Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt đối với chi tiết vòng trong và vòng ngoài ổ bi khi gia công trên máy CNC

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT ĐỐI VỚI CHI TIẾT VÒNG TRONG VÀ VÒNG NGOÀI Ổ BI KHI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT ĐỐI VỚI CHI TIẾT VÒNG TRONG

VÀ VÒNG NGOÀI Ổ BI KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN VIẾT TIẾP

Hà Nội – Năm 2011

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực Các tài liệu tham khảo có nguồn trích dẫn rõ ràng Luận án chưa từng được ai công bố trong bất kỳ đề tài nghiên cứu khoa học nào trước đây

Sinh Viên

Nguyễn Anh Tuấn

iii

MỤC LỤC

Trang phụ bìa i

Lời cam đoan ii

Mục lục iii

Dank mục các ký hiệu vi

Danh mục các bảng vii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÒNG BI 4

1.1 Khái niệm về vòng bi 4

1.2 Cấu tạo vòng bi 4

1.3 Phân loại và đặc tính thông dụng các loại vòng bi 5

1.3.1 Vòng bi cầu 1 dãy 5

1.3.2 Vòng bi cầu tự lựa 6

1.3.3 Vòng bi trụ với con lăn hình trụ ngắn 7

1.3.4 Vòng bi tang trống tự lựa 7

1.3.5 Vòng bi trụ có con lăn hình trụ dài 7

1.3.6 Vòng bi kim 8

1.3.7 Vòng bi trụ có viên bi xoắn ốc 8

1.3.8 Vòng bi cầu đỡ chặn 1 dãy 9

1.3.9 Vòng bi đỡ chặn 2 dãy 9

1.3.10 Vòng bi côn 10

1.3.11 Vòng bi chặn 11

1.4 Vật liệu chế tạo vòng bi 12

1.4.1 Vật liệu chế tạo vòng bi của Liên Xô 12

1.4.2 Vật liệu chế tạo vòng bi của Nhật Bản 12

iv

1.4.3 Vật liệu chế tạo vòng bi theo tiêu chuẩn của Việt Nam 13

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG VÒNG TRONG VÀ VÒNG NGOÀI Ổ BI 6205 14

2.1 Phân tích chi tiết vòng trong và vòng ngoài của vòng bi 6205 14

2.1.1 Chức năng và nhiệm vụ 14

2.1.2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật 14

2.2 Thiết kế vòng bi 6205 trên máy tính bằng phần mềm CATIA 19

2.2.1 Thiết kế chi tiết vòng trong ổ bi 6205 19

2.2.2 Thiết kế chi tiết vòng ngoài ổ bi 6205 22

2.2.3 Thiết kế chi tiết viên bi của vòng bi 6205 23

2.2.4 Thiết kế chi tiết vòng cách của vòng bi 6205 25

2.2.5 Tạo bản vẽ lắp vòng bi 6205 30

2.3 Thiết kế chi tiết vòng trong và vòng ngoài của một số loại vòng bi cầu một dãy trên máy tính bằng phần mềm CATIA 32

2.3.1 Thiết kế chi tiết vòng trong 32

2.3.2 Thiết kế chi tiết vòng ngoài 35

2.4 Xác định dạng sản xuất 35

2.5 Phương pháp chế tạo phôi 36

2.5.1 Cơ sở việc lựa chọn phôi 36

2.5.2 Phương pháp chế tạo phôi 37

2.6 Lập quy trình công nghệ 39

2.6.1 Quy trình công nghệ đối với vòng ngoài 6205-01 39

2.6.2 Quy trình công nghệ đối với vòng trong 6205-02 39

2.7 Tra chế độ cắt 39

2.7.1 Tra chế độ cắt cho các nguyên công khi gia công vòng ngoài 6205-01 40

2.7.2 Tra chế độ cắt cho các nguyên công khi gia công vòng trong 6205-02 45

2.8 Lập trình NC đối với các nguyên công gia công trên máy CNC 61

v

2.8.1 Nguyên công tiện bán tinh rãnh lăn vòng ngoài 6205-01 61

2.8.2 Nguyên công tiện bán tinh rãnh lăn vòng trong 6205-02 61

2.8.3 Nguyên công tiện bán tinh lỗ vòng trong 6205-02 61

2.8.4 Nguyên công mài tinh rãnh lăn vòng ngoài 6205-01 61

2.8.5 Nguyên công mài tinh rãnh lăn vòng trong 6205-02 62

2.8.6 Nguyên công mài tinh lỗ vòng trong 6205-02 63

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT ĐỐI VỚI CHI TIẾT VÒNG TRONG VÀ VÒNG NGOÀI Ổ BI 6205 KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC 65

