Hình 4.18: Cặp bánh răng đƣợc gia công bằng dụng cụ cắt có đầu dao không đƣợc phủ
Hình 4.19: Bánh răng đƣợc gia công bằng dụng cụ cắt có đầu dao phủ PVD – TiN So sánh hai bánh răng đƣợc gia công bằng đầu dao khác nhau
Bánh răng khi đƣợc gia công bằng dầu dao đƣợc phủ PVD – TiN với V = 105m/ph
Bánh răng đƣợc gia công bằng đầu dao không phủ với V = 35m/p
Hình 4.20: So sánh hai bề mặt răng
- Bề mặt răng đƣợc phóng to
Bề mặt răng khi đƣợc gia công bằng đầu dao phủ PVD – TiN với V = 105m/ph
Bề mặt răng khi đƣợc gia công bằng đầu dao không phủ với V = 35m/p Hình 4.21: Bề mặt răng đƣợc phóng đại
Phân tích hình ảnh qua bề mặt răng ta thấy chất lƣợng bề mặt của bánh răng khi gia công bằng đầu dao đƣợc phủ PVD – TiN có chất lƣợng tốt hơn mặc dù đƣợc gia công ở vận tốc gấp 3 lần so với đầu dao chƣa phủ. Ở bánh răng đƣợc gia công bằng dụng cụ không phủ có hiện tƣợng cháy đỉnh răng (vùng khoanh tròn)
Phoi thoát ra đối với đầu dao đƣợc phủ bé hơn nên dễ thoát hơn, hệ số ma sát của đầu dao phủ PVD – TiN sẽ nhỏ hơn so với đầu dao chƣa phủ
Phoi cắt của lƣỡi dao chƣa phủ khi cắt với chiều sâu cắt t = 1,5 mm và V = 35 m/ph
Phoi cắt của lƣỡi dao phủ PVD - TiN khi cắt với chiều sâu cắt t = 1,5 mm và V = 105 m/ph
Hình 4.22: Phoi khi cắt xong
Phoi cắt của đầu dao đƣợc phủ PVD –TiN dễ thoát hơn do phoi bé hơn rất nhiều so với đầu dao chƣa phủ
Qua các hình ảnh thu đƣợc sau khi cắt xong có một số nhận xét so sánh giữa hai bề mặt nhƣ sau:
Đặc tính Bề mặt răng khi đƣợc gia công bằng đầu dao PVD – TiN
Bề mặt răng khi đƣợc gia công bằng đầu dao không phủ Bề mặt
răng
Khi sử đƣợc cắt bằng đầu dao phủ PVD – TiN thì chất lƣợng bề mặt tốt hơn rất nhiều. Độ bóng bề mặt cao
Khi cắt xong bánh răng có hiện tƣợng bị cháy cạnh bề mặt răng ( đƣợc khoanh tròn trên hình vẽ ).
Độ bóng bề mặt thấp hơn so với khi đƣợc gia công bằng đầu dao đƣợc phủ
Độ bền đầu dao
Do đƣợc phủ bằng PVD – TiN độ cứng của đầu dao đƣợc tăng lên gấp 5 -10 lần lên cắt đƣợc nhiều lần cắt hơn
Độ cứng đầu dao kém hơn đầu dao PVD – TiN
Phoi cắt Với đầu dao đƣợc phủ bằng PVD – TiN thì phoi thoát ra dễ hơn phoi
Phoi khó thoát hơn
Hệ số ma sát
Hệ số ma sát giữa bề mặt đầu dao đƣợc phủ và bề mặt chi tiết gia công nhỏ hơn
Hệ số ma sát giữa đầu dao chƣa phủ và bề mặt chi tiết gia công lớn hơn
Năng suất Cao hơn do vận tốc lớn hơn nhiều lần so với đầu dao chƣa phủ
Năng suất thấp do cắt với vận tốc thấp
Còn rất nhiều ƣu điểm khác khi gia công bằng đầu dao đƣợc phủ PVD – TiN so với đầu dao không đƣợc phủ nhƣng do giới hạn đề tài nên tác giả chỉ nêu một số yếu tố chính
Hình 4.23: Nghiền răng côn răng xoắn Dựa vào kết quả thí nghiệm xin đƣa ra một số giải pháp nâng cao chất lƣợng bề mặt răng:
- Nghiền răng:
Các bánh răng côn xoắn đƣợc nghiền để giảm độ nhám bề mặt, sửa lại sai số hình dạng của răng và điều chỉnh lại vết tiếp xúc khi ăn khớp. Độ nhám mặt răng sau khi nghiền có thể đạt Ra = 1- 2àm.
Nghiền răng côn răng xoắn thường được thực hiên hiện trên các máy nghiền chuyên dùng ( theo bảng )
Trên bề mặt ăn khớp của các răn đƣợc bôi một lớp bột nghiền gồm hạt mài 1 và dầu 3. Các hạt mài 1 cắt phoi vụn 4 từ các mặt răng của bánh nhỏ và bánh lớn 2 khi chúng quay ăn khớp với nhau.
