L ỜI CẢM ƠN
3.1.NGUYÊN LÝ GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN RĂNG XOẮN HỆ
GLEASON.
Việc gia công bánh răng côn xoắn hệ Gleason dựa theo nguyên lí ăn khớp
cưỡng bức giữa bánh răng dẹt sinh tưởng tượng (do chuyển động của dao tạo nên)
và phôi bánh răng gia công. Dụng cụ cắt là dao phay mặt đầu trên đó có gắn lưỡi
dao cắt.Khi gia cắt răng đầu dao sẽ thực hiện hai chuyển động tạo hình: + Chuyển động quay quanh trục O (theo chiều S1)
+ Chuyển động quay theo trục đầu dao Of với vận tốc cắt V (m/ph) ( theo
chiều S2). Chuyển động S2 là chuyển động tạo hình đơn giản tạo ra chiều dài
răng.Ngoài ra phôi còn chuyển động quay S3 quanh trục của nó.
Bánh dẹt sinh Zdđược thay thế bằng đĩa gá lắc lư, trên đó lắp đầu dao 3 có tâm quay
nón trên và lêch so với tấm của đĩa gá.Trên đầu dao phay có lắp các dao có dạng
hình thang. Khi điều chỉnh máy để gia công phải để sao cho đỉnh nón chia của bánh răng gia công trùng với đỉnh của bánh dẹt sinh, mặt phẳng đầu răng của dao tiếp xúc
với mặt nón chân răng.
Đầu dao phay 3 quay với vận tốc V, vận tốc này không có mối liên kết động
học với các chuyển động khác của máy.
Giá lắc lư (trên đó có gắn đầu dao) cùng với phôi quay với vận tốc góc
; các vận tốc này cho trước bằng tỉ số truyền ăn khớp của bánh dẹt sinh tưởng tượng (chỉ số răng Zd) và bánh răng (số răng Z1 hoặc Z2)
I1,2=
Tỷ số truyền được thiết lập bằng các bánh răng thay thế a1;b1;c1;d1. Vì lưỡi
dao tạo thành răng của bánh dẹt sinh tưởng tượng cho nên chúng tạo mặt lồi và mặt
lõm của rãnh răng của bánh răng gia công.
Để bao hình đúng đỉnh côn chia của bánh răng gia công phải trùng với tâm
40
Hình 3.1: Nguyên lý gia công bánh răng côn xoắn
Trong quá trình bao hình bánh dẹt sinh thực hiện chuyển động quay không
toàn phần xung quanh trục O.Sau mỗi lần gia công xong một rãnh răng xích bao
hình bị phân giải giá lắc đảo chiều quay về vị trí ban đầu, bánh răng được cắt thực
hiện phân độ liên tục và chuẩn bị chu kỳ gia công mới, cứ như thế cho đến khi gia
công hết răng.
3.2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHẾ TẠO BÁNH RĂNG GLEASON.
Lý thuyết để chế tạo bánh răng Gleason rất phức tạp, vì thế ta chỉ đưa ra một
41 Rds b/2 b/2 R en R en ' Pe2 Pe1 Pe2' Pe1' Pi1' Pi2' Pi1 Pi2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.2: Tiết diện của các côn chia bánh răng
Trên hình vẽ biểu diễn khai triển một tiết diện của các côn chia bánh răng
chủ động 1 và bị động 2.Mặt bên của rãnh Pi2Pe2 được tạo lên bằng lưỡi cắt ngoài
của đầu dao có bán kính ren. Mặt lồi được tạo thành bằng lưỡi cắt trong đó có
bán kính rin. Cùng một dụng cụ đó để cắt bánh răng củ động 1 mà sườn răng lồi
Pi1Pe1 ăn khớp với Pi2Pe2 và . Các profil ăn khớp có các bán kính cong của răng khác nhau và phải ăn khớp tại Ps và Ps’ .Để đạt được sự ăn khớp tối ưu của
bánh răng Gleason phải thỏa mãn hai điều kiện :
+)Điểm tiếp xúc của các răng phải nằm giữa chiều rộng tại khoảng cách Rds
của đường sinh côn chia.
