Nghiên cứu về doa phay lăn răng

Dao phaylăn răng dùng để gia công bánh răng ăn khớp ngoài và một phần cho bánh răng ăn khớp trong. Dạng profin răng dao phụ thuộc vào dạng profin răng của bánh răng gia công có thể là thân khai, xicloit . . . Về mặt kết cấu người ta phân ra dao phay lăn nguyên khối, trong đó dao phay được chế tạo bằng một phôi hoàn chỉnh, và dao phay ghép, ở đây chỉ các răng dao là được chế tạo bằng vật liệu cắt. Dao phay ghép được chế tạo để cắt những bánh răng có môđun lớn (trên 10 mm). Dựa vào số đầu mối người ta phân ra dao phay một đầu mối và dao phay nhiều đầu mối. Quá trình hình thành profin của răng bánh răng bằng dao phay lăn tương tự như quá trình ăn khớp của bánh răng gia công với trục vít (trục vít có thể coi như bánh răng nghiêng với số răng bằng số đầu mối của trục vít). Để tạo ra mặt trước của răng và lưỡi cắt người ta làm các rãnh dọc, thường là các rãnh xoắn trên dao phay, còn muốn có các góc sau thì phải đem hớt lưng các mặt sau của răng. Phân tích kết cấu của dao phay trục vít ta thấy rằng : Dao phay trục vít là những thanh răng nghiêng phân bố đều đặn trên mặt trụ. Do đó khi trục vít quay tại một điểm tiếp xúc cố định ta sẽ thấy thanh răng tịnh tiến. Dựa vào nguyên lý chung của máy gia công bánh răng là máy này nhắc lại sự chuyển động ăn khớp cưỡng bức của bộ truyền bánh răng thanh răng mà bánh răng là phôi và thanh răng là dao. Nhưng dùng dao thanh răng khi gia công máy cần có nhữnh chuyển động sau (hình 8).

Dao phaylăn răng dùng để gia công bánh răng ăn khớp ngoài và một phần cho bánh răng ăn khớp trong Dạng profin răng dao phụ thuộc vào dạng profin răng của bánh răng gia công có thể là thân khai, xicloit

Về mặt kết cấu ngời ta phân ra dao phay lăn nguyên khối, trong đó dao phay

đợc chế tạo bằng một phôi hoàn chỉnh, và dao phay ghép, ở đây chỉ các răng dao là đợc chế tạo bằng vật liệu cắt Dao phay ghép đợc chế tạo để cắt những bánh răng có môđun lớn (trên 10 mm)

Dựa vào số đầu mối ngời ta phân ra dao phay một đầu mối và dao phay nhiều

đầu mối

Quá trình hình thành profin của răng bánh răng bằng dao phay lăn tơng tự

nh quá trình ăn khớp của bánh răng gia công với trục vít (trục vít có thể coi

nh bánh răng nghiêng với số răng bằng số đầu mối của trục vít) Để tạo ra mặt trớc của răng và lỡi cắt ngời ta làm các rãnh dọc, thờng là các rãnh xoắn trên dao phay, còn muốn có các góc sau thì phải đem hớt lng các mặt sau của răng

Phân tích kết cấu của dao phay trục vít ta thấy rằng :

Dao phay trục vít là những thanh răng nghiêng phân bố đều đặn trên mặt trụ

Do đó khi trục vít quay tại một điểm tiếp xúc cố định ta sẽ thấy thanh răng tịnh tiến

Dựa vào nguyên lý chung của máy gia công bánh răng là máy này nhắc lại

sự chuyển động ăn khớp cỡng bức của bộ truyền bánh răng- thanh răng mà bánh răng là phôi và thanh răng là dao

Nhng dùng dao thanh răng khi gia công máy cần có nhữnh chuyển động sau (hình 8)

Hình 8.

Chuyển động Q1 T2 gọi là chuyển động bao hình, chuyển động T3 để gia công hết chiều dài răng Nhng chuyển động T2 là chuyển động thẳng bị không gian hạn chế nên phải đổi chiều sau mỗi chu kì gia công Mặt khác thanh răng phải có chiều dài thích ứng với từng đờng kính của bánh răng gia

công( đảm bảo ăn khớp hết toàn bộ bánh răng) do đó đờng kính bánh răng càng lớn thì thanh răng càng dài, không gian đặt máy càng lớn

Vì vậy hiện nay đã thay đổi nguyên lý này nh sau :

Biến chuyển động T2 hữu hạn khứ hồi thành chuyển động quay vô hạn một chiều Q2 Thay dao thanh răng thành dao phay trục vít và nguyên lý ăn khớp thành sự ăn khớp của bộ truyền trục vít – bánh răng

Kết cấu và một số kích thớc cơ bản của dao phay lăn răng đợc thể hiện ở hình 9

Hình 9 Kết cấu dao phay lăn răng.

