 4

1.2, Đặc điểm kết cấu bộ truyền trục vít-bánh vít 5

1.2.1, Các thông số hình học 5

1.2.2, Các công thức tính bộ truyền trục vít-bánh vít 7

1.2.3, Độ chính xác chế tạo bộ truyền trục vít-bánh vít 12

1.2.4, Kết cấu bộ truyền 13

1.3, Vật liệu các chi tiết trong bộ truyền trục vít-bánh vít 14

1.4, Các dạng hỏng trong truyền động trục vít-bánh vít 16

PHẦN 2: KẾT CẤU TRỤC VÍT 17

2.1, Phân loại trục vít 17

2.2, Đặc điểm tạo hình trục vít 18

2.2.1, Gia công trục vít 18

2.2.2, Gia công bánh vít 33

2.3, Thông số hình học của trục vít sẽ chế tạo 34

2.3.1, Đặc điểm chức năng làm việc của chi tiết 35

2.3.2, Phân tích tính công nghệ của chi tiết 36

2.3.3, Vật liệu làm trục vít 38

PHẦN 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC VÍT 39

3.1, Xác định dạng sản xuất 39

3.2, Tạo phôi 40

3.3, Chọn chuẩn 42

3.4, Tính lượng dư gia công 46

3.5, Trình tự các nguyên công 50

3.6, Tính chế độ cắt cho một nguyên công 101

3.7, Tính thời gian gia công cơ bản cho các nguyên công 104

3.8, Thiết kế đồ gá 106

PHẦN 4: CHUYÊN ĐỀ MÁY PHAY CNC (PHAY TÊN) 112

4.1, Điều khiển số và lịch sử phát triển 112

4.2, Đặc điểm máy phay NC, CNC 115

4.2.1, Khái niệm 115

4.2.2, Đặc điểm truyền dẫn 115

4.2.3, Bảng điều khiển máy phay CNC 115

4.2.4, Hệ tọa độ 117

4.2.5, Các điểm gốc và điểm chuẩn của máy 118

4.2.6, Các dạng điều khiển 119

4.2.7, Lập chương trình gia công 120

TÀI LIỆU THAM KHẢO 134

- Bộ truyền trục vít-bánh vít thuộc bộ truyền động ăn khớp, dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau Góc giữa hai trục thường bằng 90 0

Thông thường trục vít là khâu dẫn động

- Bộ truyền trục vít-bánh vít rất quan trọng trong HGT (hộp giảm tốc), đầu phân

độ, cơ cấu nâng hay dùng để truyền động với momen lớn, điều kiện làm việc nặng nề…

- Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền

Cần sử dụng vật liệu giảm ma sát đắt tiền (đồng thanh) để chế tạo vành bánh vít.

Yêu cầu cao về độ chính xác lắp ghép

* Phạm vi sử dụng:

Tuyền động trục vít-bánh vít đắt và chế tạo phức tạp hơn bánh răng nên chỉ

sử dụng khi cần truyền chuyển động giữa hai trục chéo nhau và tỉ số truyền lớn Mặt khác do hiệu suất thấp và nguy hiểm về dính nên cũng hạn chế khả năng truyền công suất của bộ truyền này Thường dùng để truyền công suất nhỏ và trung bình P≤50÷60 kW, tỉ số truyền trong khoảng 20÷60, đôi khi đến 100 (trong khí cụ hoặc cơ cấu phân độ: u≤300)

1.2, Đặc điểm kết cấu bộ truyền trục vít-bánh vít

md

q= 1

Các trị số q được tiêu chuẩn hóa (cho trong sổ tay)

c, Số mối ren trục vít Z (hoặc k) và số răng bánh vít 1 Z2

Số mối ren trục vít Z được tiêu chuẩn hóa, có các giá trị 1, 2 và 4 Khi tăng 1 1

Z thì hiệu suất tăng song chế tạo phức tạp và kích thước bộ truyền tăng Khi truyền công suất lớn nên dùng Z1 =1 vì mất mát công suất nhiều và nóng Khi chọn Z cần lưu ý sao cho 1 Z2(=u.Z1) không quá nhỏ (để tránh hiện tượng cắt chân răng), nhưng cũng không quá lớn (để tránh kích thước bộ truyền cồng kềnh

và môđun giảm gây yếu bộ truyền): Z2min ≤Z2 ≤Z2max

với Z2 min =26÷28,Z2 max =60÷80

Sơ đồ xác định góc nâng, bước ren và bước xoắn vít

d, Bước ren p và bước xoắn vít pz

p.Z

mZd

pZd

p

1

1 1

1 1

π

=π

=γ

thường lấy:γ=5o ÷20o

f, Chiều dài đoạn cắt ren b của trục vít và chiều rộng bánh vít 1 b2

Chiều dài cắt ren b được xác định theo điều kiện để bánh vít có số răng đồng 1

thời ăn khớp nhiều nhất

Chiều rộng bánh vít b được lấy theo đường kính mặt trụ đỉnh ren trục vít (tra 2

bsin

1

2

−

=δ

Các thông số hình học của bánh vít thường đo trong mặt phẳng chính (mặt phẳng trung bình) là mặt phẳng vuông góc với trục bánh vít và chứa đường tâm trục vít

Với bánh vít, dịch chỉnh làm thay đổi kích thước của nó trừ đường kính vòng chia và vòng lăn luôn trùng nhau: d2 =dw2 =mZ2