Kết cấu của máy nghiền rang phải đƣợc
thiết kế sao cho với khoảng cách điều chỉnh chuẩn lý thuyết nhờ ca líp chuyên dùng ( hình b ) các trục chính của các bánh răng chủ động và thụ động trong thời gian nghiền có thể tự động thay đổi vị trí tương quan. Điều này được đảm bảo ở bất kỳ điểm nào của mặt răng. Trong chu kỳ gia công tự động tên máy nghiền có ba chuyển động chính: Chuyển động thẳng đứng 6, chuyển động nằm ngang 9 và chyuyeenr động dọc tục 7 ( hình c ) mà các thông số của chúng đƣợ các định bằng thực nghiệm hoặc khi khiểm tra trên máy kiểm tra bao hình.
Ở các máy nghiền răng của hãng Glison ( Mỹ ) không sử dụng chuyển động thẳng đứng 6 ( hình c ) mà thay vào đó là chuyển động quay 8 của bánh răng nhỏ xung quanh trục của nó. Phương pháp cắt này cho phép nâng cao năng suất nghiền lên 10 – 20% và tăng chất lƣợng bề mặt
Hạt mài đƣợc dùng có thể là cacbit silic hoặc oxit Nhôm. Khi nghiền xảy ra hiện tƣợng trƣợt Vp trên răng 10 ( hình d ) của bánh răng. Hiện tƣợng này có xu hương nằm dọc đường sinh của côn chia. Vp được gọi là trượt prophin. Đề điều chỉnh Vp cần tăng khoảng cách chuẩn của bánh răng nhỏ lên 0,075 – 0,125 mm, khi đó vết tiếp xúc ở bánh răng nhỏ dịch chuyển về phía chân răng
Đặc tính kỹ thuật 5Π720 5Π722 5725E 5724 5Π726Φ3
Đường kính lớn nhất của bánh Răng gia công ( mm )
Mô đun lớn nhất ( mm ) Số vòng quay trục chính ( v/p) Công suất máy (Kw)
Khối lƣợng máy ( kg )
125
2,5 300-2500
1,1 1400
320
6 1430
5,5 4100
500
8 1450
5,5 4800
800
16 420-840
10 7000
800
16 11-1500
6,5 6200
- Mài răng:
Sau khi mài, độ chính xác của bánh răng côn cong có thể đạt cấp 5. Các bánh răng côn cong đƣợc mài trên các máy chuyên dùng của Nga và của Mỹ. Sơ đồ động của các máy mài rang khác sơ đồ động của các máy cắt răng ở xích truyền động dụng cụ, bởi vì đá mài có tốc độ quay cao gấp 50 – 60 lần so với tốc độ quay của đầu dao cắt răng
- Thay đổi góc Profin α
Bằng thực nghiệm kiểm tra và đo đạc, quan sát vết tiếp xúc của 5 cặp bánh răng có góc profin răng dao tăng dần từ 20 – 220 ta có
Cặp số 1: Với dao cắt có α = 200, sai số ∆ α=±5’
Vị trí vết tiếp xúc có diện tích nhỏ, vết tiếp xúc nằm giữa bề mặt răng, sát đỉnh răng Chiều dài vết tiếp xúc thay đổi từ 13,5 – 16,5 ( mm )
Cặp số 2: α = 20030’, sai số ∆ α=±6’
Vị trí vết tiếp xúc có diện tích hơi nhỏ, vết tiếp xúc sát với đỉnh trên vành ngoài Chiều dài vết tiếp xúc thay đổi từ 14,5 – 17 ( mm )
Cặp số 3: α = 210, sai số ∆ α=±4’
Vị trí vết tiếp xúc gần với đỉnh trên, vành ngoài bánh răng Chiều dài vết tiếp xúc thay đổi từ 15,5 – 17 ( mm )
Cặp số 4: α = 21030’, sai số ∆ α=±5’
Vị trí vết tiếp xúc cách xa đỉ nh trên, vành ngoài gần với đỉ nh trên, vòng trong bánh răng
Chiều dài vết tiếp xúc thay đổi từ 14,5 – 17 ( mm ) Cặp số 5: α = 220 sai số ∆ α=±7’
Vị trí vết tiếp xúc được phân bố cách đều chân và đỉ nh răng Chiều dài vết tiếp xúc thay đổi từ 15,5 – 17,5 ( mm )
Và đo đạc thực tế nhận thấy chiều cao có vết tiếp xúc có xu hướng tăng lên Với: α = 200 có chiều cao vết tiếp xúc nhỏ nhất hmin= 2,5 (mm)
α = 220 đạt chiều cao vết tiếp xúc lớn nhất hmax = 6,2 (mm)
Diện tích vết tiếp xúc tăng lên và đạt đƣợc vết tiếp xúc tốt nhất tại α = 220
- Nếu cặp bánh răng có mms = 2,75, Z1 = 32, Z2 = 32 bằng vật liệu thép CT 45 đƣợc cắt với dao cắt profin α = 220 thì sẽ đạt đƣợc vùng tiếp xúc tốt nhất và đó là điều kiện ăn khớp chính xác nhất
- Việc nâng cao chất lƣợng bề mặt bánh răng côn xoắn phụ thuộc rất nhiều yếu tố nhƣ:
+ Thông số điều chỉnh máy cắt + Điều chỉnh gá đặt dao, phôi + Chất lƣợng cắt đầu dao côn xoắn
+ Gia công tinh bằng phương pháp: mài, nghiền...