Độ chính xác chế tạo dao phay:

Độ chính xác của bánh răng cắt bằng dao phay lăn răng phụ thuộc vào nhiều yếu tố Các sai số răng bánh răng có thể do độ không chính xác của dao phay, của máy, của phôi và của các phơng tiện đo lờng

Căn cứ vào độ chính xác yêu cầu của bánh răng mà quy định độ chính xác của dao phay Khi cắt bánh răng có độ chính xác cấp 7 ta dùng dao phay cấp chính xác AA; đối với bánh răng cấp chính xác 8 -dùng dao cấp A; đối với bánh răng cấp cính xác 9 - dùng dao cấp B và đối với bánh răng cấp chính xác 10 - dùng dao cấp C Dao phay chính xác cấp C không cần mài răng

Độ chính xác cần thiết chế tạo dao phay lăn cho bánh răng đợc quy định theo

OCT 9324-60

Khi chế tạo, kiểm tra, mài sắc, sau khi mòn thì độ chính xác định vị và gá đặt

có một ý nghĩa lớn Độ chính xác này phụ thuộc vào độ chính xác về kích

th-ớc và độ thẳng của lỗ

Đối với dao phay cấp chính xác AA sai số đờng kính lỗ không vợt quá 0,7A;

đối với dao phay cấp chính xác A và B thì trong giới hạ A; đối với dao phay cấp C thì trong giới hạn A

Độ chính xác chế tạo các phần tử khác nhau của kết cấu dao phay có ảnh h-ởng đế độ chính xác bánh răng Prôfin răng của bánh răng đợc tạo nên bởi các lỡi cắt của dao phay Các lỡi cắt phải có hình dạng đúng và phải có sự bố trí hình dáng tơng quan phù hợp với yêu cầu Vị trí tơng đối giữ lỡi cắt so với trục cũng có một ý nghĩa quan trọng ở dao phay mới cũng nh dao phay đã mài sắc lại, lỡi cắt phải nằm trên mặt phẳng của trục vít cơ bản Sự xê dịch của chúng khỏi bề mặt của trục vít cơ bản sẽ gây ra sai số về prôfin và về các kích thớc răng của bánh răng gia công

Kiến nghị dùng một trong ba nhóm kiểm tra sau đây (OCT 9324-60) để kiểm tra độ chính xác dao phay lăn răng Cả ba nhóm đều tiến hành kiểm tra các thành phần sau đây:

-Độ lệch chiều dày răng s

-Độ lệch của mặt trớc so với mặt hớng kính r

-Độ đảo hớng kính của gờ ab

-Độ đảo mặt đầu của thành gờ tokp

Ngoài ra nếu dùng phơng pháp thứ nhất thì phải kiểm tra các thành phần sau

đây:

-Sai số ăn khớp tz

-Sai số bớc rãnh vít thoát phoi Sk

-Độ đảo hớng kính của vòng tròn ngoài a

-Sai số tích luỹ bớc vòng của rãnh tokp

Đối với nhóm kiểm tra thứ hai thì cần kiểm tra thêm các thành phần sau đây: -Sai số đờng vít dao phay sau một vòng quay tb, sau ba vòng quay tb và từ răng này đến răng kia tb1

-Sai số prôfin f

Đối với nhóm thứ ba còn phải kiểm tra:

-Sai số prôfin f

-Sai số bớc chiều trục hoặc hình chiếu bớc dao phay t đo dọc theo thanh răng từ răng này đến răng kia

-Sai số tích luỹ bớc răng trên chiều dài của ba bớc răng bất kì kề nhau t -Sai số tích luỹ bớc vòng của rãnh tokp hoặc hiệu các bớc vòng tính với một vòng quay tokp

-Độ đảo hớng kính theo đờng kính ngoài a

-Sai số rãnh thoát phoi Sk

-Độ côn của đờng kính ngoài trên chiều dài dao phay K

Sai số ăn khớp t là sai lệch lớn nhất của các điểm trên lỡi cắt đo từ răng này

đến răng kia dọc đờng vít theo hớng của đờng ăn khớp trên cả chiều dài của

đờng vít; đối với dao phay m=2,5-4 mm cấp chinh xác A thì sai lệch giới hạn cho phép là 0,020 mm