- Đường kính vòng đáy ren:

m)ch(2d

df1 = 1 − a +

2

,

0

c= - hệ số khe hở hướng tâm

- Đường kính mặt trụ lăn của trục vít:

m)x2q(

d 2 = 2 + a +

- Đường kính vòng đáy trung bình của bánh vít:

)xch(m2d

df2 = 2 − a + −

- Đường kính lớn nhất của bánh vít:

2z

m6d

d

1 2 2 am

++

≤

- Góc ôm quy ước 2 giữa trục vít và vành răng bánh vít:δ

m5,0d

bsin

1

2

−

=δ

dz

zn

nw

wu

1

2 1

2 2

1 2 1

dn

dn

1 1

19100

mncos

/v

b, Công thức tính trục vít lõm

Bộ truyền trục vít lõm

- Môđun hướng trục, mm:

2 S

zq

A2m

+

=

- Khoảng cách tâm, mm:

)zq(m5,0dd

A= 1 + 2 = S + 2

- Số đầu mối hoặc số răng: chọn theo kết cấu:

- Đường kính vòng tròn profin, mm: chọn theo kết cấu:

- Số răng của bánh răng:

7z

4< o <

- Chiều cao đầu vòng xoắn hoặc chiều cao đầu răng, mm:

27h

c =

- Đường kính vòng tròn tính toán, mm:

'' 1 1 i

- Đường kính vòng đỉnh, mm:

)hh(2D

1

' 1 1

i

- Đường kính vòng đáy, mm: chọn theo kết cấu

- Góc giữa tiếp tuyến với vòng tròn profin và bán kính vòng tròn tính toán:

2

o

d

dsinβ=

1.2.3, Độ chính xác chế tạo bộ truyền trục vít-bánh vít

Giống như bộ truyền bánh răng, tiêu chuẩn qui định 12 cấp chính xác chế tạo, theo thứ tự giảm dần từ 1÷12 Chọn cấp chính xác chế tạo được căn cứ theo vận tốc trượt V , thường sử dụng cấp 7, 8, 9.T

Tiêu chuẩn cũng qui định 6 dạng khe hở cạnh răng, giảm dần theo thứ tự A,

B, C, D, E, H (H – khe hở bằng không)

Cấp độ chính xác được quy định tùy theo mức độ chính xác động, định mức

độ êm, định mức tiếp xúc các răng và các vòng ren, tùy theo vận tốc, công suất truyền và các yếu tố khác Trong từng trường hợp cụ thể, nó được ấn định bởi tính toán tương ứng Có thể lấy gần đúng theo bảng sau:

Cấp độ chính xác của bộ truyền động (tiêu chuẩn SEV 3112-76)

Vận tốc biên của trục vít

Theo trụ chia, m/s > 6 3 < V <6 1 < V < 3 < 1

Cấp chính xác động của

hay bulông, trong sản xuất hang loạt thường dùng bánh vít bằng đồng thanh đúc trực tiếp lên may ơ.

1.3, Vật liệu các chi tiết trong bộ truyền trục vít-bánh vít

a, Vật liệu trục vít

Vì trong bộ truyền trục vít-bánh vít xuất hiện vận tốc trượt lớn, điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn không tốt nên cần phối hợp vật liệu sao cho có hệ số ma sát thấp, bền mòn và ít dính

Do tỉ số truyền lớn tần số chịu tải của trục vít lớn hơn nhiều so với bánh vít nên vật liệu trục vít phải có cơ tính tốt hơn bánh vít Vì vậy thường trục vít ăn khớp với bánh vít làm bằng vật liệu giảm ma sát như đồng thanh, gang xám…Vật liệu trục vít có thể làm từ thép các bon, thép hợp kim…

Khi tải trọng nhỏ và trung bình, dùng thép tôi cải thiện có độ cứng HB < 350 như thép 45, 50…cắt ren không mài

Khi tải trọng lớn hoặc trung bình, dùng thép các bon trung bình như thép 40, 40X, 40XH…tôi bề mặt hay tôi thể tích đạt (50 – 55)HRC hoặc dùng thép ít các bon như: 15X, 20X, 12XH3, 18XΓΤ, 20XΦ…thấm than đạt độ rắn (58- 63) HRC Sau khi tôi hoặc thấm cacbon, bề mặt ren trục vít được mài và đánh bóng

Nhóm 2: Đồng thanh không thiếc và đồng thau, có giới hạn bền kéo

VT < ) Để tăng khả năng chống dính và giảm mòn, trục vít phải được mài

và đánh bóng đồng thời có độ rắn mặt ren cao (HRC > 45)

Nhóm 3: Gang xám СЧ15-32, СЧ12-28 Dùng thích hợp với các bộ truyền quay chậm, chịu tải thấp vận tốc trượt VT <2m/s

Như vậy, chọn vật liệu chế tạo bộ truyền phụ thuộc tải trọng, vận tốc trượt và

khả năng cung cấp

Vận tốc trượt có thể tính sơ bộ theo công thức:

s/munP.10.8,8

1 1

3 Tsb

−

=Trong đó:

Khi VT ≥5m/snên dùngđồng thanh thiếc

VT <5m/snên dùng đồng thanh không thiếc và đồng thau

VT <2m/snên dùng gang để chế tạo bánh vít

БρОЦС 6-6-3 150… 80…100 70 0,75 10 5

180БρΟЦС 5-5-5 150…

HRC45-50

Đặc biệt nguy hiểm khi bánh vít làm bằng vật liệu tương đối rắn (đồng thanh

không thiếc, gang…) vì khi vận tốc và tải trọng lớn, các hạt kim loại ở răng bánh vít bị dứt ra bám chặt vào mặt ren trục vít làm ren bị sần sùi, mài mòn nhanh

bánh vít

Khi vật liệu răng bánh vít mềm hơn, kim loại bị dứt ra sẽ quét đều lên mặt ren

trục vít nên dính ít nguy hiểm hơn Dính xảy ra mạnh nhất tại vùng gần mặt

phẳng chính do tại đây phương của vận tốc trượt gần trùng với phương của

đường tiếp xúc nên khó hình thành màng dầu bôi trơn

Để phòng tránh dính cần tính răng theo sức bền tiếp xúc, dùng dầu chống dính, tăng độ nhẵn mặt ren trục vít, chọn cặp vật liệu thích hợp

- Mòn răng

Thường xảy ra trên răng bánh vít Mòn càng nhanh khi lắp ghép không chính xác dầu lẫn cặn bẩn, mặt ren trục vít không đủ nhẵn và tần số đóng mở máy cao Răng mòn nhiều sẽ gẫy.

- Theo biên dạng ren trục vít, phân ra:

Trục vít Acsimet: có cạnh ren thẳng trong mặt cắt dọc chứa đường tâm trục vít Giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang (vuông góc với trục) là đường xoắn ốc Acsimet

Trục vít Acsimet có thể gia công ren bằng phương pháp tiện, song muốn mài phải dùng đá định hình có biên dạng phức tạp nên thường sử dụng ở các bộ truyền yêu cầu có độ rắn mặt ren nhỏ hơn 350 HB và cắt ren không mài.

Trục vít convolut: có cạnh ren thẳng trong mặt cắt pháp tuyến, giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang là đường thân khai kéo dài Trục vít convolut dễ gia công bằng phương pháp phay và mài (do có cạnh ren thẳng trong mặt cắt pháp tuyến)

Trục vít thân khai: có cạnh ren thẳng trong mặt cắt tiếp xúc với mặt trụ cơ sở Giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang là đường thân khai Trục vít thân khai khi mài ren có thể dùng phương pháp mài bằng đá định hình (phải sửa đá phức tạp) hoặc có thể mài bằng đá dẹt, khi này đòi hỏi phải có máy mài trục vít

chuyên dùng

- Theo đường sinh của trục vít, phân ra:

Trục vít trụ: có đường sinh thẳng, loại này được dùng phổ biến

Trục vít lõm (trục vít glôbôit): Đường sinh là một cung tròn

Khi tiện ren độ chính xác có thể đạt cấp 7, Ra = 2,5 ÷1,25µm

Tiện trục vít: là phương pháp gia công trục vít thích hợp với dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ

- Chuyển động cắt ren khi tiện

Phôi quay với tốc độ phù hợp với từng trường hợp cụ thể Tốc độ cắt ren được tra cứu trong các cẩm nang về chế độ cắt

Căn cứ vào V đã chọn, đường kính ngoài của ren, tính n số vòng quay cần thiết

Lượng chạy dao dọc trục của dao tiện ren bằng đúng bước S của ren cần cắt.Trên hộp chạy dao của máy tiện vạn năng có S phù hợp với các bước ren tiêu chuẩn Điều chỉnh máy để có S trên máy bằng bước ren cần tiện.

Chiều sâu cắt khi tiện ren được chọn theo chiều cao của ren

Ren nhỏ, chiều cao ren không lớn, chất lượng không cần cao có thể cắt 1 lần Ren lớn, chiều cao ren lớn, yêu cầu chất lượng ren cao thì có thể cắt nhiều lần để hết chiều cao ren Chiều sâu cắt giảm dần để đảm bảo chất lượng biên dạng ren

a) Sơ đồ gá dao hai phía để cắt ren trục vít

b) Sơ đồ gá dao khi tiện trục vít

c) Sơ đồ gá dao một phía khi tiện ren trục vít

Dao được gá sao cho lưỡi cắt chính nằm trong mặt phẳng đi qua tâm của trục vít Phương pháp này chỉ được dùng cho trục vít có góc nâng của đường xoắn nhỏ Khi gia công tinh trục vít có góc nâng của đường xoắn nhỏ hơn 10onên cắt

từng phía phải và trái của đường xoắn bằng các dao một phía Bằng dao một phía

có thể cắt tuần tự cả hai phía của đường xoắn (răng trục vít) nếu đổi đầu trục vít.Khi góc nâng của đường xoắn vít lớn hơn 10 nên cắt bằng dao hai phía.o

Cắt răng bằng phương pháp này có năng suất thấp nhưng nó được sử dụng rộng rãi vì phương pháp đơn giản và dụng cụ rẻ tiền

Khả năng công nghệ của phương pháp tiệnDạng bề mặt gia

công

Độ chính xác kích thước

Chiều cao nhấp nhô (µm)

Phương pháp tiện ren vít có hai cách tiến dao:

- Tiến dao hướng kính dao tiến vuông góc với đường tâm chi tiết, cắt dần từng lớp cắt tới khi đạt được chiều cao ren Các lưỡi dao tham gia cắt đồng thời nên độ bóng mặt ren cao nhưng khó thoát phoi, lực cắt lớn do đó phải cắt với chế

