5. Nội dung nghiên cứu
2.6.2. Các vấn đề về dao phay bao hình
- Dao phay bao hình được thiết kế chế tạo trên cơ sở thanh răng cầu nhằm tạo ra nhiều lưỡi cắt. Biên dạng của mổi răng dao là biên dạng sinh của thanh răng, vì vậy rất thuận tiện cho việc thiết kế chế tạo. Tuy nhiên dao phay này là dao phay nhiều lưỡi cắt nên việc thiết kế và chế tạo khó khăn hơn dao phay định hình.
- Nếu sữ dụng dao phay bao hình để gia công sẽ cho năng suất cao và độ chính xác tương đối cao do quá trình hình thành biên dạng răng là bao hình và chuyển động phân độ là liên tục.
- Trong thực tế chưa có nghiên cứu thiết kế và chế tạo dao phay bánh răng cầu một cách đầy đủ. Để đơn giản cho việc thiết kế dao phay, đề xuất thiết kế dao phay răng ghép để gia công bánh răng cầu và đây là hướng phát triển của đề tài.
2.6.3. Các vấn đề về máy:
Hiện nay trên thế giới chưa có máy phay bánh răng cầu theo phương pháp bao hình. Qua đề xuất ở trên thì cấu trúc của máy khá phức tạp. Vì vậy phải có các nghiên cứu đầy đủ để chế tạo máy phay bao hình bánh răng cầu. Máy này sẽ cho năng suất và độ chính xác cao. Đây là yêu cầu cần thiết vì cơ cấu bánh răng cầu ngày càng được sữ dụng phổ biến.
Cơ cấu truyền động bánh răng cầu là cơ cấu mới được phát triển và hoàn thiện về mô hình truyền động. Vì vậy, trong thực tế việc chế tạo cơ cấu vẫn chưa có các công bố đầy đủ về công nghệ chế tạo cơ cấu. Với các kết quả đã công bố gần đây (Tài liệu tham khảo[1]...[7]) thì cơ cấu có thể chế tạo bằng phương pháp chép hình hoặc phương pháp điều khiển biên dạng trên các máy CNC. Theo công bố trên bài báo “On grinding manufacture technique and tooth contact and stress analysis of ring-involute spherical gears” (Tài liệu tham khảo [8] ) nhóm nghiên cứu của tác giả “Li Ting, Pan Cunyun” đang nghiên cứu thiết kế máy mài bánh răng cầu bằng đá mài có dạng thanh răng sinh của bánh răng cầu. Vấn đề đặt ra là tìm các giải pháp công nghệ để chế tạo bánh răng cầu cho năng suất cao hơn so với phương pháp mài dùng trong chế tạo bánh răng cầu trước khi nhiệt luyện.
- Tác giả đã đưa ra một số giải pháp gia công bánh răng cầu theo phương pháp chép hình và phương pháp bao hình cũng như cấu trúc động học của máy nhằm làm cơ sở cho việc lựa chọn giải pháp công nghệ phù hợp với điều kiện sản xuất cơ cấu bánh răng cầu theo yêu cầu kỹ thuật.
- Qua đề xuất các giải pháp hình thành cấu trúc động học máy cho thấy việc gia công bánh răng cầu bằng phương pháp tiện bao hình có khã năng đạt được độ chính xác hình học cao. Động học tạo hình trên máy tương đối đơn giản. Dao tiện bao hình có kết cấu không phức tạp. Tiện bao hình cơ cấu bánh răng cầu là một giải pháp khã thi với hiệu quả cao.
Chương 3: MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC MÁY MÀI BAO HÌNH BÁNH RĂNG CẦU
Bánh răng cầu được gia công bằng các phương pháp chép hình có độ chính xác và chất lượng bề mặt chưa cao nên trong một số lĩnh vực bánh răng cầu không được ứng dụng. Vì vậy, việc thiết kế chế tạo đá mài và máy mài bánh răng cầu để cải tiến độ chính xác và chất lượng bề mặt của bánh răng cầu là rất cần thiết.
Lý thuyết chế tạo máy mài và đá mài là dựa trên nguyên lý ăn khớp của thanh răng cầu và bánh răng cầu. Sự hình thành của thanh răng cầu tương tự như sự hình thành thanh răng của bánh răng trụ. Khi số răng của bánh răng cầu là vô cùng, thì bán kính của các hình cầu tương ứng với nó cũng là vô cùng, và bánh răng cầu trở thành đĩa thanh răng cầu.