Kiểm tra sai số đờng vít dao phay là kiểm tra sai lệch lớn nhất theo hớng trục của các điểm lỡi cắt dao phay nằm trên một mặt trụ (trên cùng một khoảng cách so với trục ), đồng trục với lỗ dao phay, so với đờng lý thuyết

Sai số prôfin f (hình 10a) là khoảng cách giữa hai prôfin lý thuyêt và prôfin thực

Bớc chiều trục của prôfin và hình chiếu của bớc dao phay đo dọc theo thanh răng từ răng này đến răng kia

Hình dạng đúng của các răng của bánh răng phụ thuộc vào độ chính xác khi gia công các yếu tố riêng biệt của dao phay Độ sai lệch của các yếu tố đó về

vị trí và hình dạng sẽ dẫn đến các sai số tơng ứng của bánh răng gia công Độ lệch của các yếu tố này thờng có thể bù trừ cho nhau bằng độ không chính xác của các yếu tố khác, nhng điều đó rất ít xảy ra Hãy xem xét ảnh hỏng của độ không chính xác của các yếu tố riêng biệt của dao phayđến sự đúng

đắn của các răn bánh răng gia công

Độ không chính xác của prôfin lỡi cắt, sai số về hình dạng và vị trí so với trục dao phay f ảnh hởng trực tiếp đến prôfin các răng bị cắt và đến trị số bán kính vòng cơ sở của nó (hình 10a) Việc kiểm tra có thể tiến hành trong tiết diện pháp hoặc ở hình chiếu trên mặt phẳng chiều trục của dao phay hoặc

có thể thay bằng việc kiểm tra hình dáng mặt sau của răng trong tiết diện chiều trục Có thể dùng các dụng cụ đo, kính hiển vi, máy chiếu hoặc dỡng

đo để tiến hành kiểm tra Độ không chính xác của profin đối với dao phay m=2,5-4 mm chính xác A phải không lớn hơn f=0,010 mm

Độ lệch về chiều dày răng dao phay s ảnh hởng đến chiều dày răng bánh răng gia công (hình 10b) Việc gá dao phay so với trục bánh răng gia công (chiều sâu phay) thờng đợc tiến hành theo các kết quả đo chiều dày răng của bánh răng gia công Trong trờng hợp này, nếu dùng dao phay có lỡi cắt thẳng thì sai số chiều dày răng chỉ có ảnh hởng đến chiều cao chân răng bánh răng

và đến trị số khe hở hớng kính của truyền động, kích thớc của các khe hở đó

có thể thay đổi trong một phạm vi khá rộng

Khi dùng dao phay mà các lỡi cắt có dạng cải tiến, ví dụ dao phay để gia công các bánh răng có vát đỉnh răng thì thờng dựa vào việc điều chỉnh vị trí dao phay so với trục phôi mà biết chiều dày răng, do đó gây ra sự sê dịch vị trí của cạnh vát trên prôfin răng gia công (đáng lẽ là hc thì ta đợc hc’) Do đó

đối với những dao phay này dung sai của chiều dày răng phải đợc quy định một cách chặt chẽ Đối với dao phay m=2,5-4 mm chính xác cấp A sai lệch

về chiều dày răng không đợc lớn hơn s= 0,025 mm

Sai số bớc răng t ảnh hởng đến độ không chính xác của profin răng bánh răng gia công và có khả năng làm tăng độ gấp khúc của prôfin ( hình 10c)

Do sai số bớc răng, sai số này có tác dụng giống nh độ xê dịch của lỡi cắt so với bề mặt của trục vít cơ bản, một bộ phận của lỡi cắt sẽ cắt lợng d lớn, còn

bộ phận khác của lỡi cắt có thể sẽ không tiếp xúc với bề mặt đã gia công của răng Do đó cần phải quy chuẩn hóa trị số bớc t giữa các răng kề nhau và sai

số tích luỹ lớn nhất của bớc răng trên chiều dài ba bớc Bớc răng có thể đo hoặc trong tiết diện pháp tuyến dọc theo thanh răng, hoặc ở hình chiếu trên trục, hoặc trong tiết diện chiều trục có tính đến trị số hớt lng của mặt sau răng Sai số cho phép đối với dao phay m=2,5-4 mm, chính xác cấp A không

