Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm chế tạo bánh răng thân khai răng nghiêng theo phương pháp bao hình không tâm tích

Trong quá trình học tập và dưới sự giúp đỡ định hướng của các thầy, cô tôi đã chọn đề tài “ Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm chế tạo bánh răng trụ thân khai răng nghiêng theo phương p

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

-

Họ và tên tác giả luận văn PHẠM THỊ THU HẰNG

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI RĂNG NGHIÊNG THEO PHƯƠNG PHÁP BAO

LỜI CAM ĐOAN

  Tôi Phạm thị thu Hằng là học viên của lớp 10BCTM Chuyên ngành chế tạo máy Sau một thời gian học tập, nghiên cứu được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của các thầy GS.TSKH Bành Tiến Long và TS Bùi Ngọc Tuyên tôi đã đi đến chặng đường cuối cùng của khóa học.

Trong quá trình học tập và dưới sự giúp đỡ định hướng của các thầy, cô tôi đã chọn đề tài “ Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm chế tạo bánh răng trụ thân khai răng nghiêng theo phương pháp bao hình không tâm tích” làm

đề tài nghiên cứu

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của các thầy và các tài liệu tham khảo đã liệt kê Tôi không sao chép công trình của cá nhân khác dưới bất kỳ hình thức nào Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường và pháp luật

Người cam đoan

Phạm Thị Thu Hằng

LỜI NÓI ĐẦU

Phát triển công nghiệp chế tạo máy là cơ sở để phát triển mọi ngành công nghiệp khác Trong chế tạo máy, truyền động bánh răng chiếm một vị trí rất quan trọng và là loại chi tiết máy được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp cũng như trong các máy móc thiết bị dùng trong đời sống sinh hoạt Chúng là những cơ cấu đóng vai trò chủ yếu trong hầu hết các máy, có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng làm việc, an toàn và tuổi thọ của máy

Gia công bánh răng là một lĩnh vực cắt kim loại phức tạp nhất Có lẽ không một ngành nghề nào lại đòi hỏi những kiến thức sâu, rộng và khả năng sáng tạo như ở gia công bánh răng Để gia công bánh răng cần phải hiểu biết sâu sắc lý thuyết ăn khớp bánh răng, khả năng tính toán các thông số hình học của bánh răng, phân tích sơ đồ động của máy cắt răng và tính toán các thông số điều chỉnh máy Gia công bánh răng là một công việc khó đòi hỏi phải có những máy móc thiết bị hiện đại như máy phay lăn răng, máy xọc răng, máy CNC …những dụng cụ chuyên dùng như dao phay lăn răng, dao xọc răng,… đảm bảo bánh răng chế tạo đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Ngày nay, trong quá trình sản xuất các bánh răng tiêu chuẩn và trong sản xuất loạt lớn và hàng khối người ta thường sử dụng phương pháp gia công bao hình

có tâm tích Tuy nhiên, trong thực tế nhiều khi cơ sở sản xuất có nhu cầu sản xuất bánh răng theo loại hình sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ phục vụ cho thay thế, sửa chữa nhưng không có các thiết bị, dụng cụ gia công răng theo phương pháp gia công bao hình có tâm tích hoặc có nhu cầu chế tạo các bánh răng thân khai môdun phi tiêu chuẩn, những bánh răng thân khai nghiêng có β lớn… Trong những trường hợp này, việc chế tạo bánh răng theo phương pháp trên thường không gặp nhiều khó khăn, không thích hợp Mặt khác chúng ta cũng cần phải quan tâm đến việc tiết kiệm, tận dụng tối đa nguồn thiết bị máy công cụ vạn năng sẵn có Chúng ta có thể

sử dụng các máy phay vạn năng với các dao phay đĩa môdun để gia công các bánh

răng trụ thẳng theo phương pháp chép hình hoặc gia công các bánh răng nghiêng theo phương pháp bao hình không tâm tích

Ở nước ta, các công trình nghiên cứu, cũng như các tai liệu về lý thuyết tạo hình và việc gia công bánh răng nghiêng thân khai bằng phương pháp bao hình không tâm tích chưa nhiều Chính vì vậy việc nghiên cứu lý thuyết tạo hình và việc gia công bánh răng nghiêng thân khai bằng phương pháp bao hình không tâm tích là một vấn đề cần được quan tâm

Từ đó nhằm mục đích đáp ứng yêu cầu gia công bánh răng trụ thân khai răng nghiêng có β lớn trong sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ, hoặc thay thế thì đề tài này sẽ đáp ứng được yêu cầu đó

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng trong quá trình viết đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em rất mong nhân được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và các bạn đọc để đề tài này càng hoàn thiện hơn

Xin cám ơn các thầy hướng dẫn GS- TSKH Bành Tiến Long và TS Bùi Ngọc Tuyên, cùng toàn thể các thầy, cô trong Viện Cơ khí đã tận tình

hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

m - Môdun

Z - Số răng của bánh răng

d - Vòng chia và đường kính vòng chia

h - Chiều cao răng

c - Hệ số khe hở chân răng

d1, d2 - Đường kính vòng tròn lăn

df1, df2 - Đường kính vòng tròn chân răng

d a1 , d a2 - Đường kính vòng tròn đỉnh răng

αN - Góc sau tại tiết diện pháp tuyến

dc1, dc2 - Đường kính vòng chia

Re - Là đường kính đỉnh răng

Rn - Là đường kính tại điểm cần khảo sát

i - Tỉ số truyền của bộ bánh răng

P – Bước ren của trục vít me bàn máy

S – Bước xoắn của bánh răng trụ răng nghiêng cần gia công

Tốc độ cắt khi phay bằng dao phay đĩa môđun

Bảng tra số răng gia công của dao phay bộ gồm 8 dao

Sơ đồ nguyên lý tạo đường thân khai

Sơ đồ nguyên lý tạo biên dạng mặt trụ thân khai răng thẳng bằng

phương pháp bao hình

Sơ đồ nguyên lý tạo biên dạng thân khai mặt răng bánh răng trụ

răng nghiêng bằng phương pháp bao hình

Các thông số của bánh răng trụ răng nghiêng

Phay bằng dao phay đĩa và phay ngón môđun

Sơ đồ quá trình cắt răng bằng dao phay đĩa môdun

Dao phay đĩa

Thông số hình học của dao phay đĩa môdun

Nguyên lý cắt răng trụ bằng dao phay đĩa modun

Nguyên lý phay lăn răng

Nguyên lý cắt răng

Sơ đồ phay lăn răng

Dao phay lăn dạng trục vít

Sơ đồ nguyên lý của máy phay lăn răng thông thường

Sơ đồ xọc răng

Sơ đồ nguyên lý máy xọc răng

Xọc răng

Máy phay CNC

Dao phay ngón chuôi côn

Các loại dao phay ngón chuôi côn

Mô tả chuyển động xoắn vít của một mặt helicoid

Minh họa mối quan hệ của 2 hệ trục tọa độ Oxyz và O1x1y1z1

Sơ đồ tính profin bánh răng thân khai

Biên dạng răng của bánh răng nghiêng lý thuyết

11

16

18 18

Sơ đồ xác định profile dụng cụ hình đĩa

Các tham số profin chi tiết

Đồ thị hàm θ(τ)khi a) n2>n1; b) n2<n1 ;c) n2=n1

Sơ đồ chuyển động

Sơ đồ phay bánh răng nghiêng

Sơ đồ truyền động

Sơ đồ động khi phay bánh răng trụ răng nghiêng trên máy phay vạn

năng

Cách lắp bánh răng thay thế

Các thông số và thành phần của một bánh răng trụ răng nghiêng

Dao phay môdun đĩa có môdun 5 và loại dao số 2

Bạc chặn

Thực hiện ghép cụ thể trên đồ gá

Sơ đồ nguyên lý phay

Gá phôi trên trục gá

Căn định tâm dao trùng tâm phôi

Biểu diễn các bánh răng thay thế trên máy

Cấu tạo đâu phân độ

Biên dang răng của bánh răng nghiêng lý thuyết

Thể hiện cách đo bề dày răng

Thể hiện cách đo kích thước

Thể hiện cách kiểm tra ăn khớp và tiếp xúc

Mô hình cấu tạo chung của máy CMM

Sơ đồ thiết lập hệ trục tọa độ

Profin lý thuyết của bánh răng

Tập điểm đo của profin gia công bánh răng

LỜI CAM ĐOAN 1  

LỜI NÓI ĐẦU 3  

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5  

DANH MỤC CÁC BẢNG 7  

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ 8  

Mục Lục 10  

Phần mở đầu 12  

1.Lý do chọn đề tài 12 

2 Lịch sử nghiên cứu 13 

3 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 15 

4 Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả 15 

5 Phương pháp nghiên cứu 16 

6 Dự kiến kết quả đạt được 16 

7 Cấu trúc của luận văn 16 

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BÁNH RĂNG THÂN KHAI16   1.1.Tổng quan về bánh răng thân khai 17 

1.1.1.Nguyên lý hình thành đường thân khai 17 

1.1.2 Nguyên lý hình thành mặt thân khai 19 

1.1.3 Tổng quan bánh răng trụ thân khai 20 

1.2 Các phương pháp gia công bánh răng trụ thân khai 28 

1.2.1 Phương pháp chép hình.(Form - copying method) 28 

1.2.2 Phương pháp bao hình (Generating method) 35 

CHƯƠNG 2:THIẾT KẾ CHÍNH XÁC PROFIN CỦA DAO PHAY ĐĨA MÔDUN ĐỂ GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI RĂNG NGHIÊNG 45  

2.1 Xây dựng phương trình lý thuyết của bề mặt bánh răng trụ răng nghiêng thân khai45  2.2 Thiết kế về profin của dao phay đĩa modun để gia công bánh răng nghiêng 50 

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM GIA CÔNG GẦN ĐÚNG BÁNH RĂNG TRỤ THÂN

KHAI RĂNG NGHIÊNG THEO PHƯƠNG PHÁP BAO HÌNH KHÔNG TÂM TÍCH 60 

3.1.Lý thuyết gia công bánh răng nghiêng theo phương pháp bao hình gần đúng 60 

3.1.1 Nguyên tắc hình thành rãnh xoắn khi phay bánh răng trụ răng nghiêng 60 

3.1.2 Tính bộ bánh răng thay thế 62 

3.1.3 Lắp bộ bánh răng thay thế và xoay góc nghiêng bàn máy khi phay bánh răng trụ răng nghiêng 64 

3.1.4 Xoay bàn máy 66 

3.1.5 Tính và chọn dao phay 66 

3.1.6 Tiến hành phay 67 

3.2 Thiết kế mô hình thực nghiệm 70 

3.2.1 Thiết kế bản vẽ chế tạo bánh răng nghiêng thực nghiệm 70 

3.2.2 Thực nghiệm gia công 72 

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ SAI SỐ VÀ KẾT LUẬN 80 

4.1 Xây dựng bề mặt răng lý thuyết bánh răng thực nghiệm 80 

4.1.1 Xây dựng phương trình bề mặt 80 

4.1.2 Xây dựng thuật toán và phần mềm mô phỏng bề mặt nguyên lý chi tiết 81 

4.2 Tiến hành kiểm tra đánh giá sai số 83 

4.2.1 Cách kiểm tra truyền thống 83 

4.2.2 Kiểm tra profin của bánh răng thự nghiệm bằng ứng dụng CMM 86 

4.2.3 Sơ đồ và quá trình đo 89 

4.2.4 Xử lý số liệu sau khi đo 90 

4.3 Đánh giá khi gia công bằng phương pháp này 94 

4.4 Những kết luận mới 94 

4.5 Đóng góp mới và kiến nghị của tác giả về sử dụng kết quả nghiên cứu của luận văn 94 

PHỤ LỤC 96 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 

Phần mở đầu

1.Lý do chọn đề tài

Truyền động bánh răng là loại chi tiết được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp cũng như trong các máy móc thiết bị dùng trong đời sống sinh hoạt Đăc biệt, Trong chế tạo máy, truyền động bánh răng nói chung chiêm một vị trí rất quan trọng, đóng vai trò chủ yếu trong hầu hết các máy, có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng làm việc, an toàn và tuổi thọ của máy Chúng có những ưu điểm như: kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn, tỷ số truyền không thay đổi, hiệu suất có thể đạt 0,97-0,99, tuổi thọ cao và làm việc tin cậy

Bánh răng là những chi tiết

dùng để truyền lực và chuyển

động nhờ ăn khớp mà ta thường

thấy trong các loại máy móc Sử

dụng bộ truyền bánh răng có thể

truyền được chuyển động quay

giữa các trục song song nhau,

chéo nhau hoặc cắt nhau

Có nhiều loại bộ truyền bánh răng được sử dụng trong thực tế (hình 1) Các bộ truyền bánh răng với biên dạng răng hiện nay chủ yếu sử dụng ba đường cong sau đây: đường thân khai, đường cycloid, cung tròn

Nhưng ứng dụng của bánh răng thân khai là phổ biến nhất, nó được dùng trong ôtô, máy kéo, hộp tốc độ, máy công cụ, máy nông nghiệp, máy cần cẩu , băng tải và nhiều loại thiết bị khác

Gia công bánh răng là một công việc khó vì vừa phải đảm bảo cho được các chỉ tiêu kỹ thuật vừa phải kinh tế Chọn phương pháp gia công bánh răng phụ thuộc