+)Vùng tiếp xúc phải trải suốt chiều dài côn chia ( không được tiếp xúc
chéo) và có phạm vi nhất định (1/12-3/4 chiều rộng vành răng b).
Yêu cầu thứ nhất đạt được bằng việc chọn hệ thống số liệu dao phay.Trường
tiếp xúc đạt được bằng việc điều chỉnh máy, dụng cụ và chất gia công.
Tại điểm giữa (các profil và chiều dài răng) ta có sự tiếp xúc chính của các
răng.Các lưỡi cắt của đầu dao tạo thành viền răng của bánh dẹt sinh và nằm trong
42
Số hiệu dao có thể được chọn theo day từ 31/2đến 201/2.
3.3.CÁC LOẠI ĐẦU DAO GLEASON.
Ta có thể phân biệt các loại đầu dao Gleason theo ba nhóm chính sau:
-Đầu dao răng liền thân
-Đầu dao có gắn các nhóm lưỡi dao
-Đầu dao có lưỡi dao kẹp bằng cơ khí
Hiện nay loại thứ 3 được dùng nhiều nhất.Loại dao răng liền thân được sử
dụng cắt bánh răng có mô đun nhỏ.
Theo phương pháp làm việc có 3 loại:
-Đầu dao cắt thô hai mắt cắt
-Đầu dao cắt tinh hai mặt cắt và một mặt cắt
-Đầu dao đặc biệt (Formate,Cyclex)
Đầu dao một mặt cắt chỉ có hoặc các lưỡi dao ngoài hoặc các lưỡi dao trong.Đầu dao hai mặt cắt có cả lưỡi cắt ngoài và lưỡi cắt trong xen kẽ,hoặc còn
được lắp thêm dao giữa để cắt thô (Triplex). Theo chiều quay của đầu dao khi làm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
việc ta phân ra đầu dao cắt trái và dao cắt phải.
3.3.1.Đầu dao phay côn răng xoắn kẹp bằng cơ khó
Đầu dao côn xoắn kẹp dao bằng cơ khí được dùng cho đường kính danh nghĩa
dn=31/2 đến 181/2 (trừ phương pháp bán dao hình một măt cắt và bán dao hình đơn
giản).
3.3.1.1.Đầu dao phay thô.
Đầu dao có kết cấu nhiều bộ phận.Thân dao 1 có các rãnh để lắp lưỡi dao 2
bằng các bu long 3.Đầu dao 1 không cần điều chỉnh chính xác theo hướng kính vì
thể không cần chem..Điều chỉnh như ở dao cắt tinh.Đệm 4 dùng để lắp đạt được
kích thước danh nghĩa dn.Chiều cao của dao được xác định bằng đệm 5 gắn với thân
bằng bu long 6.Rãnh then 8 dùng để truyền mô men.Hai bu long 9 dùng để tháo đầu
dao ra khỏi trục côn trên máy.Nút 10 để đóng dấu kí hiệu giá trị đầu dao theo từng
43
Đầu dao thô 2 mặt cắt được lắp xen kẽ dao ngoài E, dao trong I. Dao giữa M
được sử dụng để giảm tải trọng cho dao trong và dao ngoài.Đầu dao cắt thô có hai
hệ thống lắp lưỡi dao.Hệ thống thứ nhất lắp theo thứ tự dao giữa-trong-giữa-ngoài
(Gọi là dao Triplex).Tuổi thọ của dao Triplex phải lớn gấp 3-4 lần đầu dao thông thường.Nhưng đầu dao này chỉ để cắt thô bánh lớn nếu góc côn chia $r>580.Hệ
thống thứ hai này được sử dụng lắp theo dao giữa-trong-ngoài.
3.3.1.2.Đầu dao phay tinh.