3.1 Độ nhấp nhô tế vi 65

3.2 Ảnh hưởng của độ nhám tới khả năng làm việc của chi tiết máy 66

3.3 Những kết quả nghiên cứu đã đạt được trong việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt chi tiết gia công (Ra, Rz) 67

3.3.1 Các kết quả đối với máy công cụ truyền thống 67

3.3.2 Các kết quả đạt được đối với máy CNC 72

3.3.3 Các kết quả đạt được đối với máy mài 74

3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt đối với chi tiết vòng trong và vòng ngoài của ổ bi 6205 khi gia công trên máy CNC 79

3.4.1 Xây dựng mô hình thí nghiệm 79

3.4.2 Kết quả thí nghiệm 84

3.4.3 Xử lý số liệu thực nghiệm 87

3.4.4.Thảo luận kết quả thí nghiệm 88

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 98

Kết luận 98

Các kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

Ký hiệu Nội dung

Ra Sai lệch profin trung bình cộng của lớp bề mặt

Rz Chiều cao mấp mô của profin theo 10 điểm

Sn Lượng chạy dao ngang

Sd Lượng ăn dao dọc

Vđ Vận tốc của đá mài

nđ Tốc độ vòng quay của đá mài

T Tuổi bền của đá mài

B Bề rộng của đá mài

D Đường kính của đá mài

d Kích thước của hạt mài

Cm Cấu trúc đá mài

H Độ cứng theo thang Norton

Vct Vận tốc của chi tiết

nct Tốc độ vòng quay của chi tiết

t Chiều sâu cắt

h Lượng dư gia công

γ Góc trước của dụng cụ cắt

α Góc sau của dụng cụ cắt

r Bán kính mũi dao tiện

hmin Chiều dày phoi nhỏ nhất

p Áp suất tiếp xúc

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1.1 Thành phần hóa học thép Crôm theo tiêu chuẩn của Liên Xô để chế

1.2 Thành phần hóa học của thép Crôm theo tiêu chuẩn của Nhật Bản để

1.3 Thành phần hóa học thép ổ lăn theo tiêu chuẩn của Việt Nam để chế

3.1 Biện pháp cải thiện độ nhám bề mặt 72

3.7 Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi nđ=3500 v/ph; Vct

= 40 m/ph; tthô=0,1 mm; ttinh=0,01 mm; Sthô = 0,03 mm/vg; 86

3.8 Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết đến nhám bề mặt khi nđ=3500 v/ph;

tthô=0,1 mm; ttinh=0,01 mm; Sthô = 0,03 mm/vg; Stinh = 0,006 mm/vg 86

3.9 Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi nđ=3000 v/ph; Vct = 24

m/ph; tthô=0,1 mm; ttinh=0,01 mm; Sn thô = 0,03 mm/ph; Sd =7,5 mm/ph 86

3.10 Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết đến nhám bề mặt khi nđ=3000v/ph; tthô=0,1

mm; ttinh=0,02 mm; Sthô = 0,15 mm/ph; Stinh = 0,05 mm/ph; Sd=7,5 mm/ph 87

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

1.2 Cấu tạo của một số loại vòng bi cầu một dãy 6

3.1 Sơ đồ xác định độ nhấp nhô của bề mặt chi tiết 65

3.2 Quan hệ giữa chiều cao nhấp nhô tế vi Rz và lượng tiến dao S

3.3 Ảnh hưởng của hình dáng hình học của dụng cụ cắt và chế độ

3.4 Ảnh hưởng của vận tốc cắt V đến chiều cao nhấp nhô tế vi Rz 70

3.5 Ảnh hưởng của lượng tiến dao S đối với chiều cao nhấp nhô tế

3.6

Mối liên hệ giữa Ra , lượng cắt kim loại đơn vị G và công xuất mài N vào:Vận tốc quay của chi tiết (V/ ph); Lượng ăn dao theo chiều sâu (mm); Lượng ăn dao dọc (mm/ph);

Vận tốc vòng của đá (m/s)

75

3.8 Ảnh hưởng của bước tiến dao lên Ra với nguyên công tiện bán

3.9 Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến Ra với nguyên công tiện bán

ix

3.10 Ảnh hưởng của bước tiến dao lên Ra với nguyên công tiện bán

3.11 Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến Ra với nguyên công tiện bán