Hình 1 : Các bộ truyền bánh răng

vào vật liệu, độ chính xác và kết cấu của bánh răng, yêu cầu về khả năng truyền tải

và các chỉ tiêu kinh tế

Có nhiều phương pháp gia công bánh răng, trong ngành cơ khí Thông thường, trong sản xuất hàng loạt, hàng khối các bánh răng thân khai tiêu chuẩn thường sử dụng các phương pháp bao hình có tâm tích, khác với những bánh răng thân khai môđun phi tiêu chuẩn, những bánh răng thân khai nghiêng có β lớn trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ thường sử dụng các phương pháp chép hình hoặc bao hình không tâm tích

Ở nước ta, các công trình nghiên cứu, cũng như các tài liệu về lý thuyết tạo hình chính xác bề mặt răng bánh răng nghiêng thân khai theo phương pháp bao hình không tâm tích chưa nhiều Chính vì vậy việc nghiên cứu lý thuyết tạo hình chính xác bề mặt răng bánh răng nghiêng thân khai trong gia công bánh răng nghiêng thân khai bằng phương pháp bao hình không tâm tích là một vấn đề cần được quan tâm

Mặt khác, hiện nay trên địa bàn cả nước các máy phay vạn năng được sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, việc nghiên cứu công nghệ gia công gần đúng bánh răng nghiêng thân khai bằng dao phay đĩa môdun theo phương pháp bao hình không tâm tích nhằm đạt được độ chính xác và năng suất yêu cầu cũng chưa được quan tâm nghiên cứu nhiều

Vì vậy, với các lý do đã trình bày ở trên, tôi đã chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU

CHẾ TẠO BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI RĂNG NGHIÊNG THEO PHƯƠNG PHÁP BAO HÌNH KHÔNG TÂM TÍCH” để làm đề tài luận văn tốt

Về sau đã xuất hiện nhiều nhà bác học có những công trình lớn cho khoa học như Ơle, người đã xây dựng lí thuyết ăn khớp của bánh răng thân khai, Merít trong lĩnh vực bánh răng

Ở nước ta từ lâu đã biết dùng bánh răng (trong máy ép nước mía) Thời Lý, Trần đã chế tạo được máy đồng hồ đơn giản, rùa máy bơi dưới nước …

Ngày nay với sự phát triển khoa học công nghệ, các loại máy móc, thiết bị gia công ngày càng phát triển với công suất và tốc độ cao Nhiều loại máy mới xuất hiện, trình độ chế tạo tiến bộ không ngừng, kinh nghiệm và kiến thức ngày càng phong phú Máy móc, công nghệ gia công bánh răng cũng phát triển không ngừng, với nhiều phương pháp gia công cắt gọt như tiện, phay, xọc, chuốt, bào, mài…,gia công CNC, gia công áp lực, áp dụng trong nhiều loại hình sản xuất như đơn chiếc, loạt nhỏ, loạt lớn, hay hàng khối Như viện nghiên cứu cơ khí đã nghiên cứu thành công công nghệ chế tạo bánh răng tốc độ thấp cho máy công cụ, xí nghiệp cơ khí Quang Trung đã nghiên cứu, thiết kế chế tạo thành công bộ truyền động bánh răng hành tinh tích hợp trong cụm cơ cấu nâng, ngoài ra để chế tạo các chi tiết lớn có độ bền cao, đặc biệt là các bánh răng có kích thước lớn của các hộp giảm tốc, người ta phải sử dụng công nghệ rèn ép Công nghệ này đòi hỏi phải đầu tư các thiết

bị ép thuỷ lực có lực ép đến hàng chục nghìn tấn Nhưng nhóm nghiên cứu thuộc Viện nghiên cứu Cơ khí (Bộ Công nghiệp) đã thực hiện thành công công nghệ phối

hợp hàn và gia công áp lực tạo phôi chi tiết lớn chất lượng cao…

Trong thực tế nhiều khi chúng ta cần sản xuất đơn chiếc các bánh răng thay thế cho các bánh răng hư hỏng, phục vụ cho sửa chữa những thiết bị Việc đặt hàng chế tạo đơn chiếc các bánh răng, đặc biệt là các bánh răng có môdun phi tiêu chuẩn, bánh răng thân khai nghiêng có β lớn ở các nhà máy gặp nhiều khó khăn, giá thành đắt….Mặt khác nhiều cơ sở sản xuất lại không có các thiết bị gia công bánh răng chuyên dùng như máy phay lăn răng, máy xọc răng… hoặc có thiết bị nhưng lại không có dụng cụ cắt phù hợp Trong những trường hợp này có thể chế tạo bánh răng trụ răng thẳng hoặc răng nghiêng trên máy phay vạn năng có đầu phân độ Ở

Viêt nam hiện nay, các nghiên cứu về lý thuyết tạo hình cũng như công nghệ chế tạo bánh răng nghiêng theo phương pháp này còn khá hạn chế

3 .  M c đích nghiên c u c a lu n văn, đ i t ng ,  ph m vi nghiên cứu .   

* Mục đích nghiên cứu của luận văn

Đê tài nhằm các mục tiêu sau:

- Nghiên cứu tìm hiểu, tổng hợp lý thuyết tạo hình, lý thuyết ăn khớp về bánh răng trụ thân khai, thông số hình học của bộ truyền bánh răng trụ thân khai

- Phương pháp tính toán prôfin chính xác dao phay đĩa môđun để tạo hình bánh răng trụ răng nghiêng

- Thực nghiệm gia công chế tạo gần đúng bánh răng trụ thân khai răng nghiêng theo phương pháp bao hình không tâm tích

- Kiểm tra đánh giá độ chính xác của bánh răng chế tạo theo phương pháp gần đúng này bằng các dụng cụ đo truyền thống và bằng máy đo tọa độ 3 chiều

* Đối tượng và Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu về lý thuyết tạo hình chính xác bề mặt răng của bánh răng thân khai răng nghiêng theo phương pháp bao hình không tâm tích

- Nghiên cứu thực nghiệm gia công chế tạo gần đúng bánh răng trụ thân khai răng nghiêng theo phương pháp bao hình không tâm tích bằng dao phay đĩa môdun trên máy phay vạn năng

4. Tóm t t cô đ ng các lu n đi m   c   b n   và   đóng góp m i c a tác gi  

- Xây dựng được phương trình lý thuyết của bề mặt răng bánh răng trụ thân khai răng nghiêng, mô hình hóa bề mặt răng nghiêng

- Xây dựng được phương trình lý thuyết của profin dao phay đĩa môdun gia công chính xác bánh răng nghiêng

- Thực nghiệm gia công gần đúng bánh răng trụ thân khai răng nghiêng theo phương pháp bao hình không tâm tích