Đầu dao phay tinh kẹp dao bằng cơ khí có kết cấu gần going đầu dao phay
thô.Thân dao 1 rãnh kẹp dao 2, các bu long kẹp 3 , đệm 4 chêm 5, vít 6.Độ đảo của
lưỡi dao phay tinh không được vượt quá 0,002mm.Ngoài ra các bộ phận 7,8,9,10
đều có nhiệm vụ như dao cắt thô.Đầu dao phay côn xoắn Gleason không phải là dụng cụ vạn năng như dao phay lăn.Việc thiết kế dựa trên các thông số như: Mô
đun cho trước, phạm vi chiều dài còn nguyên bản Rds, chiều cao răng ho, chiều rộng
vành răng b, số răng Z1,2.
3.4.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THIẾT KẾ CỦA ĐẦU DAO.
Để thiết kế được đầu dao trước hết ta phải xác định những thông số cơ bản sau đây:
1.Số liệu dao và góc profil lưỡi cắt
2.Đường kính danh nghĩa của đầu dao dn
3.Số lượng dao cắt Znlượng mở đầu dao Sn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.Đường kính làm việc của đầu dao de,in
5.Khoảng cách cơ bản bhe,i, chiều rộng đệm bpe,i 6.Thông số hình học
3.4.1.Số hiệu dao
Ta dẫn suất phương trình số hiệu dao cắt:
Nn=
Hãng Gleason quy định dãy số hiệu Nn=41/2, 51/2, 61/2, 71/2, 81/2, 91/2, 101/2,… Sau khi tính toán xong ta quy tròn theo giá trị tiêu chuẩn gần nhất.
44 Góc xoắn trung bình thực tế sẽ được tính:
Góc xoắn này sẽ được sử dụng trong suốt quá trình tính toán thiết kế đầu
dao.
-Góc profil của lưỡi cắt: Giá trị góc profil của lưỡi cắt sẽ khác góc ăn khớp
. Để đảm bảo góc ăn khớp giống nhau trên bề mặt răng thì profil diện của dao
ngoài sẽ giảm và của lưỡi cắt trong sẽ tăng trong cùng một lượng
3.4.2.Đường kính danh nghĩa của đầu dao dn
Đường kính danh nghĩa dao dn của đầu dao, được tạo bởi đường kính của
vòng tròn đồng tâm với trục dụng cụ và đi qua tâm rãnh răng gia công.Việc lựa
chọn kích thước này phụ thuộc vào chiều dài đường sinh côn chia Rdc, chiều rộng
vành răng b, chiều cao răng he, mô đun mn góc xoắn trung bình và điều kiện gia
công.Có thể xác định đường kính danh nghĩa đầu dao một cách gần đúng như sau:
Cũng có thể chọn đường kính dn gần bằng hai lần chiều dài côn nguyên bản
của bánh răng gia công.
Theo lý thuyết thì đối với mỗi một chiều dài côn nguyên bản Rde phải có một
đầu dao riêng.Để giảm bớt số lượng lớn đầu dao ta quy định một dãy gồm 10 đầu
dao sau đây :1/2’’;11/10’’;11/2’’; 2’’;31/2’’;6’’;7’’;9’’;12’’ và 18’’
3.4.3.Số lượng dao Zn
Số lượng dao cắt phụ thuộc vào đường kính danh nghĩa của đầu dao và phương
pháp cắt.Để đạt năng suốt gia công và tuổi bền nhất, ta cố gắng chọn Zn nhiều
nhất.Đối với dao một mặt cắt và dao cắt thô thì việc chọn Zn theo quy luật trên có
thể thỏa mãn vì trong quá trình cắt phương và độ lớn lược cắt không thay đổi.Đối
với đầu dao 2 mặt cắt tinh thì có thay đổi về số hướng và độ lớn lực cắt, do đó có
thể gây ra rung động, biến dạng, vì thế số lượng dao cắt chỉ chọn sao cho khi cắt chỉ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
45
3.4.4.Lượng mở dao cắt Sn (Chiều rộng làm việc của dao)
Lượng mở dao cắt được xác định bằng khoảng cách từ mũi dao phải đến mũi
dao trái của đầu dao, ở đầu dao hai mặt cắt đây là kích thước thực tế được điều
chỉnh bằng chiều dày miếng đệm.Ở đầu dao một mặt cắt ta không ký hiệu lượng mở
nhưng việc tính toán nó phục vụ cho việc xác định đường kính làm việc den ,din của
dao ngoài và dao trong.Lượng mở dao cắt phải luôn lớn hơn chiều dày đỉnh dao Shn.
