1.4.1. Xọc răng
Ph−ơng pháp xọc răng đ−ợc dùng chủ yếu để gia công các vành răng hở (có chỗ thoát dao). Ph−ơng pháp này có −u điểm là độ góc cạnh nhỏ của profin thân khai của các bánh răng có số răng ít. Khi xóc răng thì bánh răng gia công ăn khớp với dao xọc 1. Các máy xọc răng đ−ợc chế tạo chủ yếu có trục gá phôi thẳng đứng. Đối với các máy có kích th−ớc trung bình thì khoảng cách tâm (giữa tâm dao và tâm bánh răng gia công) đ−ợc thay đổi nhờ dịch chuyển của giá dao, còn đối với các máy cỡ lớn thì nhờ dịch chuyển của bàn máy.
Khi cắt răng nghiêng, dao xọc ngoài chuyển động tịnh tiến dọc trục phôi với tốc đọ V1, còn có thêm chuyển động quay ω3 t−ơng ứng với góc nghiêng của răng. Chuyển động quay ω3 đ−ợc thực hiện nhờ cơ cấu dẫn h−ớng xoắn vít 8 nối trục dao với cơ cấu truyền động trục vít - bánh vít. H−ớng của cơ cấu dẫn h−ớng xoắn vít và răng dao phải ng−ợc với h−ớng của răng gia công. Hành trình của cơ cấu xoắn vít phải bằng hành trình của răng dao xọc Pzo.
Hình 1.6: Sơ đồ xọc răng
a) xọc răng thẳng; b)xọc răng nghiêng; 1, dao xọc; 2, bánh răng
M 5 6 7 4 3 9 1 V2 V3 V1 8 w3 w1 2 w2
Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý máy xọc răng
1, trục dao; 2, bàn máy; 3, chạc chạy dao h−ớng kính; 4, cơ cấu lùi dao; 5, hộp tốc độ; 6, hộp chạy dao vòng; 7, cơ cấu lệch tâm; cơ cấu dẫn h−ớng xoắn vít; 9, chạc chia độ.
1.4.2. Bào răng
Cắt răng ngoài và răng trong trên các máy bào răng đ−ợc thực hiện bằng ph−ơng pháp bao hình và định hình. Ph−ơng pháp bao hình cắt răng ăn khớp ngoài bằng dao răng l−ợc - có hình dao nh− thanh răng. Profin thân khai của mặt răng đ−ợc tạo thành nhờ chuyển động bao hình và chuyển động thẳng đi lại của dao dọc theo trục bánh răng gia công.
Răng ăn khớp trong có thể đ−ợc cắt bằng dao xọc hoặc dao chuyên dùng theo ph−ơng pháp bao hình trên các máy bào răng.
Trên các máy bào răng cũng có thể cắt răng bằng dao định hình với ph−ơng pháp chia độ từng răng. Ph−ơng pháp này chủ yếu để gia công thô các bánh răng ăn khớp ngoài và trong có modun lớn.
ở các máy bào răng cỡ trung bình và cỡ lớn, bàn máy dịch chuyển theo ph−ơng vuông góc với trục củ nó và đồng thời thực hiện chuyển động quay bao hình với chuyển động thẳng đi lại của dao. ở các máy bào răng cỡ lớn, bàn máy chỉ thực hiện chuyển động quay, còn chuyển động tịnh tiến bao hình với chuyển động của bàn máy do trụ dao ( giá dao) thực hiện.
Trong quá trình gia công, dao dịch chuyển từ trên xuống d−ới theo d−ờng thẳng nằm trong mặt phẳng song song với trục của phôi. Các răng của dao chỉ cắt khi đi xuống, còn lúc đi lên dao lùi ra để tránh chà sát vào mặt gia công.
Dao răng l−ợc nghiêng khi gia công đ−ợc gá nằm ngang ( song song với mặt đầu của bánh răng) để gia công bánh răng nghiêng và bánh răng chữ V có rãnh thoát dao hẹp.
1.4.3. Phay bằng dao phay lăn răng
Khi phay lăn răng, dao phay và chi tiết gia công ăn khớp với nhau theo mặt xoắn vít. Hình 1.8 là sơ đồ nguyên lý của máy phay lăn răng thông th−ờng.
Trục chính của dao phay 8 quay với tốc độ góc cố định ω1. Số vòng quay n0 của dao phay đ−ợc 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 h−ớng trục Ds0 của dao phay. L−ợng chạy dao này đ−ợc tính toán nhờ hộp chạy dao 1.