- Kiểm tra đánh giá sai số theo phương pháp truyền thống và bằng máy đo tọa độ 3 chiều

* Đóng góp mới của tác giả

- Xây dựng phương trình lý thuyết bề mặt răng bánh răng trụ thân khai răng nghiêng, mô hình hóa bề mặt răng nghiêng

- Thiết kế chính xác profin dao phay đĩa môdun khi gia công bánh răng nghiêng theo phương pháp bao hình không tâm tích

- Thực nghiêm gia công gần đúng bánh răng nghiêng trên máy phay vạn năng và kiểm tra đánh giá sai số profin răng bằng máy đo tọa độ 3 chiều (CMM)

5.  Ph ng pháp   nghiên   c u  

Kết hợp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm

6. D  ki n k t qu  đ t đ c 

- Xây dựng được phương trình bề mặt của bánh răng trụ thân khai răng nghiêng

- Đề xuất phương pháp thiết kế chính xác profin dao phay đĩa môdun gia công bánh răng nghiêng theo phương pháp bao hình không tâm tích

- Thiết lập quy trình thưc hiện gia công gần đúng bánh răng trụ thân khai răng nghiêng theo phương pháp bao hình không tâm tích

- Đề xuất phương pháp kiểm tra đánh giá sai số bằng máy đo tọa độ CMM

7. Cấu trúc của luận văn 

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn bao gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về cơ sở lý thuyết của bánh răng thân khai

Chương 2: Xây dựng phương trình lý thuyết của bề mặt bánh răng trụ thân khai Chương 3: Thực nghiệm gia công gần đúng bánh răng trụ thân khai răng nghiêng

theo phương pháp bao hình không tâm tích

Chương 4: Kết quả kiểm tra đánh giá sai số và kết luận

CH NG 1: C  S  LÝ THUYẾT BÁNH RĂNG THÂN KHAI 

1.1. Tổng quan về bánh răng thân khai 

1.1.1.Gi i thi u v  đ ng thân khai 

a Nguyên lý hình thành đường thân khai

Cho một đường thẳng ∆ lăn không trượt trên đường tròn (O,r0), khi đó quĩ đạo của một một điểm M bất kì trên đường thẳng ∆ chính là một đường thân khai.(Hình 1.1)

Hình 1.1 : Sơ đồ nguyên lý hình thành đường thân khai

b Tính chất đường thân khai

Gọi M là một điểm trên đường thân khai, M0 là chân của đường thân khai này trên vòng tròn cơ sở và N là tiếp điểm của vòng tròn cơ sở với đường tiếp tuyến của nó kẻ từ điểm M, ta có: NM0 = NM

Các đường thân khai của một vòng tròn cơ sở là các đường cách đều nhau theo phương pháp tuyến Thật vậy, nếu gọi M, M' là hai điểm trên đường thẳng ∆ , khi cho ∆ lăn không trượt trên đường tròn (O,r0), ta luôn có : M0M’o = MM’

Pháp tuyến của đường thân khai là tiếp tuyến của vòng tròn cơ sở, còn tâm cong của đường thân khai luôn nằm trên vòng tròn cơ sở Trong hình vẽ trên, tiếp điểm N giữa vòng tròn cơ sở và đường thẳng ∆ là tâm cong của đường thân khai tại điểm M

N O

θ

αα

c Đặc điểm của đường thân khai

Trong ăn khớp của hai profin thân khai của cặp bánh răng, các tiếp điểm tiếp xúc nằm trên đường ăn khớp, có nghĩa là đường pháp tuyến chung cho cạnh răng thân khai tại bất kì vị trí tiếp xúc nào đều đi qua một điểm cố định trên tiếp tuyến với vòng tròn cơ sở của bánh răng Đường thân khai được dùng để làm biên dạng răng của bánh răng sẽ đảm bảo tỉ số truyền cố định

d Phương trình của đường thân khai

Phươngtrình đường thân khai cần thiết cho việc nghiên cứu chế độ ăn khớp của bánh răng và ta sẽ dùng hệ toạ độ cực để biểu diễn đường thân khai

Ta lấy tâm O của vòng tròn cơ sở làm gốc toạ độ và cho trục Ox đi qua điểm M0 là chân đường thân khai trên vòng tròn cơ sở

Khi đó điểm M (hình 1.1) bất kì trên dường thân khai được xác định bằng toạ độ là bán kính véctơ rx và góc toạ độ θX

Với α là góc giữa bán kính vectơ rX và bán kính r0, nối tâm của vòng tròn cơ

sở và tâm đường thân khai tại M Góc α cũng là góc giữa pháp tuyến của đường thân khai tại M và vận tốc của điểm M khi vòng tròn cơ sở quay quanh O Do đó,

=

Mặt khác, do tính chất của đường thân khai :

NM0=NM

0 0

0

r

NM r

Từ đó, ta có phương trình đường thân khai như sau :

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý tạo mặt trụ thân khai

- Cho đường thân khai ab (hình 1.2) thuộc mặt phẳng xoy chuyển động tịnh tiến dọc truc z với vận tốc v sẽ hình thành mặt trụ thân khai và tạo ra mặt răng của bánh răng trụ thân khai răng thẳng

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý tạo mặt xoắn vít thân khai

- Cho đường thân khai ab (hình 1.3) thuộc mặt phẳng xoy chuyển động vít dọc trục

z ( phối hợp chuyển động tịnh tiến đều dọc trục z với vận tốc vr và quay đều xung

quanh trục z với vận tốc ω) tao ra mặt xoắn vít thân khai và hình thành mặt răng bánh răng trụ thân khai răng nghiêng

1.1.3 Tổng quan bánh răng trụ   thân   khai 

a Giới thiệu bánh răng trụ thân khai

- Bánh răng trụ thân khai là loại chi tiết máy được sử dụng rộng rãi trong các

nghành công nghiệp, nông nghiệp, trong đời sống sinh hoạt của con người…

- Tác dụng của bánh răng trụ thân khai dùng để truyền chuyển động, mô men xoắn giữa các trục song song với tỉ số xác định nhờ sự ăn khớp của các răng trên các bánh răng

- Ưu nhược điểm

+ Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn

+ Tỉ số truyền không thay đổi

+ Hiệu suất cao, có thể đạt 0,97-0,99

+ Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy, chắc chắn

+ Làm việc trong phạm vi công suất, tốc độ và tỉ số truyền khá rộng

Tuy nhiên truyền động bánh răng có các nhược điểm sau:

+ Chế tạo tương đối phức tạp

+ Đòi hỏi độ chính xác cao

+ Có nhiều tiếng ồn khi làm việc với vận tốc lớn

+ Chịu va đập kém

Truyền động bánh răng được dùng rất nhiều trong các máy, từ những đồng hồ, khí cụ cho đến các máy hạng nặng, có thể truyền công suất từ nhỏ đến lớn (300MW), vận tốc có thể từ thấp đến rất cao (200m/s)

b Bánh răng trụ thân khai răng thẳng

Bánh răng trụ thân khai răng thẳng nhằm thực hiện truyền chuyển động, mômen xoắn giữa các trục song song với tỉ số xác định

Bánh răng trụ răng thẳng dễ chế tạo, frôpin răng thẳng là một đường cong thân khai

* Các thông số hình học cơ bản của bánh răng trụ thân khai

Bộ truyền bánh răng trụ được đặc trưng bởi các thông số chính sau đây (hình 1.4 đối với bánh nhỏ dùng chỉ số “1”, đối với bánh lớn dùng chỉ số “2”):

- Môdun m (môdun ăn khớp) là thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng

a,

Hình 1.4 : Các thông số bánh răng

Môdun m là tỉ số giữa bước răng t với số π, nghĩa là m =

π

t

Môdul m là thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng, hầu hết các kích thước của bánh răng đều có thể được tính theo môdun m Trị số của môdun được tiêu chuẩn hoá từ 1 đến 12mm theo 2 dãy sau:

Dãy 1 (ưu tiên) : 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 8 ; 10 ; 12

1

Z

Z

n n =

- Bước răng trên vòng chia t

- Chiều dài răng b

hình và đường trung bình của thanh răng Hệ số dịch chỉnh dao ξ được quy ước có giá trị âm khi đường trung bình cắt vòng chia và có giá trị dương khi đường trung

bình nằm ngoài vòng chia Trong tính toán, thay vì dùng độ dịch dao, ta dùng hệ số dịch dao x theo công thức sau: x =ξ /m

- Khoảng cách trục aw: là khoảng cách giữa hai trục lắp bánh răng

aw=

2

) (Z1+Z2 m

- Chiều cao răng h=2,25m

- Chiều cao đỉnh răng hd: hd=m

- Chiều cao chân răng hc=1,25m

Tiêu chuẩn quy định góc profin của thanh răng sinh là α=20o

Góc áp lực trên vòng chia là thông số cơ bản đặc trưng cho hình dạng profin thân khai răng Trong quá trình hình thành cạnh răng thân khai bằng thanh răng, góc giữa đường pháp tuyến chung của các cạnh thanh răng và cạnh răng bánh răng với đường chia gọi là góc áp lực trên vòng chia

Góc áp lực trên vòng chia α cũng chính là góc ăn khớp trong quá trình Chình thành bánh răng thân khai bằng thanh răng hình thang

Đối với bánh răng dịch chỉnh có góc ăn khớp khác với góc sinh của thanh răng

C Bánh răng trụ thân khai răng nghiêng

™ Khái niệm, công dụng, ưu nhược điểm bánh răng trụ răng nghiêng

Bánh răng trụ răng nghiêng là một chi tiết máy có phương của răng nghiêng

so với đường sinh của mặt trụ một gócβ , dùng để truyền chuyển động quay giữa

hai trục song song quay ngược chiều

• So với bánh răng trụ răng thẳng bánh răng trụ răng nghiêng có những ưu điểm là :

- Truyền động êm hơn, không va đập ồn ào vì răng trước chưa ra khỏi thì răng sau đã vào khớp ( lúc nào cũng có vài răng ăn khớp)

- Chiều dài chân răng lớn hơn nên bền hơn

- Truyền được mô men, công suất và vận tốc lớn hơn bánh răng thẳng cùng môđun

• Nhược điểm chính của bánh răng nghiêng là:

- Ma sát nhiều

- Phát sinh lực chiêu trục, có khuynh hướng đẩy bánh răng theo chiều dọc trục về phía này hoặc phía kia tuy theo chiều xoắn và chiều quay

- Việc chế tạo lại khó khăn hơn bánh răng trụ răng thẳng

™ Các yêu cầu kỹ thuật và điều kiện kỹ thuật của một bánh răng trụ răng

nghiêng

¾ Các yêu câu kỹ thuật:

- Răng có độ bền mỏi tốt

- Răng có độ cứng cao, chống mòn tốt

- Truyền động ổn định, không gây ồn

- Hiệu suất truyền động lớn, năng suất cao

¾ Các điều kiện kỹ thuật khi phay bánh răng trụ răng nghiêng

- Kích thước của các thành phần cơ bản của một bánh răng trụ răng nghiêng, hoặc hai bánh răng trụ răng nghiêng khi ăn khớp

- Số răng đúng, đều, cân, cân tâm, góc nghiêng và bước xoắn đúng theo thiết kế

- Độ nhám đạt cấp 8- đến cấp 11 tức là Ra= 0,63-0,08µ m

™ Các thông số hình học cơ bản của bánh răng trụ thân khai răng nghiêng Bánh răng nghiêng nếu được trải phẳng (khai triển) sẽ tạo với đường trục của bánh răng một góc β ( gọi là góc xoắn ) Do đó, hình dạng, bước răng và chiều dày răng xét ở mặt đầu bánh răng sẽ khác khi xét ở mặt cắt thẳng góc với từng răng (mặt pháp tuyến )

n m

⇒ d = ms.Z = mn.Z/cos β

Modun m là thông số đặc trưng cho kích thước của răng, hầu hết các kích thước của bánh răng đều có thể được tính theo môdul m Trị số của m = mn được tiêu chuẩn hoá từ 1 đến 12mm theo 2 dãy nhu đối với bánh răng trụ răng thẳng

- Vòng chia và đường kính vòng chia

Vòng chia và đường kính vòng chia là những đường lăn trong quá trình tạo bánh răng thân khai bằng thanh răng sinh

Hình 1.5: Các thông số của một bánh răng trụ răng nghiêng

Công thức tính vòng chia : dc=ms.Z=

βcos

Tiêu chuẩn quy định góc profin của thanh răng sinh là α=20o

Góc áp lực trên vòng chia là thông số cơ bản đặc trưng cho hình dạng profin thân khai răng Trong quá trình hình thành cạnh răng thân khai bằng thanh răng, góc giữa đường pháp tuyến chung của các cạnh thanh răng và cạnh răng bánh răng với đường chia gọi là góc áp lực trên vòng chia

Góc áp lực trên vòng chia α cũng chính là góc ăn khớp trong quá trình hình Cthành bánh răng thân khai bằng thanh răng hình thang

Đối với bánh răng dịch chỉnh góc có góc ăn khớp khác với góc sinh của thanh răng

- Số răng Z, chiều rộng bánh răng B

Khi gia công bánh răng, các lưỡi cắt của dụng cụ hình thành biên dạng răng Chuyển động tạo hình được tạo nên khi đường lăn của thanh răng sinh lăn không trượt với vòng tròn lăn của phôi bánh răng