Ở đầu dao cắt thô thì chiều dày đỉnh không được phép nhỏ hơn một nửa lượng mở
để không bỏ sót trên phần côn chân răng vật liệu thừa.Độ lớn của lượng mở phụ
thuộc vào phương pháp gia công, kích thước rãnh răng ở chân. Đối với đầu dao cắt
thô lượng mở được tính theo chiều rộng pháp tuyến của rãnh răng trên phần đầu
trong của răng.Nếu kí hiệu Sr2ec là chiều dài răng trên vòng tròn chia ở phía mặt
ngoài của bánh răng côn thì chiều rộng pháp tuyến rãnh răng trên chân răng của
bánh nhỏ sẽ là :
Sp M1e=Srec -2(hpl+
Trên mặt phẳng của bánh răng côn ta có: SpMi=SpMe=
Khi cắt thô phải để lượng dư cho gia công tinh.Vì vậy lượng mở cho
dao cắt tinh được tính :
Sn=SpMi-2
Với bánh chủ động:
Với bánh bị động:
Trong đó hp1 , h2 là chiều cao chân răng của bánh chủ động và bánh bị động
; là giá trị tăng thêm của chiều cao để giảm nhẹ tải trọng đỉnh dao khi gia công
46 Mn<2,5mm
Mn=2,5-8mm Mn>8mm
Lượng dư gia công tinh:
Mn=2-2,75mm =0,25mm
Mn=3-4mm Mn=4,25-5,25mm Mn=5,5-9mm
Với bánh răng có mn<2 thì không có .Khi sử dụng phương pháp hai mặt
cắt đơn giản, bánh chủ động được cắt tinh bằng dao một mặt cắt.Lúc đó lượng mở (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
được chọn theo kích thước của đường kính danh nghĩa.Nếu tính cả lượng mở của
dao cắt tinh thì ta tính được lượng mở của dao cắt thô.
Sn1=
Trong đó tce = mce là bước trên cung răng vành ngoài.Đối với dao cắt tinh
hai mặt cắt thì lượng mở : Sn2=
Lượng mở đầu dao cắt thô cho bánh bị động:
Sn2-2
Khi dùng phương pháp hai mặt cắt kép ( cho mn>2) thì lượng mở dao cắt tính
cho bánh chủ động và bánh bị động được xác định theo chiều rộng chân răng trong
tiết diện pháp tuyến trung bình:
[
Lượng mở dao cắt thô được tính :
Sn1=
47
Trong đó :
3.4.5.Thông số hình học.
Thông số hình học của phần cắt đầu dao côn răng xoắn ta chia ra ba loại :
Các góc làm việc của đầu dao, các góc tĩnh của đầu dao, các góc tĩnh của lưỡi
dao.Trong mỗi nhóm có góc ở đỉnh (chỉ số H) và góc mặt bên (chỉ số B).Khi dao
làm việc ,các góc trước, góc sau trong tiết diện ngang rất quan trọng.
a)Góc tĩnh của đầu dao:
Khi chế tạo và mài sắc đầu dao điều cần thiết trước hết là phải biết giá trị góc trước trong tiết diện ngang( phân biệt với góc tĩnh của dao bằng chỉ số t)
180=90+(90- )
Trong đó : -arc
:Góc trong tiết diện ngang của dao
= arc
Tương tự ta có cho lưỡi cắt trong:
= arc
Trong đó U là một nửa chiều rộng dao (kích thước này đã được tiêu chuẩn
hóa hoặc được xác định từ phần kẹp dao và phần hình dạng đầu dao). Góc ấy khác (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nhau đối với dao ngoài và dao trong.
Góc nâng của lưỡi cắt bên của đầu dao bằng 0 ( bởi vì lưỡi cắt phải
nằm trong mặt phẳng chứa trục đầu dao.Góc trước pháp tuyến và ở đỉnh có
ý nghĩa đến việc phân tích sự tạo phôi và sự mài mòn dao.