Khi cắt răng nghiêng thì trong quá trình chạy dao h−ớng trục phôi cùng bàn máy 9 nhờ chạc vi sai 4 và bộ truyền bánh vít - trục vít 10 quay thêm góc ω3 t−ơng ứng với góc nghiêng β của răng. Xích động học vi sai đ−ợc điều chỉnh bằng chạc vi sai 2 (khi gia công răng thẳng chạc vi sai 4 đ−ợc ngắt).
Máy có thể gia công đ−ợc răng nghiêng, răng thẳng bằng các ph−ơng pháp phay thuận và phay nghịch với cách ăn dao h−ớng kính hoặc h−ớng trục trong một b−ớc hoặc nhiều b−ớc. M 5 4 2 1 3 w3 w2 w1 8 9 10 7 6
Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý của máy phay lăn răng thông th−ờng
Trong thực tế, máy phay lăn răng có trục thẳng đứng đ−ợc dùng rộng dãi nhất. Đặc điểm của các máy này là chúng có trụ đứng ở phía sau để lắp mũi tâm hoặc luynet, còn trên các máy cỡ lớn có lắp thêm cơ cấu tháo lắp bàn quay dẫn h−ớng 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 loại máy này đ−ợc lắp luynet để đỡ phôi và đầu kẹp dao phay ngón.
Các máy phay lăn răng hiện đại đ−ợc 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 l−ỡi cắt với các răng gia công thay đổi, do đó tuổi bền dao và năng suất gia công tăng lên. Ng−ời ta dùng ph−ơng pháp dịch dao bằng tay và hai ph−ơng pháp dịch dao tự động là dịch dao theo b−ớc (chu kỳ) và dịch dao liên tục ( theo đ−ờng chéo).
1.4.4. Cắt răng bằng dao phay đĩa modun và dao phay ngón modun
Theo ph−ơng 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 nh− profin của rãnh răng. Ph−ơng pháp này đ−ợc dùng trên các máy phay vạn năng có trang bị đầu chia độ. Khi gia công phôi (chi tiết gia công) đ−ợc gá trên đầu chia độ, đầu chia độ đ−ợc đặt trên bàn máy và đ−ợc 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 t−ơng đối nh− 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.
Khi phay bánh răng trụ răng nghiêng và răng xoắn, bánh răng đ−ợc điều chỉnh bằng cách quay đi một góc phù hợp với góc nghiêng của răng. Để tạo đ−ợc răng xoắn cần thực hiện đồng bộ chạy dao của bàn máy và chuyển động quay của đầu chia độ.
a)
b)
a, bằng dao phay ngón modun b, bằng dao phay đĩa modun
1.5. Chế tạo bánh răng côn răng thẳng 1.5.1. Các ph−ơng pháp cắt răng côn thẳng 1.5.1. Các ph−ơng pháp cắt răng côn thẳng
a. Ph−ơng pháp đinh hình
Theo ph−ơng pháp này thì dụng cụ cắt có profin giống nh− profin của rãnh răng đ−ợc gia công. Dụng cụ cắt răng trong tr−ờng hợp này là các dao phay modun đĩa và modun ngón. Trong sản xuất nhỏ và sản xuất đơn chiếc, ph−ơng pháp này đ−ợc dùng để gia công các bánh răng có cấp chính xác 9-11, trên các máy phay vạn năng có đầu phân độ. Trong sản xuất hàng loạt lớn và sản xuất hàng khối, ph−ơng pháp này đ−ợc thực hiện trên các máy chuyên dùng với các dụng cụ cắt chuyên dùng, do đó năng suất của ph−ơng pháp này tăng lên rõ rệt. Ví dụ, cắt một rãnh răng bằng ph−ơng pháp chuốt vòng đ−ợc thực hiện sau một vòng quay với thời gian 3ữ5 giây.
b. Ph−ơng pháp bao hình
Hiện nay ph−ơng pháp này là ph−ơng pháp chính để gia công các bánh răng côn thẳng. Khi cắt răng bằng ph−ơng pháp bao hình, profin răng đ−ợc tạo thành nhờ ăn khớp của bánh răng gia công với bánh dẹt sinh. Các l−ỡi cắt răng thẳng của các dao bào hoặc các răng của dao phay đĩa trong quá trình chuyển động bao hình tạo ra profin của răng gia công. Cắt răng côn răng thẳng bằng ph−ơng pháp bao hình đ−ợc thực hiện trên các máy bào răng côn bằng hai l−ỡi dao và trên các máy phay răng bằng hai dao phay đĩa. Bào răng là ph−ơng pháp có tính vạn năng cao nh−ng năng suất thấp, do đó, nó chỉ đ−ợc dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ. Cắt răng bằng hai dao phay đĩa trên máy phay răng có năng suất cao hơn và đ−ợc dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.