3.12 Ảnh hưởng của bước tiến dao lên Ra với nguyên công mài

3.13 Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết lên Ra với nguyên công mài

3.14 Ảnh hưởng của lượng chạy dao ngang lên Ra với nguyên công

3.15 Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết lên Ra với nguyên công mài

Gần đây trên thế giới, công nghệ đã đạt được những tiến bộ với tốc độ rất nhanh chóng và cùng với nó là sự ra đời của một loạt sản phẩm mới ở nhiều lĩnh vực khác nhau Những tiến bộ đáng kinh ngạc này đã đem đến cho các doanh nghiệp sản xuất vòng bi một thách thức mới do nhu cầu về vòng bi tăng nhanh hơn bao giờ hết và đòi hỏi cao hơn về độ chính xác, độ tin cậy cũng như khả năng chịu tải, đòi hỏi vòng bi có khả năng làm việc với tốc độ cao hơn, mô men ma sát nhỏ hơn, độ ồn và độ rung động ít hơn, chịu được môi trường làm việc khắc nghiệt hơn.Tuy nhiên ngành sản xuất vòng bi của nước ta hiện nay còn hết sức khiêm tốn

và non trẻ so với các nước có nền sản xuất vòng bi tiên tiến và lâu đời như: Thụy Điển, Nhật bản, Nga … Nước ta hiện tại chỉ có một công ty sản xuất vòng bi là: Công ty Cổ Phần Cơ khí Phổ Yên với thiết bị cũ và lạc hậu, nên vòng bi sản xuất có

độ chính xác thấp Trong khi đó các tài liệu nghiên cứu về công nghệ, tiêu chuẩn vòng bi ở nước ta hiện nay hầu như không có, hoặc nếu có cũng không đầy đủ và lạc hậu, chủ yếu là tài liệu của Liên Xô cũ

Đất nước ta đang trên đà hội nhập mạnh mẽ, đó là điều kiện tốt để chúng ta tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến về sản xuất vòng bi, vì vậy việc nghiên cứu xây dựng một đề tài công nghệ sản xuất vòng bạc vòng bi điển hình như loại: 6205 tiên tiến phù hợp với với điều kiện sản xuất tại việt nam có ý nghĩa quan trọng, đó cũng

là một nhu cầu thực tế và cấp bách, góp phần phát triển ngành sản xuất vòng bi nói riêng và nền công nghiệp của nước ta nói chung

2

Xuất phát từ nhu cầu thực tế này mà đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của chế

độ cắt tới độ nhám bề mặt chi đối với chi tiết vòng trong và vòng ngoài ổ bi khi gia công trên máy CNC” đã được chọn cho luận văn tốt nghiệp cao học này Và trong

phạm vi đề tài của mình, tôi chọn một loại vòng bạc vòng bi điển hình để nghiên cứu đó là loại vòng bi 6205

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ gia công vòng trong và vòng ngoài ổ

bi 6205 Trong đó có ứng dụng tin học vào quá trình xây dựng quy trình công nghệ

để sản xuất vòng trong và vòng ngoài ổ bi 6205 Sau đó nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhám bề mặt chi tiết gia công vòng trong và vòng ngoài ổ bi 6205 trong quá trình chế tạo đối với một số nguyên công được thực hiện trên máy CNC

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của đề tài:

Đối tượng nghiên cứu trong đề tài này là chi tiết vòng trong và vòng ngoài của ổ

bi 6205 Trong đó đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế, lập quy trình công nghệ gia công vòng trong và vòng ngoài của ổ bi 6205 Sau đó nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết này ở một số nguyên công khi gia công trên máy CNC

4 Nội dung nghiên cứu

Với phạm vi nghiên cứu đã trình bày ở trên Để đạt được mục tiêu nghiên cứu của đề tài Tác giả chia luận văn thành 4 chương với nội dung cơ bản của từng chương được tóm tắt như sau:

Chương 1: Tổng quan về vòng bi

Ở nội dung chương này tác giả giới thiệu về cấu tạo của ổ lăn, phân loại ổ lăn

và các đặc tính thông dụng của các loại ổ lăn, vật liệu chế tạo ổ lăn

Chương 2: Quy trình công nghệ gia công vòng trong và vòng ngoài của vòng bi 6205

Chương này nghiên cứu lập quy trình công nghệ gia công chi tiết vòng trong

và vòng ngoài ổ bi 6205 và thực hiện tra chế độ cắt đối với từng nguyên công Đặc biệt ở các nguyên công gia công trên máy CNC, thì thực hiện lập chương trình để gia công chi tiết này

số thực nghiệm cụ thể để làm rõ các lý thuyết vừa đã nêu ra Để đánh giá ảnh hưởng của chế độ cắt tới độ nhám bề mặt chi tiết vòng trong và vòng ngoài ổ bi 6205 trong quá trình chế tạo đối với một số nguyên công điển hình được thực hiện trên máy CNC

