Quy trình chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

Chương IV. Lắp ráp thử nghiệm bộ truyền bánh răng

4.1 Quy trình chế tạo bánh răng

4.1.1 Quy trình chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

Bánh răng cần gia công là bánh răng trụ răng thẳng.

Độ chính xác khi gia công bánh răng.

Độ chính xác khi chế tạo bánh răng được đánh giá theo tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam TCVN.

Theo tiêu chuẩn này bánh răng được chia thành 12 cấp chính xác và được kí hiệu lần lượt từ 1,2,3…11,12. cấp chính xác nhất là cấp 1, cấp chính xác thấp nhất là cấp 12. Trong thực tế người ta chỉ dùng cấp chính xác từ 3…11 để chế tạo bánh răng. Chọn cấp chính xác 7.

Vật liệu chế tạo bánh răng.

việc chọn vật liệu chế tạo bánh răng phụ thuộc vào điều kiện làm việc của chúng. Các bánh răng chịu lực thường được chế tạo bằng thép hợp kim Crôm ( 15X, 15XA, 20X, 40X, 45X); Crôm – Niken và Crôm – Molipden ( 40Xh, 35XMA, 18XГT). Các bánh răng chịu tải trọng trung bình và nhỏ thường được chế tạo từ vật liệu là thép 45 hoặc gang.

Theo yêu cầu của chi tiết ta chọn vật liệu chế tạo là Thép 45

Phôi bánh răng.

- Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ người ta dùng phôi để chế tạo bánh răng là phôi thanh.

-Trong sản xuất loạt lớn hoặc hàng khối nguời ta dùng phương pháp tạo phôi bánh răng bằng phương pháp rèn hoặc dập, nếu kích thước bánh răng lớn thì dùng phương pháp đúc. Đối với những bánh răng bánh vít có đường kích lỗ > 25 mm và chiều dài lỗ lớn hơn hoặc bằng 2d thì tạo lỗ khi rèn hoặc đúc luôn.

-Hiện nay người ta đã chế tạo bánh răng từ vật liệu kim loại bột ép thiêu kết không cần cắt gọt.

ị Theo yờu cầu của chi tiờ́t và tớnh loạt của sản phẩm ta chọn phương pháp rốn (chồn).

Nhiệt luyện bánh răng.

_Do yêu cầu làm việc của chi tiết, răng cần phải có độ cứng và độ bền cần thiết, không cho phép chi tiết được phép rạn nứt, cháy do nhiệt, biến dạng do nhiệt phải bé, cơ tính phải đồng đều. Để đạt được các yêu cầu trên thi phải có chế độ nhiệt luyện hợp lý.

_Trước khi gia công phôi bánh răng phải được tôi cải thiện hoặc thường hoá để tăng cơ tính cắt gọt. độ cứng cần đạt là 220 – 280 HB.

_Sau khi cắt răng bánh răng được nhiệt luyện bằng nhiều phương pháp khác nhau. Đối với bánh răng có modun và kích thước nhỏ thì ta dùng phương pháp tôi thể tích còn với các bánh răng có modun lớn và kích thước lớn thì phải dùng biện pháp tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần. Phương pháp tôi bằng dòng điện cao tần có ưu điểm là dễ điều chỉnh được chiều dầy thấm tôi, biến dạng bé, độ nhẵn bề mặt cao tuy nhiên vốn đầu tư lớn chỉ dùng cho sản xuất loạt lớn vì mỗi một loại răng khác nhau phải dùng các vòng nung khác nhau.

Yêu cầu kỹ thuật khi chế tạo bánh răng.

Ngoài những yêu cầu về độ chính xác khi cắt răng, quy trình công nghệ chế tạo bánh răng cần đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật sau:

-Độ không đồng tâm giữa mặt lỗ và đường tròn khởi xuất nằm trong khoảng 0,05 –

0,1 mm.

-Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ ( hoặc trục) nằm trong khoảng 0,01 – 0,015

mm trên 100 mm đường kính.

-Mặt lỗ của các bánh răng được được chế tạo đạt cấp chính xác cấp 7.

-Độ nhám của các bề mặt trên đạt Ra= 1,25 – 0,63.