Nếu đường chia của thanh răng sinh trùng với đường lăn ta cắt được bánh răng chuẩn Nếu hai đường này lệch nhau, ta cắt được bánh răng dịch chỉnh Bánh răng có thể dịch chỉnh dương hay âm Hệ số dịch chỉnh ξ càng tăng thì chiều dày đáy răng càng tăng và bán kính cong prôfin làm việc của răng tăng lên, mặt khác bán kính góc lượn chân răng giảm xuống, làm tập trung ứng suất tại đây Do đó khi thay đổi trị số ξ sẽ có ảnh hưởng lớn đến hình học của sự ăn khớp và khả năng tải của các bánh răng

Nếu thanh răng vuông góc với đường trục của phôi bánh răng, ta cắt được bánh răng trụ răng thẳng Nếu thanh răng lệch với phương vuông góc một gócβ , ta cắt được bánh răng trụ răng nghiêng vàβ được gọi là góc nghiêng của răng Gócβ thường được lấy trong khoảng (80…200)

- Hệ số chiều cao đỉnh răng hd, hệ số này quyết định răng cao hay thấp Chiều cao của răng thường lấy h = 2,25 hd =2,25.mn Các bánh răng tiêu chuẩn có hd = 1

- Hệ số khe hở chân răng c, hệ số này quyết định khe hở giữa vòng đỉnh và vòng trong chân răng của bánh răng ăn khớp với nó Cân có khe hở này để hai bánh răng không bị chen nhau Thông thường lấy c = 0,25.mn

- Đường kính vòng tròn lăn d1 và d2 (mm), có quan hệ d1=dc1; d2=dc2 (trong trường hợp bánh răng không dịch chỉnh)

- Đường kính vòng tròn chân răng df1 và df2 (mm) df = dc- 2mn-2c

) ( + 2 =

β n

m Z

Z ,5.(Z1+Z2).ms

- Hệ số trùng khớp ɛα Giá trị của ɛα cho biết khả năng có nhiều nhất bao nhiêu đôi răng cùng ăn khớp và ít nhất có mấy đôi răng cùng ăn khớp Hệ só trùng khớp được tính: ɛα=AE/Pb, Trong đó AE là chiều dài của đoạn ăn khớp thực Các cặp bánh răng thường dùng có ɛα ≥ 1,1

- Diện tích cắt luôn thay đổi theo từng răng và có nhiều răng cùng tham gia cắt Do

đó, lực cắt lớn và luôn thay đổi

- Tốc độ cắt thay đổi theo từng điểm trên lưỡi cắt

- Lưỡi cắt có biên dạng phức tạp, các chuyển động trong quá trình cắt cũng rất phức tạp nên các thông số hình học của dao trong quá trình cắt thường không đạt trị số hợp lý

- Dao đòi hỏi phải có độ chính xác cao, đắt tiền, tuổi bền lớn

1.2.1. Ph ng pháp chép hình.(Form ­ copying method)   

1.2.1.1. Khái niệm về phương pháp chép hình

- Phương pháp chép hình là phương pháp cắt răng mà dụng cụ cắt có biên dạng lưỡi cắt là rãnh răng cần gia công Quá trình cắt răng không liên tục, khi cắt thì cắt từng rãnh răng một, sau đó phân độ để gia công tiếp rãnh răng khác Dụng cụ cắt là dao phay ngón môđun và dao phay đĩa môđun có cùng prôfin với rãnh răng gia công

- Sử dụng dao phay đĩa hoặc ngón môdun có biên dạng thân khai để cắt phần rãnh răng trên phôi tạo nên biên dạng thân khai của răng

1.2.1.2 Ưu nhược điểm và phương pháp sử dụng

- Ưu điểm:

+ Ưu điểm của phương pháp này là nguyên lý cắt đơn giản

+ Việc cắt bánh răng được thực hiện trên máy vạn năng

+ Với m ≥ 10; phương pháp này chiếm ưu thế

- Nhược điểm:

+ Năng xuất thấp

+ Những độ chính xác biên dạng của bánh răng được cắt phụ thuộc nhiều vào độ chính xác biên dạng dao do đó độ chính xác thấp (trừ chuốt răng) + Khi gia công cần phải có bộ dao cho mỗi loại môđun thường là 8,15 hoặc

26 dao

- Phạm vi sử dụng:

+ Gia công bánh răng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ những bộ truyền có

độ chính xác thấp hoặc sửa chữa, ngoài ra còn được sử dụng để gia công thô các bánh răng có môđun lớn

+ Gia công bánh răng có với m ≥ 10

+ Gia công bánh răng chữ V không có rãnh thoát dao

Hình1.6: Phay bằng dao phay đĩa và phay ngón môđun

1.2.1.3 Các phương pháp gia công chép hình

a Cắt răng bằng dao phay đĩa môdun

Hình 1.7 Sơ đồ quá trình cắt răng bằng dao phay đĩa môdun

Hình 1.7 là sơ đồ quá trình cắt răng bằng dao phay đĩa môdun Dao phay được lắp trên trục chính của máy phay có chuyển động quay tạo ra tốc độ cắt V Phôi được gá trên đầu phân độ và đầu phân độ được lắp trên bàn máy có các chuyển động: chuyển động dọc bánh răng để cắt hết chiều dày bánh răng; chuyển động thẳng đứng S để cắt hết chiều sâu rãnh răng, đầu phân độ quay đi một góc

Sai số của phương pháp gia công này sinh ra là do độ không chính xác của đầu phân độ, của dao và của máy Muốn đảm bảo độ chính xác của profin răng đáng

lý ra cứ ứng với một môdun m, một số răng Z của bánh răng gia công cần một dao cắt Nhưng như vậy cần 1 số lượng dao phay quá lớn để gia công cho mọi môdun ứng với số răng của bánh răng từ Zmin đên Z max. Vì vậy người ta chế tạo các dao phay môdun thành bộ 8 dao, 15 hoặc 26 dao các bộ dao được gọi tên theo môdun, còn trong một bộ dao số hiệu dao được ghi từ 1 đến số lượng dao có trong bộ ấy

Dao phay đĩa

ph

mỗi dao trong bộ đó chỉ cắt được một vài bánh răng nhất định, nên độ chính xác gia công răng bằng dao phay môdun thấp Ví dụ với bộ dao số 8 ta có bảng sau:

Trong đó: Zgc: là số răng của bánh răng cần gia công

β: là góc nghiêng của răng

Như vậy ta thấy dao số 5 có thể gia công được các bánh răng Z = 26 đến 34

Mặt khác do phải phân độ để cắt từng răng một, do hình dạng của lưỡi cắt khó chọn được chế độ cắt hợp lý nên năng suất thấp Tóm lại cắt răng bằng dao phay đĩa môdun có độ chính xác bánh răng và năng suất cắt thấp, nhưng quá trình cắt lại được thực hiện trên máy phay vạn năng nên phương pháp này vẫn được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí không chuyên sản xuất bánh răng và trong công nghiệp sửa chữa, sử dụng để gia công các bánh răng có môđun lớn