Kết luận chung và hướng nghiên cứu tiếp theo

Chương này đưa ra một số kết luận đã đạt được của đề tài nghiên cứu và đưa ra các hướng nghiên cứu tiếp theo Phần này chủ yếu đưa ra các kết luận đã được phân tích bằng mô hình lý thuyết và thực nghiệm trong đề tài Đánh giá các kết quả của đề tài và đưa ra các vấn đề liên quan chưa được nghiên cứu trong đề tài, đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm đảm bảo hiệu quả tối đa của nội dung đề tài này

5 Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, luận văn đã sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau: Nghiên cứu tổng quan các tài liệu, lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài mặc dù hết sức cố gắng, nhưng vì kiến thức của bản thân còn nhiều hạn chế, nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các thầy, cô giáo và đồng nghiệp

Xin chân thành cám ơn!

4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VÒNG BI

1.1 Khái niệm về vòng bi

Vòng bi là sản phẩm cơ khí có độ chính xác cao và được sử dụng rất rộng rãi Vòng bi được sử dụng trong những bộ phận quay của thiết bị từ những vật dụng gia đình như máy hút bụi, tủ lạnh, máy điều hòa không khí, cho đến các bộ phận máy móc thiết bị phức tạp như các thiết bị xây dựng, thiết bị dùng trong ngành nông nghiệp, dụng cụ máy móc…

Vòng bi hay còn gọi là ổ lăn là loại ổ mà tải trọng truyền từ trục đến các gối trục phải qua các con lăn Nhờ có con lăn nên ma sát trong ổ lăn là ma sát lăn Về chủng loại thì ta thấy chủng loại vòng bi rất đa dạng, nó được tiêu chuẩn hóa toàn thế giới, phổ biến nhất là tiêu chuẩn ISO

1.2 Cấu tạo vòng bi:

Vòng bi gồm có 4 bộ phận chính: Vòng bạc ngoài (số 1); Vòng bạc trong (số 2) 2 loại này có rãnh lăn; viên bi (số 4) có thể là hình cầu, hình trụ, hình tang trống; Giữa các viên bi có vòng cách (số 3)

Hình 1.1 Cấu tạo của vòng bi

Vòng bạc trong lắp với ngõng trục, vòng bạc ngoài lắp với gối đỡ

5

Thông thường vòng bạc trong quay cùng với trục, còn vòng bạc ngoài lắp cố

định trên gối đỡ, nhưng cũng có trường hợp lắp ngược lại như vòng bi ở bánh xe ô

tô, tầu hỏa Viên bi chạy trong rãnh lăn, tác dụng rãnh lăn là làm cho vòng bi chịu

được một ít tải trọng chiều trục, giảm bớt ứng xuất tiếp xúc giữa viên bi và đường

lăn, hạn chế sự di động theo chiều trục của viên bi

Để tránh ma sát trượt bán kính cong của rãnh lăn lớn hơn bán kính của viên bi

Vòng cách tạo ra một khoảng cách nhất định giữa 2 viên bi gần nhau, nếu không

chúng sẽ tiếp xúc nhau và tại điểm tiếp xúc chuyển động giữa hai con lăn ngược

chiều nhau sẽ gây ra vận tốc ma sát gấp 2 lần vận tốc vòng của viên bi làm cho viên

bi bị mòn rất nhanh dẫn đến khi làm việc gây tiếng ồn lớn Khi vòng bi làm việc, tải

trọng truyền từ vòng bạc trong đến viên bi, rồi sang vòng cố định, sau đấy truyền

vào thân máy

Để giảm bớt sự mài mòn của viên bi, vòng cách làm bằng vật liệu chống mài

mòn như đồng vàng ЛC59-1; hoặc gỗ phíp; hợp kim nhôm; nhựa PVC

Các loại viên bi thường dùng: Viên bi cầu; Viên bi hình trụ ngắn; Viên bi hình

trụ dài; Viên bi côn; Viên bi hình tang trống; Viên bi kim; Viên bi xoắn ốc

1.3 Phân loại và đặc tính thông dụng các loại vòng bi

1.3.1 Vòng bi cầu 1 dãy (Ký hiệu: 0000)

a Đặc tính chung:

Chủ yếu chịu tải trọng hướng tâm, nhưng có thể đồng thời cùng một lúc chịu

tải trọng hướng tâm và tải trọng chiều trục tác dụng vào 1 phía hoặc 2 phía Việc sử

dụng những loại vòng cách đặc biệt (téc tô lết, đồng vàng, duya ra ) cho phép tăng

thêm giới hạn số vòng quay Loại vòng bi này có một số dạng cấu tạo chính sau: Có

rãnh đế lắp viên bi (hình 1.2d); Có vòng định vị ở vòng ngoài (hình 1.2a); Có vòng

chắn bụi (hình 1.2b) một phía hoặc hai phía; Có phớt đệm khít (hình 1.2c)

1.3.2 Vòng bi cầu tự lựa (Ký hiệu 1000)

a Đặc tính chung:

Chủ yếu chịu tải trọng hướng tâm, nhưng nó có thể đồng thời chịu tải trọng chiều trục về 1 phía hoặc 2 phía Trị số tải trọng chiều trục không vượt quá 20% trị số tải trọng hướng tâm không dùng đến Vòng bi có 2 dãy viên bi (hình 1.3) Đường lăn của vòng bạc ngoài là 1 hình cầu để đảm bảo vòng bi làm việc bình thường khi có góc nghiêng từ 20 ~ 30 giữa đường tâm vòng ngoài và đường tâm vòng bạc trong, do quá trình gia công trục và gối đỡ không chính xác vòng bi được sản xuất với lỗ trụ (hình 1.3a) hoặc lỗ côn (hình 1.3b) Loại lỗ côn được lắp ống lót ghép chặt (hình 1.3c) Vòng cách được gia công bằng phương pháp dập từ thép tấm hoặc vòng cách khối

a b c

Hình 1.3 Cấu tạo của các loại vòng bi cầu tự lựa

7

b Lĩnh vực áp dụng:

Loại vòng bi này lắp ở loại trục có 2 gối đỡ chịu uốn lớn dưới tác dụng của

ngoại lực hoặc ở các gối đỡ gia công có độ đồng tâm kém, loại vòng bi này sử dụng

nhiều trong ngành dệt

1.3.3 Vòng bi trụ với con lăn hình trụ ngắn (Ký hiệu 2000)

a Đặc tính chung:

Loại này chỉ chịu tải trọng hướng tâm tương đối lớn, bằng 1.7 lần so với vòng

bi đỡ 1 dãy cùng kích thước Có 2 nhóm cấu tạo chính:

- Có 2 gờ ở vòng bạc ngoài

- Có 2 gờ ở vòng bạc trong

Ngoài ra còn có loại vòng bi trụ có 2 dãy viên bi vòng trong với lỗ côn ở vòng

trong ký hiệu: 3182000, và lỗ trụ ở vòng trong ký hiệu: 3282000

b Lĩnh vực áp dụng:

Loại này chịu lực hướng trục lớn Áp dụng đối các cụm chi tiết máy mà ở đó

khi lắp ráp ổ bi cần phải tháo rời Thực tế áp dụng nhiều trong các máy cán thép

hoặc trong trục chính của máy tiện vặn năng (loại 2 dãy)

1.3.4 Vòng bi tang trống tự lựa (Ký hiệu 3000)

a Đặc tính chung:

Chủ yếu chịu tải trọng hướng tâm, nhưng có thể đồng thời chịu tải trọng

hướng tâm và tải trọng chiều trục Nhưng trị số tải trọng chiều trục này không vượt

quá 20% trị số tải trọng hướng tâm không dùng đến Loại vòng bi này chịu tải trọng

rất lớn so với loại vòng bi cầu tự lựa cùng kích thước Tương tự như vòng bi cầu tự

lựa, trong khi làm việc chịu được góc nghiêng 20~30

b Lĩnh vực áp dụng:

Vòng bi tang trống tự lựa được lắp ở trục có 2 gối đỡ mà ở đó trục có thể bị

cong do lực tác dụng vào trục lớn, đồng thời lắp trong cụm chi tiết máy mà chế tạo

có độ đồng tâm kém

1.3.5 Vòng bi trụ có con lăn hình trụ dài (Ký hiệu 4000)

a Đặc tính chung:

Các dạng cơ bản:

- Loại có vòng bạc ngoài + viên bi vòng trong liền trục: Vòng ngoài có loại dập (hình 1.4b), (hình 1.4c), có loại gia công bình thường (hình 1.4a)