Hình 3.1a cho thấy sự ăn khớp của bánh răng cầu và thanh răng cầu, và hình 3.1b là hình cắt của nó. Từ đó ta thấy rằng, khi bánh răng cầu dịch chuyển trong không gian thì thanh răng cầu dịch chuyển trong mặt phẳng. Cơ cấu bánh răng cầu và thanh răng cầu có thể thực hiện được dịch chuyển giữa không gian và mặt phẳng. Khi thanh răng cầu được chế tạo thành đá mài thì đá mài có thể mài bánh răng cầu tuỳ thuộc vào mối quan hệ chuyển động ăn khớp giữa bánh răng cầu và đĩa răng cầu.
Khi mài bánh răng cầu theo phương pháp này yêu cầu có các chuyển động sau: - Chuyển động quay của đá mài tạo ra tốc độ cắt khi mài.
- Chuyển động tịnh tiến T của đá mài trong mặt phẳng chứa đường tâm của bánh răng cầu tạo ra tốc độ bao hình.
- Chuyển động quay của bánh răng cầu xung quanh tâm cầu để nhắc lại sự ăn khớp với đĩa răng hình thành chuyển động bao hình (phân độ)
- Chuyển động quay của bánh răng cầu quanh trục cực của nó để tạo ra tốc độ mài.
- Ngoài ra đá mài còn chuyển động tịnh tiến hướng tâm cầu để mài hết chiều cao của răng.
3.1. Sơ đồ cấu trúc động học của máy mài bao hình. 3.1.1. Sơ đồ gia công:
Hình 3.1. Cơ cấu thanh – Bánh răng cầu.
nđ: Chuyển động quay của đá mài tạo ra tốc độ cắt khi mài.
nct: Chuyển động quay của bánh răng cầu quanh trục cực của nó để tạo ra tốc độ mài.
T1: Chuyển động tịnh tiến của đá mài – chuyển động tạo ra tốc độ bao hình. n2: Là chuyển động quay của bánh răng cầu xung quanh tâm cầu tương ứng với chuyển động T1.
) , (T1 n2
φ : Nhóm động học bao hình. Tương quan chuyển động:
π
m (mm) chuyển động T1 →
Z
1
(vòng) chuyển động n2. Z: số răng của bánh răng cầu.
3.1.2. Thiết lập sơ đồ cấu trúc động học:
n2
is2
9 10 11
M3
ix
12
13
14
M2
5
6
7
8
is1
a. Xích tốc độ cắt khi mài nđ:
M1 – 1 – 2 – iv – 3 – 4 – Trục đá mài.
Lượng di động tính toán: nđc1 (v/p) Động cơ M1 → nđ (v/p) trục đá mài. Phương trình điều chỉnh động học: nđc1 × i1-2 × iv ×i3-4 = nđ
Công thức điều chỉnh động học: ic = Cv × nđ
b. Xích chạy dao vòng:
M2 – 5 – 6 – is1 – 7 – 8 – Trục chính gá bánh răng cầu.
Lượng di động tính toán: nđc2 (v/p) Động cơ M2 → nct (v/p) bánh răng cầu. Phương trình điều chỉnh động học: nđc2 × i5-6 × is1 ×i7-8 = nct
Công thức điều chỉnh động học: is1 = Cs1 × nct
c. Xích chạy dao thứ 2:
M3 – 9 – 10 – is2 – 11 – 12 – Vít me mang bàn dao.
Lượng di động tính toán: nđc3 (v/p) Động cơ M3 → sd (mm) bàn dao Phương trình điều chỉnh động học: nđc3 × i9-10 × is2 ×i11-12 × tvm = sd Công thức điều chỉnh động học: is = Cs2 × Sd.
d. Xích bao hình: Vít me – 12 – 13 – ix – 14 – 15 - bv Z k - Bàn máy. Lượng di động tính toán: πmn (mm) bàn dao →
cau Z 1 (vòng) Bánh răng cầu (n2) Phương trình điều chỉnh động học: πmn × i12-13 × ix × i14-15 × bv Z k = cau Z 1 Công thức điều chỉnh động học: ix = Cx × cau n Z m . 1