c. Ph−ơng pháp cắt răng theo d−ỡng
Ph−ơng pháp này đ−ợc dùng để gia công bánh răng có môdun lớn. Profin của răng gia công đ−ợc xác định bằng profin của d−ỡng. Máy để gia công bánh răng
côn thẳng theo ph−ơng pháp này đ−ợc dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ. Ph−ơng pháp này rất thích hợp đối với các nhà máy chế tạo máy hạng nặng. 1.5.2. Cắt răng côn răng thẳng bằng các dao phay đĩa môdun
Trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, bánh răng côn thẳng đ−ợc cắt bằng các dao phay đĩa modun trên các máy phay có đầu phân độ hoặc đồ gá chuyên dùng bằng ph−ơng pháp bao hình. Để cắt răng thô th−ờng ng−ời ta dùng các dao phay không mài profin, còn cắt tinh thì dùng dao phay có mài profin.
Thông th−ờng, khi cắt răng côn thẳng, dao dịch chuyển theo h−ớng đ−ờng sinh côn đáy. ở các máy đ−ợc chế tạo gần đây, chuyển động cắt dọc trục của giá dao là tổng hợp của ba chuyển động chạy dao khác nhau: chuyển động chạy dao h−ớng kính vuông góc với đ−ờng sinh của côn đáy, chuyển động chạy dao theo h−ớng đ−ờng sinh của côn đáy (bằng 200%ữ300% của chạy dao h−ớng kính) và chạy dao ra khỏi phôi (bằng 150%ữ200% của chạy dao theo h−ớng đ−ờng sinh của côn đáy ) nh− hình vẽ d−ới đây.
Chạy dao h−ớng kính vuông góc với đ−ờng sinh của côn đáy cho phép tăng tuổi bền của dao và giảm nguy cơ gãy mũi dao. Khi đạt tới toàn bộ chiều cao răng thì chạy dao h−ớng kính đ−ợc dừng lại nh− hình vẽ sau đây.
Dao phay
Dao phay
a)
b)
Hình 1.10: Cắt răng côn thẳng bằng các dao phay đĩa a, chạy dao theo h−ớng đ−ờng sinh của côn đáy
Khi cắt bằng dao hợp kim cứng không cần phải t−ới dung dịch trơn nguội. Trong một số tr−ờng hợp có thể đ−a dòng khí nén vào vùng gia công để làm sạch các hạt kim loại bám trên l−ỡi cắt của dao.
1.5.3. Cắt răng côn răng thẳng bằng hai dao bào răng
Cắt răng côn thẳng bằng hai dao bào răng đ−ợc thực hiện trên các máy bào răng theo nguyên lý bao hình. Trong quá trình cắt, bánh răng gia công và bánh dẹt sinh ăn khớp với nhau. Các dao bào răng thực chất là một răng của bánh dẹt sinh, còn các l−ỡi cắt thẳng của dao là các phía của các răng kề nhau của bánh dẹt sinh. Trong quá trình lăn bao hình giữa bánh răng gia công và các dao, profin của răng đ−ợc hình thành.
Ph−ơng pháp này có tính vạn năng cao, đảm bảo chất l−ợng gia công bằng dụng cụ đơn giản và rẻ tiền. Tuy nhiên, năng suất của máy thấp và ph−ơng pháp này chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ.
1.5.4. Cắt răng côn răng thẳng bằng hai dao phay đĩa
Ph−ơng pháp này có năng suất cao hơn so với ph−ơng pháp bào răng. Quá trình cắt đ−ợc thực hiện bằng hai dao phay đĩa ghép đôi 2 nh−ng nghiêng về hai phía và cùng nằm trong một rãnh răng của bánh răng gia công 1. Các mảnh dao 3 của dao phay này nằm xen giữa các mảnh dao 4 của dao phay kia nh− hình vẽ.
A A 1 7 2 6 A - A 4 3 5
1, bánh răng gia công; 2, các dao phay; 3, 4, các mảnh dao; 5, răng gia công; 6, mặt côn; 7, các l−ỡi cắt
Cắt răng côn thẳng bằng các dao phay đĩa có thể thực hiện bằng ph−ơng pháp bao hình, định hình hoặc ph−ơng pháp tổ hợp.