-Các bề mặt kết cấu khác được gia công đạt cấp chính xác 8,9,10; Độ nhám Ra=10 - 2,5 hay RZ= 40 – 10.

-Sau khi nhiệt luyện, độ cứng 55 – 60 HRC, độ sâu khi thấm các bon là 1 – 2mm.

-Độ cứng khi những bề mặt không gia công đạt 180 – 280 HB.

-Đảm bảo các yêu cầu về độ chính xác khi làm việc:

+ Đảm bảo độ chính xác động học.

+ Đảm bảo độ chính xác tiếp xúc.

+ Đảm bảo làm việc êm.

+ Khe hở mặt bên.

Phân tích kết cấu chi tiết.

-Chi tiết bánh răng cần gia công thuộc loại bánh răng răng trụ răng thẳng có may ơ nằm

về một phía, cùng với ly hợp vấu ở mặt đầu, kết cấu bánh răng tương đôi đơn giản thuận lợi cho việc gá đặt nhưng yêu cầu kỹ thuật cao do phải đảm bảo điều kiện lắp, truyền động giữa bánh răng, then hoa, ly hợp vấu mặt đầu nên công nghệ gia công là khó khăn.

-May ơ của bánh răng nằm về 1 phía nên khi gia công cắt răng ta có thể gia công được 2 bánh răng trên 1 lần gá.

- Số lượng bề mặt cần gia công của chi tiết tương đối ít nên giảm được thời gian cắt gọt

- Bề dày của bề mặt răng đủ lớn để không bị biến dạng khi nhiệt luyện.

-Chọn bề mặt ngoài của bánh răng và mặt đầu của bánh răng làm chuẩn thô để gia công mặt đầu và mặt trụ ngoài còn lại của bánh răng để tạo chuẩn tinh.

Các phương pháp gia công răng của bánh răng.

Có nhiều phương pháp gia công răng nhưng hay dùng nhất là phay định hình và phay bao hình

Sử dụng phương pháp phay định hình

Phay răng bằng phương pháp định hình được tiến hành bằng dao phay định hình mà profil ( biên dạng) của nó phù hợp với biên dạng của rãnh răng. Dao phay được sử dụng

là dao phay đĩa modun hay dao phay ngón modun.

Sau khi phay xong 1 rãnh răng thì phôi được quay đi 1 góc ( Z: là số răng của bánh răng cần phay) để phay rãnh tiếp theo.

Khi phay bánh răng trụ răng thẳng thì dao và vật có vị trí tương đối như hình vẽ. Để cắt hết chiều dày của bánh răng bàn máy mang phôi phải có chuyển động chạy dọc để cắt hết chiều dày răng.

Tuy nhiên phương pháp định hình đạt được độ chính xác thấp, bánh răng sau khi gia công có sai số về biên dạng rãnh răng và sai số trong quá trình chia độ nên chỉ được áp dụng để gia công những bánh răng có yêu cầu độ chính xác không cao.

Sử dụng phương pháp xọc răng định hình.

Phương pháp xọc định hình có năng suất thấp do thời gian chạy không, và thòi gian điều chỉnh lớn nên ít dùng.

Phương pháp chuốt răng định hình.

Đây là phương pháp gia công răng có năng suất cao và độ chính xác cao phù hợp với sản xuất loạt lớn các bánh răng có kích thước lớn không nhiệt luyện và không mài. Theo phương pháp này dao chuốt có biên dạng giống biên dạng của rãnh răng. Sau một hành trình của dao chuốt thì biên dạng của một hoặc nhiều rãnh răng cùng được tạo ra một lúc, bánh răng được quay đi một góc nhờ cơ cấu phân độ. Phương pháp chuốt toàn bộ các răng cùng một lúc rắt ít dùng vì kết cấu dao chuốt phức tạp, khả năng thoát phoi kém, lực cắt lớn.

b. Phương pháp cắt răng theo nguyên lý bao hình

Có nhiều phương pháp cắt răng theo nguyên lý bao hình.

Phay lăn răng.