độ cắt thấp, năng suất thấp

Phương pháp tiến dao khi tiện ren vít

- Tiến dao theo hướng nghiêng chỉ có 1 lưỡi dao và cung nối giữa hai lưỡi cắt làm việc nên dễ thoát phoi, lực cắt không lớn có thể làm việc với chế độ cắt lớn để đạt được năng suất cao nhưng độ bóng mặt ren thấp

Thông thường khi cắt thô người ta sử dụng phương pháp tiến dao nghiêng, khi cắt tinh sử dụng phương pháp tiến dao hướng kính để tận dụng được ưu điểm của cả hai phương pháp trên

Các góc của dao tiện ren vít

Để đảm bảo độ chính xác hình học của ren, dao tiện ren phải có góc trước 0

=

γ Góc sauα=4o ÷10o ở hai cạnh bên Khi đó góc mũi dao ε trên mặt trước bằng góc ren gia công Khi gia công thô ren có thể lấy góc trước γ=5o ÷25otùy theo vật liệu gia công và vật liệu dao Với góc trước γ =0góc mũi dao ε được tính bằng công thức:

α

α

=

αcos2

xtg2tg

t - chiều cao toàn phần của ren gia công, mm

Khi cắt, do ảnh hưởng của chuyển động chạy dao nên góc sau ở hai lưỡi cắt trên thay đổi ngược chiều nhau Nếu xét ở tiết diện ngang XX, ta có:

x t

x f

π

=µ

Trong đó:

S- bước ren, mm

tb

d - đường kính trung bình của ren gia công, mm

Chú ý: Khi cắt phải đảm bảo αct ;αcf không được nhỏ hơn 2o −3o

Góc sau ở đỉnh dao tiện thường lấy bằng α =15o ÷20o

sẽ dẫn đến sai lệch dạng ren, góc đỉnh ren và sai lệch bước ren

- Gá dao tiện trục vít Acsimet hoàn toàn giống với gá dao tiện ren

- Khi gia công trục vít đường thẳng do yêu cầu tạo hình dao phải được gá sao cho lưỡi cắt phải nằm trong trong mặt phẳng NN thẳng góc với đường xoắn vít (mặt chứa prôfin ren)

- Khi tiện trục vít thân khai lưỡi cắt phải nằm trong mặt phẳng tiếp xúc với trụ cơ sở của trục vít và mũi dao nằm trên đường tròn chân răng

Lưu ý:

- Về mặt kết cấu chi tiết khi tiện ren phải có rãnh thoát dao hoặc có một đoạn không có ren

- Để tránh căng thẳng cho công nhân ta phải thiết kế cơ cấu tự rút rao

nhanh khi tiện hết chiều dài ren (đồ gá rút dao nhanh được trình bày ở nguyên công tiện ren)

- Để tăng năng suất khi tiện ren người ta thường áp dụng các biện pháp sau: Tăng tốc độ cắt V: Khi tăng tốc độ cắt V phải đảm bảo rút dao nhanh, nhất là trường hợp chiều dài phần ren ngắn hoặc khi tiện ren trong Muốn an toàn phải có cơ cấu lùi dao nhanh

Dùng phương pháp tiện ren gió lốc

Cắt ren bằng dao răng lược Dao tiện răng lược thực chất gồm nhiều dao tiện đơn ghép lại, khi chạy dao hết chiều dài ren là xong.

b, Phay trục vít (phay trục vít bằng dao phay đĩa)

Sơ đồ gá dao phay đĩa khi cắt răng trục vít Phay là phương pháp gia công rất phổ biến có khả năng công nghệ rộng rãi, có thể gia công được mặt phẳng, mặt định hình và nhiều mặt khác giống như bào Trong sản xuất hàng loạt lớn và khối thì phay hầu như thay cho bào và một phần cho xọc

Phay có thể đạt độ nhám cấp 5, cấp 6 và độ chính xác cấp 8, cấp 9

Phay được thực hiện trên các loại máy phay như phay ngang, phay đứng, phay vạn năng và trên cả một số loại máy phay chuyên dùng như phay lăn răng, phay ren, phay chép hình…Máy phay cũng có loại có kết cấu đặc biệt như máy phay giường

Dao phay có nhiều loại khác nhau như dao phay trụ, dao phay mặt đầu, dao phay đĩa (một, hai hoặc ba mặt ), dao phay ngón, dao phay lăn răng, dao phay định hình…Dao phay có độ cứng vững cao và có nhiều lưỡi cắt hơn dao tiện.Khác với tiện và khoan, các lưỡi cắt của dao phay không tham gia cắt liên tục, phoi ngắn hơn, lưõi cắt bị nung nóng gián đoạn nên khả năng chịu tải tốt hơn Dao phay:

- Dao chế tạo liền như dao phay trụ, dao phay lăn răng…

- Dao được chế tạo rời phần thân với phần cắt Trong trường hợp này các mảnh dao, còn gọi là mảnh cắt quay, được chế tạo theo tiêu chuẩn và được kẹp chặt vào đầu dao nhờ cơ cấu kẹp chặt bằng vít Mỗi mảnh cắt quay có thể có nhiều lưỡi cắt Khi lưỡi cắt mòn người ta xoay lại vị trí của mảnh cắt quay để cắt bằng lưỡi cắt mới khác Khi tất cả các lưỡi cắt đều mòn thì thay mảnh cắt quay mới Kết cấu dao kiểu này cho phép giảm thời gian gá dao, mài dao, điều chỉnh dao, đồng thời đảm bảo bộ phận cắt luôn có các góc theo tiêu chuẩn

Các chuyển động của phay:

- Chuyển động cắt chính : dao quay tròn Vận tốc cắt phụ thuộc vào vật liệu phôi, vật liệu dao, thông số hình học dao…và được chọn tối ưu theo sổ tay gia công

- Chuyển động phụ:

Chuyển chạy dao ngang để đạt được chiều cao của ren Có các cách ăn dao: ăn dao hướng kính và ăn dao hướng nghiêng, cách ăn dao thứ nhất cho chất lượng mặt ren cao hơn nhưng lực cắt lớn do vậy tùy vào dạng sản xuất để chọn cách ăn dao Vì chiều cao ren đôi khi lớn nên quá trình chạy dao ngang có thể phải được thực hiện nhiều lần Và lượng ăn dao nhỏ dần khi gần đạt được chiều cao ren yêu cầu để đảm bảo độ chính xác gia công

Chuyển động chạy dao dọc: để cắt hết chiều dài của ren Chuyển động dọc của dao được xác định trên cơ sở bước ren cần gia công, phôi quay một vòng thì dao quay và tiến được một khoảng bằng bước ren

Phương pháp này có năng suất cao hơn phương pháp cắt răng bằng dao định hình Dao phay đĩa phải được gá sao cho điểm A của dao phay nằm trong mặt phẳng nằm ngang đi qua tâm của trục vít, còn trục quay của dao phải nghiêng một góc bằng góc nâng γ của đường xoắn vít Với cách gá như vậy trục vít được

hình thành ở tiết diện vuông góc với rãnh răng

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

Trong sản xuất đơn chiếc và loại nhỏ thì phay cũng được sử dụng rộng rãi do phay có năng suất cao vì dao phay có nhiều lưỡi cắt cùng tham gia cắt và tốc độ cắt của phay lớn hơn so với bào và xọc

c, Mài trục vít

Bản chất của mài là quá tình cắt gọt được thực hiện đồng thời bởi nhiều hạt mài có lưỡi cắt có hình dạng hình học không xác định được phân bố một cách ngẫu nhiên trên bề mặt đá mài Góc trước thường < 0

Mài thường dùng để gia công tinh nhưng cũng có thể dùng để gia công phá Mài thường dùng để gia công vật liệu rất cứng hoặc vật liệu đã qua nhiệt luyện

Có nhiều phương pháp mài như: mài tròn ngoài, mài tròn trong, mài vô tâm, mài nghiền, mài khôn…

Khả năng đạt độ chính xác gia công của mài: có thể gia công đạt chính xác cấp 9,

độ nhẵn bóng bề mặt Ra=3,2 µm (khi mài thô) Khi mài tinh đạt độ chính xác cấp 7, độ nhẵn bóng bề mặt Ra= 1,6÷0,4 µm Nếu mài rất tinh thì có thể đạt độ chính xác cấp 6 và Ra = 0,2 ÷0,1 µm

Chọn đá mài

Chọn đá mài chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu gia công và yêu cầu kỹ thuật của nguyên công

Nếu vật liệu gia công có độ cứng cao, hạt mài chóng mòn cần chọn đá

mềm để các hạt mài đã mòn dễ tách khỏi bề mặt đá tạo điều kiện cho các hạt mài mới tham gia vào quá tình cắt, giảm rung động trong khi mài, nâng cao năng suất cắt và đảm bảo độ nhẵn bề mặt gia công

Nếu vật liệu gia công mềm, hạt mài lâu mòn cần chọn đá cứng để sử dụng

hết khả năng cắt của đá mài, tăng tuổi bền của đá, giảm chi phí sửa đá và tiêu hao đá, nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của nguyên công

Khi mài tinh yêu cầu độ nhẵn bề mặt cao nên chọn đá có kích thước hạt

nhỏ, ngược lại mài thô để nâng cao năng suất nên chọn đá có kích thước hạt lớn

Khả năng công nghệ của màiPhương pháp gia công cơ Rz (µm) Cấp độ bóng (∇)

Loại vật liệu nhân tạo như: kim cương nhân tạo, ôxít nhôm-điện, cacbitsilic, cacbit bo-silic…

Chất dính kết:

Có tác dụng liên kết hạt mài lại với nhau và định hình dạng đá mài, đồng thời quyết định độ bền, chịu va đập, chịu nhiệt của đá mài Chất dính kết thường dùng để chế tạo đá mài là: chất dính kết vô cơ: keramit, silicat…, chất dính kết hữu cơ như: bakelit, vunganhit

Thông số kỹ thuật của đá mài gồm:

Vật liệu hạt mài: ví dụ Coranh đông trắng →Ct

Độ hạt: độ hạt chỉ ra kích thước của hạt mài Mài thô chọn hạt lớn, mài tinh chọn hạt mài nhỏ, đánh bóng dùng hạt mịn.