- Loại vòng bi cát đăng: thường lắp ở đầu trục (hình 1.4d)

- Ngoài ra hiện nay vòng bi kim đã sản xuất loại có vòng cách, tránh được

ma sát giữa các viên bi

Hình 1.4 Cấu tạo của các loại vòng bi kim

b Lĩnh vực áp dụng:

Loại này kích thước nhỏ, chịu lực hướng tâm lớn đồng thời chịu lực chiều trục nhỏ, phù hợp lắp cụm chi tiết máy phần bố trí không gian hẹp như lắp trong tay biên động cơ xe máy quá trình lắp tiện lợi vì vòng bi có thể tháo rời nhau để lắp

1.3.7 Vòng bi trụ có viên bi xoắn ốc (Ký hiệu 5000)

a Đặc tính chung:

9

Loại này chịu tải trọng hướng tâm đặc biệt của loại này là chịu lực hướng tâm

va đập Vòng bạc ngoài và vòng bạc trong không có gờ chặn, viên bi trụ xoắn ốc toàn thân Viên bi hình thành từ thép tấm cuộn như uốn lò xo nên nó có tính đàn hồi cao,

độ cứng loại này thấp, viên bi đàn hồi không bị gãy HRC 45 ~ 50 Các dạng khác:

- Loại có vòng ngoài + viên bi không có vòng trong và ngược lại

- Loại có vòng ngoài khuyết kiểu chữ C

Các dạng khác:

- Loại có vòng bạc ngoài tách đôi tháo rời được Ký hiệu 116000

- Loại vòng trong tách đôi tháo rời được Ký hiệu 176000

~ 16o Có loại góc tiếp xúc lớn β = 25o ~ 29o

Hình 1.6 Cấu tạo của các loại vòng bi côn

Một số dạng khác: loại vòng bi côn 2 dãy (hình 1.6a), thậm chí có loại 4 dãy

b Lĩnh vực áp dụng:

b

Hình 1.7 Cấu tạo của các loại vòng bi chặn

Để khắc phục người ta dùng loại có thêm vòng đệm cầu (hình 1.7a), đồng thời

để tăng tính chịu lực người ta còn có loại vòng bi chặn 2 dãy bi (hình 1.7b) Ngoài

ra còn sử dụng loại bi chặn không tiêu chuẩn, viên bi hình trụ, viên bi hình côn (hình 1.7c) và viên bi hình tang trống (hình 1.7d)

12

1.4 Vật liệu chế tạo vòng bi

1.4.1 Vật liệu chế tạo vòng bi của Liên Xô:

Vòng bạc và viên bi theo quy định ΓOCT 520-55 được chế tạo từ thép ШΧ (ΓOCT 801/60) Loại vòng bi có đường kính lỗ ≥ 1000 cho phép làm bằng những thép khác Thép ШΧ là loại thép chuyên dùng làm vòng bi phù hợp với điều kiện làm việc của vòng bi: độ cứng cao, chịu được mài mòn

Vòng cách: Loại thép dập nguội được chế tạo từ thép lá, thép băng cuộn hoặc thép tấm Mác 08kп; C10 là loại thép dập nguội có độ chính xác cao theo ΓOCT 508-41 Ngoài ra vòng cách khối làm bằng vật liệu đồng vàng ЛC59-1; hợp kim nhôm; tec Tô Nít (gỗ phíp)

Viên bi có đường kính đến 10 được chế tạo từ thép ШΧ 6

Viên bi có đường kính từ 10 đến 18 được chế tạo từ thép ШΧ 9

Viên bi có đường kính > 18 được chế tạo từ thép ШΧ 15

Vòng bạc được chế tạo từ thép ШΧ15, đối với vòng bạc lỗ lớn và dày thành chế tạo bằng thép ШΧ 15CΓ loại này có độ thấm tôi tốt

Bảng 1.1 Thành phần hóa học thép Crôm theo tiêu chuẩn của Liên Xô để chế tạo

các chi tiết vòng bi tính theo %

СҐ 0,95~1,05 0,40~0,65 0,90~1,20 1,30~0,65 0,02 0,027 0,25

1.4.2 Vật liệu chế tạo vòng bi của Nhật Bản:

Được ký hiệu SUJ2; SUJ3; SUJ4; SUJ5 Loại thép chuyên dùng làm vòng bi này sau khi tôi và ram độ cứng đạt 58 ~ 65HRC

13

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của thép Crôm theo tiêu chuẩn của Nhật Bản