Khi cắt bằng ph−ơng pháp bao hình, các l−ỡi cắt của dao ngoài chuyển động quay còn thực hiện chuyển động bao hình với các bánh răng gia công trong mặt phẳng thẳng đứng để tạo thành profin răng. Trong quá trình cắt dao không dịch chuyển dọc theo răng gia công, cho nên đáy của rãnh răng hơi bị lõm. ở hai đầu của răng, chiều sâu rãnh răng giống nh− bản vẽ, còn ở giữa chiều sâu rãnh răng lớn hơn. Để tạo hình tang trống theo chiều dài răng thì các l−ỡi cắt 7 của dao phay 2 phải đ−ợc gá nghiêng một góc so với mặt phẳng quay của chúng. Khi quay, các l−ỡi cắt 7 tạo ra mặt côn 6, do đó chúng hớt một l−ợng d− ở hai đầu của răng 5 lớn hơn ở giữa răng. Độ tang trống của răng đ−ợc xác định bằng góc nghiêng của các l−ỡi cắt 7 và đ−ợc chọn phụ thuộc vào chiều dài của vết tiếp xúc. Chiều dài của vết tiếp xúc có thể đạt đ−ợc bằng (1/3 ữ 2/3) chiều rộng của răng.
Khi cắt thô răng bằng ph−ơng pháp định hình dùng hai dao phay đĩa thì giá lắc đ−ợc kẹp chặt ở vị trị trung tâm của vòng tròn thay cho bánh răng bao hình. Trong quá trình gia công, giá lắc và phôi đứng yên, còn bàn gá phôi dịch chuyển về phía dao phay. Sauk hi đạt đ−ợc chiều cao răng, phôi lùi ra để thực hiện quay phân độ.
Khi cắt răng bằng ph−ơng pháp tổ hợp, lúc đầu giá lắc bao hình nằm cố định ở vị trí trung tâm, còn bàn gá phôi dịch chuyển về phía dao phay. Profin của rãnh răng giống nh− profin của dao. Sau đó, khi đạt đ−ợc chiều cao răng, chuyển động chạy dao theo ph−ơng pháp định hình ngừng lại và chạy dao bao hình bắt đầu. 1.5.5. Cắt răng côn răng thẳng theo d−ỡng
Đ−ợc thực hiện trên các máy bào răng chuyên dùng bằng hai dao hay một dao theo p−ơng pháp định hình. Ph−ơng pháp này đ−ợc dùng để sản xuất các bánh răng có môdun lớn với cấp chính xác 8-9 trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ.
Hình vẽ d−ới đây là sơ đồ nguyên lý cắt răng theo d−ỡng bằng hai dao Các dao 11 thực hiện chuyển động tịnh tiến đi lại trên các máng tr−ợt 10 và có khả năng quay t−ơng đối so với trục nằm ngang 1, trục này đ−ợc gá trên giá dao 9. Khi gia công, giá dao quay t−ơng đối so với trục thẳng đứng 3, trục này đi qua tâm 2 của máy và đỉnh côn chia của bánh răng gia công 4. Con lăn 6 đ−ợc lắp trên thanh giằng 7, nó tr−ợt theo d−ỡng 5 khi giá dao 9 quay t−ơng đối so với trục 3. Trong quá trình gia công, phôi đứng yên, còn dao thực hiện chuyển động tịnh tiến đi lại để cắt hết chiều dài răng và chạy dao theo chiều sâu của răng. Khi thực hiện chạy dao theo chiều sâu, con lăn tr−ợt theo d−ỡng 5, còn các bánh răng 8 mở rộng các dao 11, nhờ đó mà profin của răng đ−ợc chép lại theo profin của d−ỡng với tỉ lệ nhỏ hơn.
Các bánh răng có môdun lớn đ−ợc cắt qua 5-6 b−ớc. B−ớc thứ nhất là cắt rãnh răng 1 bằng dao cắt rãnh hoặc dao hình chữ V hết toàn bộ chiều sâu của răng. Nếu b−ớc thứ nhất đ−ợc cắt bằng dao cắt rãnh thì b−ớc thứ hai cần cắt hai tiết diện tam giác 2, 3 bằng các dao chuyên dùng hoặc dao chữ V. Tr−ớc khi cắt tinh, cần cắt thêm l−ợng d− 5 (cho cắt tinh). Để nâng cao độ chính xác của mặt răng, cắt tinh đ−ợc thực hiện qua hai b−ớc nh− hình vẽ.
Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý cắt răng côn thẳng theo d−ỡng 1, trục nằm ngang; 2, tâm máy; 3, trục thẳng đứng; 4, bánh răng gia công;
5, d−ỡng; 6, con lăn; 7, thanh giằng; 8, các bánh răng; 9, giá dao; 10, máng tr−ợt; 11, các dao.