Cấu trúc đá mài: Đây là thông số xác định tỉ lệ về thể tích giữa thể tích hạt mài, thể tích chất dính kết, thể tích lỗ hổng trong đó Có 12 cấp cấu trúc Cấu trúc chặt

từ cấp 0÷4, cấu trúc trung bình 5÷8, cấu trúc xốp cấp 9÷12

Mài thô dùng cấu trúc xốp để có không gian thoát phoi đủ lớn, để dung dịch trơn nguội dễ thẩm thấu vào vùng cắt (giảm nhiệt, giảm lực, giảm ma sát trong vùng cắt)

Ví dụ:

Đá mài có kí hiệu:

s/m30x203x40

CV - độ cứng của đá cứng vừa loại 1

Mài trục vít hình trụ được thực hiện bằng 3 phương pháp:

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

a) Sơ đồ mài trục vít bằng đá mài dạng đĩa

b) Sơ đồ mài trục vít bằng đá mài kiểu chốt

c) 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 tâm trục vít

2

α - góc giữa các mặt phẳng tiếp xúc 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

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

Mài bằng đá mài kiểu chốt Phương pháp này được dùng để mài trục vít có cấp chính xác 8 – 9 và mô đun lớn

Lượng dư mài trục vít được chọn theo bảng dưới 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 lượng dư (mm) mài trục vít hình trụ (lượng dư một phía)

Cán ren bằng con lăn cho độ chính xác cao (cấp 6-7) và độ nhám bề mặt cấp 7-9, các con lăn cán làm việc với áp suất sinh ra nhỏ trong quá trình cán, do đó có thể cán ren trên các chi tiết rỗng hay có thành mỏng hoặc độ cứng cao

Con lăn di động 2 tiến vào phôi 1 và con lăn cố định 4 Việc tạo ren chi tiết được thực hiện bằng hai con lăn trong một mức độ giống nhau Vì thế mỗi con lăn di chuyểntheo hướng tâm chi tiết một đoạn gần bằng chiều cao chân ren Khi tiến vào, các đường ren con lăn cán vào chi tiết và tạo thành ren trên đó Các con lăn quay theo cùng một chiều với tốc độ vòng bằng nhau và làm cho phôi quay không trượt, phôi được tỳ vào chốt tỳ 3 Để tránh cho phôi không bị hất lên khỏi con lăn cán, tâm phôi phải cao hơn tâm con lăn Để cho các đường ren của hai con lăn trùng với ren được cán các con lăn phải đặt lệch nhau 0,5S Khi cán ren phải được làm nguội ngay

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

Sơ đồ cán trục víta) Cán bằng 3 trục cán; b) cán bằng 2 trục cán1- phôi; 2-các trục cán di động; 3-thanh đỡ; 4-trục cán cố định

Các sai số của trục vít khi cán nguội nằm trong giới hạn sau:

Sai số bước, mm: 0,015

Sai số chiều dày của răng theo đường kính chia, mm: 0,02-0,03

Sai số chiều dày của răng so với đường tâm, mm: 0,1-0,25

Độ đảo của đường kính đáy, mm: 0,05

Cán nóng trục vít (môđun m = 3-8mm) được thực hiện trên máy cán

chuyên dùng Các sai số cho phép khi cán nóng:

Sai số bước, mm: 0,03-0,05

Sai số chiều dày của răng theo đường kính chia, mm: 0,03-0,05

Độ đảo hướng kính của răng so với đường tâm, mm: 0,3-0,8

Độ đảo hướng kính đỉnh, mm: 0,4

Độ đảo hướng kính đáy, mm: 0,1

e, Cắt răng trục vít bằng dao xoáy

a) b)

Sơ đồ xoáy răng trục víta) Tiếp xúc bên trong b) Tiếp xúc bên ngoài

1- phôi 2-dao Phương pháp cắt răng trục vít bằng dao xoáy được dùng cho phôi không nhiệt luyện hoặc tôi cải thiện trong sản xuất hàng loạt và sản xuất hang khối Cắt răng trục vít bằng dao xoáy (hoặc cắt xoáy) có hai phương pháp: tiếp xúc bên trong và tiếp xúc bên ngoài

Mặc dù phương pháp cắt xoáy tiếp xúc bên trong cho phép tăng lượng chạy dao vòng và giảm độ đa cạnh của chi tiết gia công, phương pháp cắt xoáy tiếp xúc bên ngoài vẫn được sử dụng rộng rãi hơn bởi vì điều chỉnh máy, gá phôi 1

và gá dụng cụ 2 đơn giản, dễ dọn sạch phoi và dễ tháo chi tiết gia công

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) Đối với trục vít cần nhiệt luyện (tôi cải thiện) thì cắt xoáy là nguyên công sơ bộ trước khi mài

2.2.2, Gia công bánh vít

Khi gia công bánh vít, dụng cụ cắt đóng vai trò trục vít ăn khớp với bánh vít,

về mặt kết cấu dụng cụ dạng trục vít phải hoàn toàn giống trục vít sẽ ăn khớp với bánh vít cần gia công, chỉ có khác là đường kính ngoài dao lớn hơn đường kính ngoài của trục vít ăn khớp với bánh vít một lượng bằng khe hở đường kính Gia công bánh vít được thực hiện trên máy phay lăn răng thông thường hoặc trên máy phay ngang

Gia công bánh vít bằng dao phay lăn răng có hai phương pháp tiến dao : tiến dao hướng kính và tiến dao tiếp tuyến