Phay răng theo phương pháp lăn bao hình là phương pháp gia công răng phổ biến nhất cho năng suất và độ chính xác cao. Dụng cụ cắt là dao phay lăn trục vít có biên dạng thân khai tại mặt cắt vuông góc với đường xoắn vít.

Nguyên lý tạo hình theo nguyên lí ăn khớp trục vít - bánh vít . Khi dao quay 1 vòng thì phôi quay . vòng (đối với dao 1 đầu mối, nếu dao nhiều đầu mối thì phôi quay . vòng; k :

số đầu mối của dao; Z: số răng của bánh răng cần gia công). Mối liên hệ giữa dao và phôi như vậy được thực hiện nhờ các bánh răng thay thế

Khi phay răng nghiêng ta phải tính bánh răng thay thế để lắp trên chạc vi sai để quay bù lại lượng nghiêng trên bánh răng.

Tính bánh răng thay thế theo công thức:

mn: Modun pháp tuyến của bánh răng;k: số đầu mối của dao: góc nghiêng của bánh răng cần gia công.

Thiết kế nguyên công

Nguyên công 1: Tạo phôi

-Với dạng sản xuất loạt nhỏ để mang lại hiệu quả kinh tế cao ta chọn phương pháp

tạo phôi là phương pháp rèn.

-Phôi rèn có hình dáng gần giống với hình dáng bao của chi tiết nên nó có tác dụng tiết kiệm vật liệu, tiết kiệm thời gian gia công cơ ® hiệu quả kinh tế cao. Phôi rèn còn có tác dụng tăng cơ tính của vật liệu do các lớp kim loại biến dạng trượt lên nhau làm cho liên kết trong kim loại bền vững hơn.

-Thiết bị gia công: Chọn máy búa BH 2000.

-Nhiệt độ bắt đầu gia công: 9500.

-Nhiệt độ kết thúc gia công: 8000.

-Căn cứ vào bản vẽ chi tiết để thiết kế bản vẽ vật rèn.

-Sơ đồ chồn được chọn như hình vẽ:

+ Lượng dư trên các bề mặt được chọn như sau: lượng dư trên bề mặt trụ là 2 mm về một phía và trên 2 mặt đầu mỗi mặt là 1mm. vậy kích thước vật sau khi chồn có chiều cao là 46 mm, đường kính bề mặt trụ lớn là 116+0.4 mm, mặt trụ nhỏ là 68mm.

+ Độ dốc và bán kinh góc lượn trên mỗi thành của vật chồn đảm bảo cho vật được lấy ra dể dàng.

+ Để thuận lợi cho việc chồn thì lỗ của chi tiết các rãnh của vấu được để lượng thừa và

sẽ gia công ở nguyên công tiếp theo.

Nguyên công 2: Đột lỗ

Để giảm thời gian cắt gọt ta sử dụng phương pháp đột để tạo lỗ cho nguyên công tiện tiếp

theo. Lỗ được tạo ra cú đường kớnh bằng đường kớnh của chày và bằng ặ22-

0.3. Nguyên Công 3: Kiểm tra phôi sau gia công áp lực.

-Kiểm tra kích thước bao của phôi. Nếu không đảm bảo kích thước và lượng dư gia công thì phải bỏ.

-Kiểm tra phôi xem có bị rạn nứt, khuyết tật không. Nếu bị nứt hoặc khuyết tật lớn không thể khắc phục được thì phải loại.

Nguyên Công 4: Nhiệt luyện ( Tôi cải thiện).

-Phôi sau khi gia công áp lực bị hoá bền bằng biến dạng mặt khác do nhiệt độ kết thúc gia công không chính xác và được để ngoài môi trường tiếp xúc trực tiếp với thời tiết bên ngoài ( nước, không khí…) làm cho bề mặt chi tiết bị biến cứng (trơ) nên ta phải Ram để làm cho tụ̉ chức trong vọ̃t liệu đồng đều hơn, độ cứng Brinennằm trong khoảng 180á280

HB để tăng cơ tính cắt gọt.