Trên đây tác giả chủ yếu phân tích yếu tố chất lƣợng đầu dao côn xoắn ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt răng.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận:
Với đề tài đƣợc giao “Nghiên cứu tạo hình bề mặt răng côn xoắn và giải pháp nâng cao chất lƣợng bề mặt răng côn xoắn khi gia công”
Qua 4 chương của luận văn tác giả đã giải quyết các vấn đề sau:
- Nghiên cứu tính toán các thông số của cặp bánh răng côn răng cong hệ Gleason - Nghiên cứu lý thuyết tạo hình bề mặt bánh răng côn răng cong hệ Gleason và
xây dựng phương trrinhf bề mặt hông răng
- Nghiên cứu tính toán thiết kế đầu dao cắt bánh răng côn xoắn
- Nghiên cứu thực nghiệm để xác định ảnh hưởng của dụng cụ được phủ PVD – TiN và dụng cụ không đƣợc phủ tới chất lƣợng bề mặt răng, từ đó đƣa ra những kiến nghị nâng cao bề mặt răng khi gia công
- Đƣa ra một số giải pháp nâng cao chất lƣợng bề mặt bánh răng khi gia công Kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng
Các cặp bánh răng cong hệ Gleason có mms = 2,75; Z1 = Z2 = 32 bằng thép CT45 nếu dùng bằng dụng cụ cắt bánh răng với đầu dao đƣợc phủ PVD – TiN sẽ có chất lƣợng bề mặt tốt hơn với đầu dao không đƣợc phủ
Có thể làm tăng chât lượng bề mặt khi gia công bằng nhiều phương pháp như mài răng, nghiền răng, thay đổi góc profil α = 220
Kiến nghị:
Do thời gian làm luận văn ngắn, phương tiện thực nghiệm còn gặp nhiều hạn chế khó khăn nên luận văn chỉ tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng của dụng cụ cắt với đầu dao đƣợc phủ PVD – TiN và đầu dao không đƣợc phủ. Đề nghị tiếp tục nghiên cứu sự ảnh hưởng của đầu dao được phủ PVD – TiN tới chất lượng bề mặt trên các
vật liệu khác nhau, số modun và tốc độ cắt khác nhau để có những kết quả tổng quát góp phần nâng cao độ chính xác khi chế tạo bánh răng
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[ 1]. Trần Thế Lục, Trịnh Minh Tứ, Bành Tiến Long (chủ biên):
Thiết kế Dụng cụ gia công bánh răng tập I, II, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 1987.
[2]. Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sĩ Túy
Thiết kế dụng cụ công nghiệp, Nhà xuất bản KHKT , Hà Nội 2005 [3]. Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sĩ Túy
Nguyên lý gia công vật liệu.Nhà xuất bản KHKT, Hà Nội 2001.
[4] Trần Văn Địch
Công nghệ chế tạo bánh răng, Nhà xuất bản KHKT, Hà nội 2006.
[5]. Lê Thanh Sơn, Nghiên cứu tạo hình bề mặt bánh răng cong và ứng dụng công nghệ CAD/CAM.
[6]. V. Valvada: Surface & Coating technology 80, 1996.
[7]. T.L.Banh, Q.T. Phan, D.B. Nguyen, “Wear of PVD-TiN Coated HSS Endmills Using to Machine 1045 Stell” , Advances in technology of Materials and Materials Processing Journal (Scientific International Jounal), Vol. 6, No 2, (2004), pp.
244-249.
[8]. Jeong J.J, Jeong B. Y.., Kim M.H., Lee C. (2002), “Characterization of TiN coatings on the plasma nitride spheroidal graphitic cast iron substrates”, Surf and Coat. Technol., 150, pp, 24-30.
[9]. Le Clair P., Berera G.P., Moodera J.S. (2000), “Titanium nitride thin films obtained by a modified physical vapor deposition process” , J. Thin Solid films, Vol.
376,pp. 9-16.
[10]. Navinsek B. (1985), “Improvement of cutting tools by TiN PVD hard coatings”, Mater. Manufact. Process, 7(3), pp.2439-2447.
[11]. Perry A . J. (2000), “The surface topography of titanium nitride made by