Gia công bánh vít bằng dao quay được dùng khi không có dao phay lăn răng chuyên dùng trong điều kiện sản xuất nhỏ Lưỡi dao được gắn trên trục quay được tạo thành dao phay lăn một lưỡi Biên dạng và kích thước của lưỡi dao gống hệt như một lưỡi dao của dao phay lăn tương ứng Góc làm thành bởi mặt trước của dao với đường tâm của trục dao phải bằng góc nâng của trục vít mà nó

sẽ ăn khớp với bánh vít sau khi gia công Khi cắt dao có chuyển động quay tròn, chi tiết có chuyển động quay tròn Hai chuyển động quay này phải theo một tỉ số truyền giống như bánh vít gia công xong ăn khớp với trục vít Để ăn khớp với sườn răng còn phải có chuyển động chạy dao theo hướng tiếp tuyến Ngoài ra chi tiết phải có chuyển động quay Nếu chạy dao theo hướng tiếp tuyến thì trục dao được gá sao cho đường tâm của nó cách đường tâm của chi tiết một khoảng cách đúng bằng khoảng cách giữa trục vít và bánh vít khi làm việc Theo phương pháp này, số lưỡi cắt chỉ là một nên muốn có độ nhấp nhô mặt răng nhỏ thì lượng chạy dao phải bé vì vậy năng suất gia công thấp Để nâng cao năng suất và độ bóng bề mặt răng có thể lắp hai đến 3 răng trên trục dao Các dao này được lắp trên cùng một đường xoắn, dao trước cắt thô dao sau cùng cắt tinh

2.3, Thông số hình học của trục vít sẽ chế tạo

Yêu cầu kỹ thuật của trục vít:

- Nhiệt luyện ren vít tôi bằng dòng điện tần số cao đạt độ rắn HRC 22

- Dung sai độ song song rãnh then không lớn hơn 0.018

- Dung sai độ đối xứng rãnh then không lớn hơn 0.072

- Độ ô van và độ côn φ30;φ60không quá 0.01

- Độ đảo mặt đầu có độ nhám 5∆ không quá 0.02

- Sai lệch gới hạn bước chiều trục ∆t =±0.035

- Dung sai độ đảo hướng tâm của trục ren vít EB =0.048

2.3.1, Đặc điểm, chức năng làm việc của chi tiết

Các chi tiết dạng trục là loại chi tiết được dùng phổ biến trong ngành chế tạo máy, chúng có bề mặt gia công là mặt tròn xoay, mặt này thưòng làm mặt lắp ghép

Chi tiết dạng trục có nhiều loại và mỗi loại có đặc trưng riêng về công nghệ cũng như điều kiện làm việc …

Các loại trục như: trục trơn, trục bậc, trục răng, trục ren, trục cam, trục khuỷutuy nhiên các loại trục đều có yêu cầu chung về điều kiện kỹ thuật, độ chính xác

về kích thước, hình dạng hình (độ côn, độ ô van, độ đồng tâm, độ tròn, độ trụ…),kích thước các cổ lắp ghép yêu cầu đạt độ chính xác cấp 7-8 trong một số trường hợp cần đạt độ chính xác cấp 5 độ nhám các cổ trục lắp ghép

m16.125

1

Ra = ÷ η mặt đầu Rz = 40÷20ηm và bề mặt không lắp ghép

m40

80

Rz = ÷ η và phải đảm bảo được cơ, lý tính của trục

Các chi tiết dạng trục được gia công trên máy tiện là chủ yếu, ngoài ra còn dùng phương pháp phay, mài…

Trục vít là chi tiết dạng trục trên đó có ren để ăn khớp với bánh vít vì vậy trục vít cũng có những đặc trưng yêu cầu kỹ thuật của họ trục Tuy nhiên trục vít là loại trục đặc biệt thường được dùng trong các hộp giảm tốc, đầu phân độ hay dùng tạo ra các tỷ số truyền lớn hoặc dùng truyền động với mômen lớn, điều kiện làm việc của trục vít hết sức nặng nề … do đó công nghệ chế tạo trục vít tương đối khó hơn so với các loại trục thông thường ngoài việc đảm bảo độ

chính xác, độ nhám cần lưu ý tới độ bền, độ cứng võng, góc xoay đặc biệt là tải trọng thay đổi theo chu kỳ…

2.3.2, Phân tích tính công nghệ của chi tiết

Chi tiết là trục vít có đường kính giảm dần về hai phía đầu trục

- Tiếp theo là đoạn trụ đường kính 22φ chiều dài 5mm dùng làm rãnh

thoát dao khi tiện ren

- Đoạn trụ φ30++00. 015045 trên đó có rãnh then dùng để lắp bánh răng hoặc bánh đai … do yêu cầu cao hơn về độ nhám nên ta phải để lượng dư sau khi tiện tinh cho nguyên công mài Gia công rãnh then bằng máy phay đứng dao phay ngón

- Đoạn trụ 50φ tạo không gian cho trục, tạo khoảng cách giữa hai đầu chi tiết lắp ráp trên hai đoạn trụ kề bên

- Đoạn trụ φ60++00..045015 dùng để lắp với ổ do đó cần độ chính xác cao cả về kích thước lẫn độ sai lệch hình dạng hình học (độ trụ, độ côn, ô van ) đặc biệt là

độ nhám nhỏ vì thế ta cũng phải mài

- Đoạn trụ 72φ chiều dầy 8mm đây là gờ tỳ cho ổ, đoạn trụ này có đường kính lớn hơn đoạn trụ phía trước nên gây khó khăn khi gia công, đặc biệt là gia công nhiều dao

- Đoạn trụ 65φ làm rãnh thoát dao khi gia công ren vít đoạn trụ này không yêu cầu cao về điều kiện kỹ thuật

Hệ số đường kính : q=12Góc biên dạng ren : α=200

Góc dẫn của ren : λ =1402'10''