đợc vợt quá t=+ 0,010mm và t=+ 0,020mm

Do có hớt lng, sai lệch và độ hớng kính của mặt trớc rãnh r (hình10d) sẽ làm cho lỡi cắt xê dịch khỏi bề mặt của trục vít cơ bản và làm sai lệch prôfin Sự không đối xứng của profin do việc bố trí theo mặt xoắn vít của các răng sẽ dẫn đến sai số và độ không đối xứng của profin bánh răng gia công Đối với dao phay m=2,5-4 mm, độ chính xác cấp A cho phép r không lớn hơn

0,050mm

Độ đảo hớng kính theo đỉnh răng (theo đờng kính ngoài) a (hình 10e) khi đo chiều dày răng trên đỉnh sẽ ảnh hởng đến sự thay đổi chiều dày dao phay đã xét ở trên Khi đo chiều dày răng ở cách trục dao phay một khoảng nhất

định, điều này rất ít gặp, thì độ đảo hớng kính chỉ ảnh hởng đến việc phân bố tải trọng không đồng đều của các lỡi cắt ở đỉnh Đối với dao phay m=2,5-4

mm, chính xác cấp A cho phép a đến 0,032 mm

Sai số bớc vòng sẽ dẫn đến sự xê dịch của lỡi cắt so với bề mặt trục vít cơ sở, làm thay đổi chiều dày răng dao, kết quả là một số răng dao không tham gia cắt ( hình 10c) Việc này sẽ dẫn đến sai lệch về profin răng của bánh răng gia công và có thể làm profin răng bị gấp khúc Sai số tích luỹ bớc vòng tokp đối với dao phay m=2,5-4 mm, cấp chính xác A, không vợt quá 0,063 m

Sai số này có thể thay thế bằng việc kiểm tra sai số lớn nhất của bớc vòng của mặt trớc rãnh trong phạm vi một vòng quay của dao phay tokp Đối với dao phay m=2,5-4 mm, cấp chính xác A thì tokp không đợc lớn hơn 0.050 mm

Độ côn K của mặt trụ ngoài (đỉnh răng) theo chiều dài dao phay có ảnh hởng tơng tự nh độ đảo hớng kính của đỉnh răng Đối với dao phay m=2,5-4 mm, chính xác cấp A, độ côn K không đợc vợt quá 0,032 mm

Sai số của bớc rãnh vít sk sẽ làm cho lỡi căt trên cả chiều dài dao phay dần dần xê dịch khỏi bề mặt của trục vít cơ bản, đồng thời cũng tạo thành độ côn theo mặt trụ ngoài (hình 10h) Hiện tợng thứ nhất sẽ dẫn đến sai lệch đều đặn của profin ( góc ) răng của bánh răng gia công, ảnh hởng của hiện tợng thứ hai tong tự nh đã trình bày ở trên

Để tránh những sai lêch của profin, các trị số bớc rãnh dọc phải giống nhau ( với dung sai chặt chẽ ) khi tạo thành các mặt trớc các mặt sau, khi mài sắc

và hớt lng Sai số bớc rãnh vít so với trị số tinh khi hớt lng profin phải tận l-ợng làm nhỏ nhất và thờng cho phép không lớn hơn 0,5% Sai số bản thân

b-ớc rãnh xoắn so với trị số danh nghĩa có thể cho phép trong những phạm vi khá rộng -đối với dao phay m=2,5-4 mm, chính xác cấp A có thể tới 2,5% trị

số tính toán của bớc Sk

Độ đảo hớng kính aδ và độ đảo mặt đầu aT của gờ cần dùng để kiểm tra độ chính xác lắp dao trên máy phay răng

Nh đã phân tích ở trên việc mài lại mặt trớc của dao phay lăn có ảnh hởng rất lớn đến profin răng bánh răng gia công Vì vậy ở phần này ta tìm hiểu về mài mặt trớc

Mài mặt trớc dao phay lăn răng

Dao phay lăn răng đợc mài sắc (và mài lại) theo mặt trớc Tuỳ theo kết cấu của dao phay mà mặt trớc có thể là mặt phẳng chứa trục dao (góc trớc thờng

là γ=0) hoặc mặt xoắn vít kín (mặt Hêlêcôit) Việc mài có thể thực hiện trên máy chuyên dùng mài mặt trớc (theo máy LIÊN XÔ trớc đây có kí hiệu chung là 3662 ) khi sản xuất khối lợng lớn; cũng có thể mài trên máy mài sắc vạn năng có dùng đồ gá, khi sản xuất nhỏ hay mài lại đơn chiếc Dù mài trên máy nào đi nữa thì nguyên lý của chuyển động mài vẫn phải dựa trên nguyên lý tạo hình mặt trớc, hình11

Hình 11 Sơ đồ nguyên tắc tạo hình mặt trớc.