Kết cấu dao phay đĩa môđun. Do thực chất là dao phay định hình có răng hớt lưng, profin răng tương ứng với profin rãnh răng cần cắt Dao có thể chế tạo liền hoặc gộp Đáy rãnh có thể thẳng hoặc có phần gấp khúc Phần gấp khúc làm tăng độ bền dao nhưng việc mài sắc mặt trước phức tạp hơn Dao có dạng đĩa (hình 1.8), có

lỗ lắp trên trục dao và có rãnh then để truyền mômen xoắn Hai đầu được gia công chính xác đảm bảo độ song song với nhau và vuông góc với đường tâm lỗ Độ đảo hướng tâm của các răng không được vượt quá 0,05 mm/toàn bộ chu vi

gc

Hình 1.8: Dao phay đĩa

Mặt sau định hình của răng được tạo thành bằng cách dựng dao tiện để hớt lưng răng Trị số góc sau trên đỉnh răng khoảng 120

Sau khi nhiệt luyện, người ta phải mài lại mặt sau dao phay Người ta tiến hành mài theo phương hướng kính với dao phay tinh và mài với γ = 8 ÷150 đối với dao phay thô

Trên mặt đầu dao phay, nhà sản xuất ghi các thông số của dao như: môđun,

số hiệu dao và góc profin (góc áp lực của bánh răng)

Thông số hình học của dao phay đĩa môđun:

- Góc trước γ = 0 với dao phay tinh, γ = 8 ÷ 100 với dao phay thô

- Góc sau tại tiết diện pháp tuyến αN: αN Re tgαb.sinϕ

Rn

- αb :là góc sau ở đỉnh răng, thường bằng khoảng 120

Hình 1.9 thông số hình học của dao phay đĩa môdun

Re : là đường kính đỉnh răng

Rn : là đường kính tại điểm cần khảo sát

ϕ : là góc nghiêng của đường tiếp tuyến với profin tại điểm đang khảo sát Thông thường αN = 1020’ ÷ 2030’ Độ mòn dao cho phép hs được xác định trên mặt sau, khi gia công thô hs = 0,8 ÷ 1mm, khi gia công tinh hs = 0,25 ÷0,3mm Những yếu tố cắt khi gia công răng bằng dao phay đĩa môdun nhu lực cắt, tốc độ cắt có thể tính như khi phay bằng dao phay đĩa định hình có profin tương tự Dao phay đĩa môdun tiêu chuẩn bằng thép gió được tính tốc độ chạy dao phút Sph theo công thức thực nghiệm sau:

Sph = mm ph

m

C s

/ 5 , 0

m - môdun của bánh răng gia công

Cs – hệ số phụ thuộc vào tính chất của vật liệu gia công và cho trong bảng sau:

Bảng 1.1: Hệ số ảnh hưởng của vật liệu gia công khác nhau tới lượng chạy

Bảng 1.2: Tốc độ cắt khi phay bằng dao phay đĩa môđun

Vật liệu dao Tính chất

gia công

Tốc độ cắt V (m/phút) Vật liệu gia công

b Dao phay ngón môdun

Cắt răng bằng phương pháp này tương tự như phương pháp gia công bánh răng bằng dao phay đĩa môdun đã trình bày ở phần trên

Theo phương pháp này thì cắt từng rãnh răng, sau đó phân độ đi một góc

3600 /Z (Z là số răng) cho đến rãnh răng cuối cùng Dụng cụ cắt có profin giống như

profin của rãnh răng Phương pháp này được dùng trên các máy phay vạn năng có trang bị đầu chia độ Khi gia công phôi (chi tiết gia công) được gá trên đầu chia độ, đầu chia độ được đặt trên bàn máy và được điều chỉnh ở độ cao sao cho rãnh răng

có chiều sâu yêu cầu

Khi phay bánh răng trụ răng thẳng, dao

và chi tiết gia công có vị trí tương đối như hình

vẽ Để cắt hết chiều dày của bánh răng, bàn

máy mang đầu chia độ cùng chi tiết phải thực

hiện chạy dao dọc trục bánh răng

Phương pháp gia công bánh răng bằng loại dao phay định hình này được sử dụng nhiều trên máy phay vạn năng có trang bị đầu phân độ

Hình 1.10: nguyên lý gia công bánh răng bằng dao phay ngón môdun

Khi gia công, chi tiết được gá vào ụ phân độ, dao được gá sao cho mặt đầu của dao phay ngón trùng với đường sinh cao nhất của chi tiết Sau đó, điều chỉnh dao ở độ cao sao cho rãnh răng có chiều sâu theo yêu cầu (tùy theo môđun răng gia công) Tiến hành gia công, gia công xong một răng thì dùng đầu phân độ để quay chi tiết một góc 360o/Z (với Z là số răng cần gia công) rồi tiếp tục gia công răng tiếp theo, cứ thế cho đến hết

Khi cắt răng theo phương pháp này, thường có các chuyển động sau:

+ Chuyển động cắt chính- do dao đảm nhận

+ Chuyển động phân độ của phôi

+ Chuyển động chạy dao – do dao hoặc phôi đảm nhận

+ Chuyển động để cắt hết chiều sâu rãnh răng cần gia công

1.2.2 Phương pháp bao hình (Generating method)

1.2.2.1 Khái niệm phương pháp bao hình

Phương pháp bao hình là phương pháp cắt răng mà dụng cụ cắt không cần

có biên dạng lưỡi cắt là rãnh răng Quá trình cắt răng diễn ra liên tục, khi cắt dụng

cụ cắt sẽ lăn tương đối trên vành của bánh răng gia công và khi đó quỹ tích các đường bao của dụng cụ cắt là prôfin thân khai của răng bánh răng gia công Như vậy, lưỡi cắt chính của dao có thể giống và không giống biên dạng răng của bánh răng gia công Dao thường dùng để gia công bánh răng là dao phay trục vít, dao xọc răng, dao bào răng Phương pháp bao hình là phương pháp gia công mà kết quả của hai chuyển động tương đối ăn khớp với nhau tạo thành biên dạng của răng cần gia công Các hình thức ăn khớp cụ thể là: bánh răng với bánh răng, bánh răng với thanh răng (thường sử dụng dao phay lăn răng), trục vít với bánh răng trong đó dụng cụ cắt là bánh răng, thanh răng (hoặc dao phay lăn răng) hoặc trục vít