Lưỡi cắt ngoài :
cotg cotg
48
Lưỡi cắt trong :
cotg cotg
Góc nâng lưỡi cắt của đỉnh dao:
Đối với đầu dao Gleason thì chọn cho vật liệu có độ cứng
và khả năng gia công trung bình.Khi gia công vật liệu dẻo và để tăng chất lượng bề
mặt răng thì nên chọn . Lưỡi dao giữa có góc trước trong tiết diện
ngang
. Mặt trước được mài sắc với góc trước ở đỉnh có thể mài suốt
toàn bộ profil hoặc chỉ mài một phần đầu dao.
Với dao giữa ta có:
cotg cotg
Góc nâng lưỡi cắt ở đỉnh
Góc sau ở đỉnh dao thường chọn
Độ lớn góc sauở đỉnh dao phải đảm bảo sao cho góc sau
Tuổi bền của dao phải thỏa mãn 3 điều kiện ( cả đầu dao mới và đầu dao mài
lại )
1.Đảm bảo độ thẳng và sự bất biến của góc profil lưỡi trong bất kì tiết diện
chiều trục nào.
2.Giữ được đường kính làm việc không thay đổi để khỏi ảnh hưởng đến độ
lớn và vị trí trường ăn khớp.
3.Góc sau không thay đổi trong suốt tuổi thọ của dao để tuổi bền của dao
được đồng đều.
Thỏa mãn 3 điều kiện trên chỉ có mặt xoắn vít acsimet, bước xoắn được tính (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hzn=
49
b)Góc tĩnh của lưỡi dao:
Góc tĩnh của lưỡi dao có ý nghĩa cho việc chế tạo thành phẩm và lựa chọn
thông số hình học phần cắt của dao.
Góc sau của dao ở trạng thái tĩnh trùng với góc sau của đầu dao.Góc sắc đỉnh
dao
Góc trước của dao trong tiết diện ngang của lưỡi cắt ngoài và lưỡi cắt trong:
Góc trước trên đỉnh dao và góc nâng
Ta có:
Tương tự ta có công thức cho lưỡi cắt trong. Đối với dao giữa:
Vì vậy góc trước pháp tuyến mặt của mặt bên dao:
Góc nâng của lưỡi cắt bên:
c)Các góc làm việc của dao:
Các góc làm việc ( thông số động học,thông số công nghệ) của thông số hình
học phần cắt có liên quan đến các chuyển động cắt và vị trí của dụng cụ cắt đối với
50
3.4.6.Chọn hướng quay của đầu dao.
Khi nhìn từ phía sau thì đầu dao phải có chiều chuyển động theo hướng kim
đồng hồ ,còn đầu dao quay trái thì ngược lại.Nếu hướng quay của đầu dao và hướng
xoắn của chi tiết gia công giống nhau thì đầu dao luôn luôn cắt từ vành trong ra vành ngoài.Với bánh răng có tỷ số truyền i thì chọn hướng quay đầu dao thô
và đầu dao tinh cùng chiều với hướng xoắn của chi tiết gia công.Với I=1:1 và 2:1
thì chọn ngược lại.Nói chung khi bánh răng có số răng ít thì nên sư dụng dao quay
phải để nâng cao chất lượng bánh răng và tăng tuổi bền của dao.
3.4.7.Dạng mặt bên của dao cắt.
Mặt bên là một trong những yếu tố kết cấu quan trọng của dao cắt, pfrofil
răng của dao tùy thuộc vào dạng mặt bên đó.Nó cần thỏa mãn những điều kiện sau:
- Giữ được dạng thẳng của cạnh cắt trên dao ngoài và trong ở tiết diện bất kỳ
đi qua trục đầu dao, điều đó quan trọng đối với sự tiếp xúc điểm của profil cặp bánh răng.
- Giữ được góc profil và không thay đổi ở tiết diện hướng kính bất kì (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
và góc ăn khớp của cặp bánh răng tương ứng với chúng.