Phần ren vít vô cùng quan trọng và đòi hỏi độ chính xác, độ bền cao, độ nhám nhỏ vì trong quá trình làm việc trục vít ăn khớp với bánh vít xuất hiện vận tốc trượt làm cho ma sát trên mặt ren tăng làm mòn tróc rỗ đặc biệt là dính bề mặt ren vì vậy phải áp dụng phương pháp nhiệt luyện để nâng cao cơ, lý tính của ren, sau đó phải mài lại ren

Khi gia công thô phần ren ta có rất nhiều phương pháp như tiện, phay…

nhưng ở đây do ren có môđun lớn nên ta chọn phương pháp gia công là phay ren Phay có thể là phay định hình hoặc bao hình

- Đoạn trụ φ45++00 .045015 trên đó có rãnh then dùng để lắp bánh răng hoặc bánh đai … ta áp dụng phương pháp tiện sau đó mài

- Do trục vít có nhiều bậc trục có đường kính khác nhau nên có các mép vát, góc lượn ở phần chuyển tiếp giữa các đoạn trục có tác dụng làm giảm ứng suất tập trung

Ngoài ra:

- Thiết kế trục phải dựa vào điều kiện làm việc cụ thể của chi tiết Nếu tải trọng của trục nhỏ ta có thể giảm đường kính trục để giảm kích thước phôi, giảm giá thành sản phẩm

- Trong quá trình gia công ta nên sử dụng hai lỗ tâm làm chuẩn tinh thống nhất (nghĩa là sử dụng hai lỗ tâm định vị để thực hiện tất cả các nguyên công ) làm giảm sai số do gá đặt.

- Do trục vít thường rất dài nên độ võng, góc xoay lớn do vậy phải lưu ý tới các biện pháp xử lý nhiệt

Dụng cụ kiểm tra trong quá trình gia công thường là thước cặp, panme, đồng

hồ so, dưỡng đo, calip, dụng cụ đo chuyên dùng

- Do sản xuất với số lượng lớn nên ta có thể áp dụng một số biện pháp làm tăng năng suất cũng như hạ giá thành sản phẩm:

+ Máy, gá, dao chuyên dùng

+ Sử dụng nhiều dao trong một lần gia công

+ Ngoài ra ta nên sử dụng máy móc tự động, máy CNC, trung tâm gia công … để làm giảm thời gian gá đặt, rút ngắn số nguyên công

2.3.3, Vật liệu làm trục vít

Chọn vật liệu trục vít có thể dựa vào các yếu tố sau:

- Điều kiện làm việc, tải trọng

- Vận tốc trượt

- Dạng sản xuất

- Vật liệu bánh vít: vật liệu trục vít và bánh vít phải tạo ra một cặp giảm

ma sát

- Cơ sơ vật chất và kỹ thuật hiện có

- Hiệu quả kinh tế

Vì thế trục vít thường được chế tạo từ thép 45 vì thép 45 rẻ, dễ chế tạo, gia công nhưng loại thép này đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật về cơ, lý tính: bề mặt cứng nhưng bên trong vẫn đảm bảo độ dẻo, dai, thường dùng là phôi thanh tròn, phôi rèn

Tuy nhiên vật liệu này còn hạn chế: chỉ dùng để chế tạo trục vít có công suất không lớn lắm, tỉ số truyền nhỏ.

Thành phần hóa học của thép 45

0.4-0.5 0.17-0.37 0.5-0.8 0.045 0.045 0.30 0.30Tính chất cơ học của thép 45

N - số lượng sản phẩm chế tạo trong một năm

m - số chi tiết trong một sản phẩm, m=1

β - số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công cơ (5% - 7%)

α- lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi chế tạo phôi (3% - 6%)

11000)

100

551.(

1.10000

Trọng lượng của chi tiết:

γ

=V.Q

Trong đó:

γ- trọng lượng riêng của vật liệu Đối với thép 45 γ=7.852(kg/cm3)

V - thể tích chi tiết

Theo bài ra chi tiết dạng trục gồm các bậc trục do đó thể tích của chi tiết là tổng thể tích của các đoạn trụ:

)cm/kg(3067

Vậy khối lượng của chi tiết:

kg8.1110x852.7x3067

và kích thước của chi tiết máy, quy mô và tính loạt của sản xuất…

Nếu chi tiết làm việc ở trạng thái chịu tải phức tạp như tải trọng thay đổi, kéo nén, uốn, xoắn đồng thời thì cần chọn phôi đã qua gia công áp lực Nếu chi tiết dạng trục và có tiết diện ngang ít thay đổi nên chọn phôi là thép cán Nếu chi tiết

có hình dạng phức tạp và có yêu cầu chịu tải trọng không phức tạp nên chọn phôi chế tạo bằng phương pháp đúc

Dạng sản xuất sẽ quyết định phương pháp chế tạo phôi Nếu sản xuất đơn chiếc nên chọn phương pháp tạo phôi đơn giản như rèn tự do, hàn hay đúc trong khuôn cát để giảm chi phí Nếu sản xuất hàng loạt nên chọn các phương pháp tạo phôi chính xác như dập thể tích hay đúc trong khuôn kim loại, khuôn mẫu chảy

để đạt độ chính xác cao giảm chi phí gia công

Do phân tích ở trên ta chọn phương pháp tạo phôi là phương pháp cán tạo phôi thanh tròn

Phương pháp cán được sử dụng trong sản xuất hàng khối, cho phép giảm đáng kể lượng dư và khối lượng gia công góp phần hạ giá thành sản phẩm

Dạng phôi cán hoặc profin Lĩnh vực sử dụng

Phôi cán thường: Chế tạo trục, các chi tiết dạng cốc