Tương tự như tạo biên dạng cam bằng phương pháp bao hình Biên dạng răng thân khai của bánh răng được cắt là đường bao các vị trí liên tiếp của biên dạng đối tiếp trên dao – thường là dao thanh răng)

1.2.2.2 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng

- Ưu điểm:

+ Là dùng một dao có thể gia công được các bánh răng có cùng môđun, mặt khác khi gia công cắt gọt liên tục, cắt tất cả các răng đồng thời nên năng suất cao

+ Quá trình gia công đồng thời thực hiện chia răng lên không có sai số tích lũy nên độ chính xác cao hơn phương pháp chép hình

+ Chất lượng không phụ thuộc vào số răng

- Nhược điểm:

+ Chi phí dao và máy đắt

+ Tính toán điều chỉnh máy phức tạp

Trong thực tế có thể kết hợp cả hai phương pháp để gia công trong đó gia công thô bằng phương pháp chép hình còn gia công tinh bằng phương pháp bao hình để nâng cao độ chính xác

1.2.2.3 Các phương pháp gia công bao hình

a Nguyên lý bao hình có tâm tích

* Gia công bằng dao phay lăn răng

Lăn răng là quá trình gia công thực hiện trên máy lăn răng chuyên dùng, sử dụng dụng cụ cắt là dao phay lăn răng Lăn răng dựa trên nguyên lý sự ăn khớp của bánh răng với thanh răng Trong đó dao phay lăn răng đóng vai trò thanh răng, khi gia công bằng dao thanh răng dao có chuyển động tịnh tiến khi đó kích thước dao sẽ

là khó chế tạo chính xác, đồng thời làm tăng kích thước máy Do đó, khi gia công bằng dao phay lăn răng để tạo ra chuyển động tịnh tiến của thanh răng, các răng cắt của dao phay lăn răng được bố trí trên đường xoắn vít Vi vậy, quá trình chuyển động quay trên của dao có thể được coi là chuyển động tịnh tiến của thanh răng

Hình 1.13: Nguyên lý cắt răng

a Cắt bằng dao phay thanh răng; b Cắt bằng dao phay lăn răng

Dao phay lăn răng hình 1.13 là một trục vít được làm thành dụng cụ cắt bằng cách xẻ các rãnh dọc thoát phoi theo đường xoắn vít, thẳng góc với đường vít của trục vít và được hớt lưng các răng Những dao phay này dùng để cắt bánh răng

thẳng, răng nghiêng và bánh vít

Khi phay lăn răng, dao phay và chi tiết gia công ăn khớp với nhau theo mặt xoắn vít Hình 1.14 là sơ đồ nguyên lý của máy phay lăn răng thông thường Khi cắt răng theo phương pháp này, thường có các chuyển động sau:

+ Chuyển động để cắt hết chiều sâu rãnh răng cần gia công

Trục chính của dao phay 8 quay với tốc độ góc cố định ω1 (hình1.16) Số vòng quay n0 của dao phay được chọn nhờ chạc bánh răng hoặc hộp tốc độ 5 Bàn máy 9 quay với tốc độ góc ω2 nhờ bộ truyền trục vít - bánh vít 10 và chạc bánh răng chia độ 3 đảm bảo cho dao phay và chi tiết gia công ăn khớp bao hình liên tục Nhờ trục vít 6, giá đỡ dao 7 dịch chuyển dọc trục phôi bánh răng để thực hiện chạy dao hướng trục Dso của dao phay Lượng chạy dao này được tính toán nhờ hộp chạy dao

1

Khi cắt răng nghiêng thì trong quá trình chạy dao hướng trục phôi cùng bàn máy 9 nhờ chạc vi sai 4 và bộ truyền bánh vít - trục vít 10 quay thêm góc ω3 tương ứng với góc nghiêng β của răng Xích động học vi sai được điều chỉnh bằng chạc vi sai 2 (khi gia công răng thẳng chạc vi sai 4 được ngắt)

Hình 1.14: Sơ đồ phay lăn răng Hình 1.15: dao phay lăn dạng trục vít

Máy có thể gia công được răng nghiêng, răng thẳng bằng các phương pháp phay thuận và phay nghịch với cách ăn dao hướng kính hoặc hướng trục trong một bước hoặc nhiều bước

Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý của máy phay lăn răng thông thường Trong thực tế, máy phay lăn răng có trục thẳng đứng được dùng rộng dãi nhất Đặc điểm của các máy này là chúng có trụ đứng ở phía sau để lắp mũi tâm, còn trên các máy cỡ lớn có lắp thêm cơ cấu tháo lắp bàn quay dẫn hướng và lỗ lớn trên bàn máy để gia công trục răng dài Các máy phay lăn răng có trục dao nằm ngang dùng để gia công trục răng và bánh răng có lỗ với số răng nhỏ

Các máy phay lăn răng hiện đại được lắp giá dao mà trên đó có cài dao cùng dao phay dịch chuyển liên tục hoặc theo chu kì dọc trục của dao Khi dao dịch chuyển dọc trục của nó, vị trí của các điểm tiếp xúc của các lưỡi cắt với các răng gia công thay đổi, do đó tuổi bền dao và năng suất gia công tăng lên Người ta dùng phương pháp dịch dao bằng tay và hai phương pháp dịch dao tự động là dịch dao theo bước (chu kỳ) và dịch dao liên tục ( theo đường chéo)

b Gia công bằng dao xọc răng

Phương pháp xọc răng được dùng chủ yếu để gia công các vành răng hở (có chỗ thoát dao) Phương pháp này có ưu điểm là độ góc cạnh nhỏ của profin thân

khai của các bánh răng có số răng ít Khi xọc răng thì bánh răng gia công ăn khớp với dao xọc 1( hình 1-17) Các máy xọc răng được chế tạo chủ yếu có trục gá phôi thẳng đứng Đối với các máy có kích thước trung bình thường khoảng cách tâm (giữa tâm dao và tâm bánh răng gia công) được thay đổi nhờ dịch chuyển của giá dao, còn đối với các máy cỡ lớn thể nhờ dịch chuyển của bàn máy

Khi cắt răng nghiêng, dao xọc ngoài chuyển động tịnh tiến dọc trục phôi với tốc độ V1, còn có thêm chuyển động quay ω3 tương ứng với góc nghiêng của răng Chuyển động quay ω3 được thực hiện nhờ cơ cấu dẫn hướng xoắn vít 8 nối trục dao với cơ cấu truyền động trục vít - bánh vít (hình 1.18) Hướng của cơ cấu dẫn hướng xoắn vít và răng dao phải ngược với hướng của răng gia công Hành trình của cơ cấu xoắn vít phải bằng hành trình của răng dao xọc

Hình 1.17: Sơ đồ xọc rănga) xọc răng thẳng; b)xọc răng nghiêng; 1, dao xọc; 2, bánh răng