-Thiết bị nung: Sử dụng lò băng tải. Vật phẩm được nung đến nhiệt độ 950oC trong thời gian 1,5giờ và thời gian giữ nhiệt là 60 phút sau đó được làm nguội nhanh ( tôi trong môi trường dầu) xuống 6200C trong thời gian 10 phút. Giữ ở nhiệt độ đó ( Ram trong

môi trường không khí) trong thời gian 3 giờ sau đó làm nguội xuống 1000C trong thời gian 45 phút

Nguyên Công 5 :Tiện thô các bề mặt.

Bước 1: Tiện thụ đường kớnh ngoài của đoạn trụ (G) đạt kớch thước ặ66 từ kớch thước phụi ban đầu ặ68. và khoả mặt bề mặt (H).

- Chọn máy: Máy Tiện 1K62.

Đường kính lớn nhất gia công trên máy là: 400 (mm).

Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công trên bàn dao là:220(mm).

Đường kính lớn nhất của vật liệu luồn qua lỗ trục chính 45 (mm).

Số cấp tốc độ trục chính: 23 cấp tốc độ.

-Chọn dao: Chọn dao gắn mảnh hợp kim cứng T15K6

Tra bảng (4.6) Sổ tay CNCTM1:

Dao tiện ngoài thân cong góc nghiêng chính 900 gắn mảnh hợp kim cứng b = 20, n=8, l =

20, R = 1,5.

Dao tiện ngoài thân thẳng gắn mảnh hợp kim cứng: j = 450, b = 20, n=12, l = 16, R =1,5. -Chuẩn định vị : Khi chọn chuẩn thô phải đảm bảo đạt được hai yêu cầu sau

+Chuẩn thô được chọn phải cho phép phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công còn lại.

+Phải đảm bảo được độ chính xác về vị trí tương quan giữa các mặt không gia

công với các mặt gia công khác của chi tiết.

+Với các yêu cầu như trên ta chọn bề mặt trụ ngoài và một mặt bên làm chuẩn thô khi

đó sẽ đảm bảo các yêu cầu về độ cứng vững, phân bố lượng dư cho các bề mặt gia công

và đặc biệt là bề mặt trụ ngoài có yêu cầu độ chính xác vị trí cao nhất so với các bề

mặt còn lại.

+Chi tiết được gá trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm khống chế 3 bậc tự do: chọn bề mặt chuẩn là bề mặt trụ ngoài (L) khống chế 2 bậc tực do và bề mặt đầu (K) được tì lên đầu tì khống chế 1 bậc tự do.

+ Chế độ cắt:

Chế độ cắt cho tiện thô:

Chiều sâu cắt: t =1,5 (mm).

Lượng chạy dao: S = 1 (mm/vòng).

Tốc độ cắt: V = .

Trong đó:

Tra bảng 5.17 ta có Cv = 340; x = 0,15; y = 0,45; m = 0,2.

Chu kì bền T của dao nằm trong khoảng (phút). Chọn T = 45 (phút)

Kv - Hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt tính đến các điều kiện cắt thực tế; Kv =

KMv.Kuv.KLv.

Tra bảng 5.1: KMv = Kn.( )nv

Với su = 750 (MPa) ta có KMv = Kn ( )nv = Kn = 1 theo 5.2.

Kuv = 1 theo 5.5.

KLv = 1 theo 5.8.

ị KMv = 1.1.1 = 1.

Ta có: V= 110 (m/p).

Số vòng quay của trục chính : n= 650 (v/p).

Tra theo số vòng quay tiêu chuẩn của máy : n = 630 (v/p).

Xác định lực cắt: Px,y,z = 10.Cp.tx.Sy.Vn.Kp.

Tra bảng 5.23 ta có các hệ số:

VớiPx: Cp = 339; x = 1,0; y = 0,5; n = - 0,4.

Py : Cp = 243; x = 0,9; y = 0,6; n = - 0,3.

Pz : Cp = 300; x = 1,0; y = 0,75; n = - 0,15.

Hệ số Kp = KMp.Kj.Kgp.Klp.Ktp.

Tra theo bảng 5.9; 5.10; 5.22 ta có:

KMp = 1; Kj = 1; Kgp = 1; Kl = 1; Ktp = 0,93.ị Kp = 1.1.1.1.0,93 = 0,93.