để chế tạo các chi tiết vòng bi (High carbon chromium bearing steel)

Chemical composition Specification Symbol

0.025max

0.025max

1.30~

1.60 - SUJ 3 0.95~1

0.025max

0.90~

1.20 - SUJ 4 0.95~1

.10

0.15~

0.35

0.50max

0.025max

0.025max

1.30~

1.60

0.10~0.25 JISG 4805

0.025max

0.90~

1.20

0.10~0.25

1.4.3 Vật liệu chế tạo vòng bi theo tiêu chuẩn của Việt Nam

Theo tiêu chuẩn TCVN 4148 (1985) thì thép ổ lăn có các mác sau:

OL – 100Cr; OL – 100Cr1; OL – 100Cr2; OL – 100Cr2SiMn Các mác thép này được nấu luyện trong lò điện hoặc lò mác tanh axit, đôi khi là lò mác tanh kiềm Thành phần hóa học của thép phải phù hợp với các chỉ tiêu ghi trong bảng sau:

Bảng 1.3 Thành phần hóa học thép ổ lăn theo tiêu chuẩn của Việt Nam để chế tạo

các chi tiết vòng bi tính theo %

S F Ni Cu

Không lớn hơn OL–100Cr 1,05-

1,15

0,20- 0,60

0,40

0,17-0,40- 0,70 0,02 0,027 0,031 0,25 OL–100Cr1

1,00- 1,10

0,20- 0,40

0,40

0,20-0,90- 1,20 0,02 0,027 0,031 0,25 OL–100Cr2

0,95- 1,05

0,20- 0,40

0,40

0,20-1,30- 1,65 0,02 0,027 0,031 0,25 OL–100Cr2SiMn 0,95~

1,05

0,90- 1,20

1,20

0,90-1,30- 0,65 0,02 0,027 0,031 0,25

có nhiều vị trí bị hạn chế, hay xảy ra hiện tượng tróc rỗ bề mặt viên bi và sinh nhiệt đường lăn vòng bạc Do đó vòng bi được chế tạo từ thép đặc chủng chuyên làm vòng bi như: SUJ6 (Nhật), шX15 (Liên Xô) với độ cứng cao và chống mài mòn tốt Và cũng vì thế nên đây là loại sản phẩm đòi hỏi có độ chính xác và độ tin cậy cũng như khả năng chịu tải cao

2.1.2 Phân tích yêu cầu kỹ thuật

Vòng bi là sản phẩm được tiêu chuẩn hoá cao Theo tiêu chuẩn ISO 492 hoặc tiêu chuẩn TCVN 1484 (2009) thì vòng bi gồm 5 cấp chính xác: 0; 6; 5; 4; 2 (theo thứ tự độ chính xác tăng dần) Để xác định kích thước của vòng bi và các yêu cầu kỹ thuật của vòng bi ta có thể sử dụng tiêu chuẩn của ISO hoặc tiêu chuẩn của Nga hoặc

áp dụng tiêu chuẩn của Việt Nam Nhưng hiện nay các công ty sản xuất trong nước thường sử dụng tiêu chuẩn của Nga Vì vậy trong khóa luận này sẽ áp dụng tiêu chuẩn của Nga để xác định kích thước và các yêu cầu kỹ thuật của vòng bi 6205 Theo tiêu chuẩn ΓOCT 8338-57 ta có bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết của vòng bi cầu đỡ một dãy

6205 P5 như sau:

Tỷ lệ 1:1

04

1 1 9 Viên bi

3- Tuổi thọ ≥ 75h/600kg 4- Độ nhậy ≤ 5 mbar 5- Độ đảo huớng kính vòng bạc ngoài ≤ 0.008 6- Độ đảo chiều trục vòng bạc ngoài ≤ 0.010 7- Độ đảo huớng kính vòng bạc trong ≤ 0.004 8- Độ đảo chiều trục vòng bạc trong ≤ 0.008

SUJ2 SUJ2

TRuêNG §HBK HÀ Néi KHOA: c O KHÍ LíP: CAO HäC 2009-2011

Tû lÖ 1:1

Tû lÖ 1:1

Tê sè Sè tê:

GS.TS Ng.ViÕt TiÕp

VßNG BI CÇU 6205

VËt liÖu: C10

19

2.2 Thiết kế vòng bi 6205 trên máy tính bằng phần mềm CATIA

2.2.1 Thiết kế chi tiết vòng trong ổ bi 6205

+ Vẽ một sketch (phác thảo) như sau trong môi trường sketch design:

+ Sau đó ta thoát khỏi môi trường sketch design Sau đó dùng lệnh shaft để tạo khối 3D (dùng để tạo khối tròn xoay từ một đối tượng sketch)

20

+ Kết quả ta được chi tiết như hình sau:

+ Sau đó vào môi trường làm việc drafting để xuất 2D

+ Tạo hình chiếu bằng của vòng ngoài bằng cách dùng lệnh front View và chọn mặt xy trong file vongtrong.CATpart mà ta vừa vẽ Sau đó dùng lệnh offset section View để tạo mặt cắt qua tiết diện A-A của hình chiếu bằng

21

+ Tạo một hình trích trong mặt cắt A-A với tỷ lệ 4:1 bằng lệnh View Detail Sau đó

dùng các lệnh trên thanh công cụ Dimentions để ghi các kích thước, và hiệu chỉnh

vị trí các đối tượng ta được bản vẽ 2D của chi tiết vòng trong như sau:

22

2.2.2 Thiết kế chi tiết vòng ngoài ổ bi 6205

+ Vẽ một sketch như sau trong môi trường sketch design:

+ Sau đó ta thoát khỏi môi trường sketch design Sau đó dùng lệnh shaft để tạo khối 3D (dùng để tạo khối tròn xoay từ một đối tượng sketch)

+ Ta được chi tiết như hình sau:

24

+ Đầu tiên ta vào môi trường làm việc: generative shape design(thiết kế mặt), sau

đó dùng lệnh point vẽ một điểm point.1 (0,0,0) Sau đó, dùng lệnh sphere surface vẽ một hình cầu: tâm là điểm point.1, bán kính 4 mm

+ Sau đó chuyển sang môi trường làm việc part design và dùng lệnh close surface

để tạo khối từ mặt cầu (sphere) ta thu được khối cầu như sau:

25

2.2.4 Thiết kế chi tiết vòng cách của vòng bi 6205

+ Vào môi trường làm việc generative shape design Sau đó vẽ các đối tượng điểm và đường: point.1 (0,0,0) và line.1 đi qua point.1 và vuông góc với mặt xy

+ Sau đó ta vẽ 4 đường tròn trên mặt phẳng xy: Circle.1 (tâm point.1; bán kính 17.7mm); Circle.2 (tâm point.1; bán kính 21.3mm); Circle.3 (tâm point.1; bán kính 14mm); Circle.4 (tâm poin.1 bán kính 30mm)

26

+ Vẽ mặt phẳng plane.1 cách mặt phẳng xy một khoảng 0.05mm bằng lệnh plane

trên thanh công cụ wireframe Sau đó vẽ vòng tròn có tâm trùng với gốc và đường kính 39mm trên sketch.1 đặt ở mặt plane.1

+ Tạo mặt fill.1 dùng lệnh fill (điền đầy)

27

+ Tạo mặt cầu sphere.1 có tâm nằm trên vòng tròn Φ39mm ở sketch.1 bán kính 4.07mm Sau đó nhân mặt cầu lên thành 9 mặt bằng cách dùng lệnh circular pattern với trục là line.1 và object là sphere.1 Và cắt bỏ phần thừa bằng cách dùng lệnh Trim ta được:

+ Tạo 2 mặt sweep.1 và sweep.2 bằng lệnh sweep với profile là circle.1 và circle.2

và guide curve (đường dẫn) là line.1

+ Chuyển sang môi trường làm việc part design Sau đó lấy thickness của mặt

trim.1 với độ dày là 1mm và hướng xuống dưới:

28

+ Chuyển sang môi trườn làm việc part design Sau đó lấy thickness của mặt trim.1 với độ dày là 1mm và hướng xuống dưới:

+ Dùng lệnh split để cắt khối thicknessSurface.1 bằng mặt sweep.1 và sweep.2 Sau

đó ẩn các đối tượng điểm, đường, mặt bằng lệnh hide/show ta được:

29

+ Đục lỗ lắp chốt Φ1.2mm bằng lệnh hole:

+ Nhân thành 9 lỗ dùng lệnh circular pattern Sau đó fillet cạnh bằng lệnh fillet với bán kính R 0.5mm ta được:

30

+ Sau đó vào môi trường làm việc drafting để xuất 2D Tiếp theo làm tương tự như khi

tạo bản vẽ 2D của vòng trong, ta được bản vẽ 2D của vòng cách như sau:

2.2.5 Tạo bản vẽ lắp vòng bi 6205