Gia công răng của bánh răng

Gia công răng của bánh răng Các phương pháp tạo biên dạng răng Cắt răng bằng dao phay mô dun ưu nhược điểm bằng phương pháp cắt dao bằng mô dun Ưu nhược điểm của phương pháp cắt dao bằng dao phay lăn răng + ưu điểm + nhược điểm

Chơng 8: GIA CÔNG răng của BáNH RĂNG

8.1 Các phơng pháp tạo biên dạng (profin) răng

- Cán răng đợc dùng để chế tạo BR có môđun nhỏ

- Đúc răng đợc dùng để chế tạo BR có môđun lớn, độ chính xác thấp

- Cắt răng là phơng pháp chủ yếu để chế tạo BR Quá trình cắt răng là quá trình cắt bỏ phần kim loại giữa hai răng để tạo nên răng Có các phơng pháp cắt răng sau:

Phay, bào, xọc, chuốt là các phơng pháp gia công thô BR (gia công lần cuối BR có yêu cầu về độ chính xác và chất lợng bề mặt răng không cao)

Cà, nghiền, mài là các phơng pháp gia công tinh BR

Theo nguyên lý tạo biên dạng răng có: phơng pháp chép hình

và phơng pháp bao hình

Phơng pháp chép hình tạo biên dạng răng bằng cách chép lại biên dạng lỡi cắt của dao Theo phơng pháp này, dao phải có biên dạng lỡi cắt giống hệt biên dạng rãnh răng, quá trình gia công thực hiện cắt lần lợt từng rãnh một

Khi cắt răng theo nguyên lý chép hình, sai số biên dạng lỡi cắt

ảnh hởng trực tiếp tới độ chính xác của biên dạng rãnh răng cần gia công Vì vậy, cần chú ý tới độ chính xác biên dạng của lỡi cắt,

điều chỉnh dao bảo đảm chính xác chiều cao răng và phân độ chính xác sau mỗi lần gia công xong một rãnh răng

Phơng pháp bao hình tạo biên dạng

răng bằng đờng bao dãy liên tiếp các vị

trí hình học của lỡi cắt khi dao chuyển

động tơng đối với phôi Phơng pháp này

không yêu cầu dao phải có biên dạng lỡi

cắt giống hệt biên dạng của rãnh răng

cần gia công

Trong quá trình gia công, dao và

phôi nhận các chuyển động tơng đối với

nhau nh một cặp truyền BR ăn khớp thực

sự Điều này có nghĩa là, trong quá

H.8.1 Sơ đồ tạo biên

dạng răng bằng phơng pháp bao

hình

trình cắt đờng tròn cơ sở của BR cần cắt và BR dao lăn tơng đối với nhau Trong quá trình lăn, các lỡi cắt lần lợt đi qua một loạt các

vị trí để tạo nên biên dạng răng (hình H.8.1).

Khi cắt răng theo nguyên lý bao hình, cần điều chỉnh xích bao hình một cách chính xác, đảm bảo tơng quan chuyển động

giữa dao và phôi thực sự nh chuyển động tơng đối của một cặp truyền BR trong quá trình ăn khớp

Ngoài yêu cầu độ chính xác biên dạng răng, cần chú ý tới độ chính xác vị trí tơng quan giữa các bề mặt làm việc của BR trong quá trình lắp ráp và truyền mô men xoắn Công việc chuẩn

bị phôi trớc khi cắt răng đóng một vai trò hết sức quan trọng Phôi dùng để chế tạo BR có độ chính xác cao cần đợc gia công cơ các mặt chuẩn

8.2 Cắt răng bằng dao phay mô đun

8.2.1 Nguyên lý gia công: Cắt răng bằng DP môđun dựa trên

nguyên lý gia công chép hình DP môđun có biên dạng lỡi cắt giống hệt biên dạng của rãnh răng cần gia công DP đĩa môđun dùng để cắt BR trên máy phay ngang, DP ngón môđun dùng để cắt BR trên máy phay đứng Trong quá trình gia công, DP môđun

1 (hình H.8.2) nhận

chuyển động quay tạo tốc độ cắt

V, phôi 2 đợc gá trên đầu phân

độ vạn năng cùng bàn máy nhận

chuyển động chạy dao S dọc theo

đờng tâm chi tiết Sau khi cắt

xong một rãnh răng,bàn máy đa

chi tiết gia công về vị trí ban

đầu, đầu phân độ quay phôi đi

Z -1 vòng, trong đó Z là số răng

của BR cần gia công Quá trình

cắt cứ tiếp tục nh vậy cho tới khi

cắt hết Z rãnh răng trên BR cần

gia công

H.8.2 Cắt răng bằng DP

môđun a) Dùng DP đĩa môđun

b)Dùng DP ngón môđun

8.2.2 DP môđun

- DP đĩa môđun (hình H.8.3) là loại

DP đĩa định hình ba mặt cắt Mặt

tr-ớc răng dao là mặt phẳng, mặt sau hớt

l-ng Acsimet Thôl-ng số hình học của dao

đợc đo trong mặt cắt chính DP gia

công thô có γ >0, DP gia công tinh có

γ = 0 DP đĩa môđun dùng để cắt BR

trụ (răng thẳng; răng nghiêng) với m≤ 10

trên máy phay ngang

- DP ngón môđun (hình H.8.4) là loại

DP ngón định hình Mặt trớc răng dao

là mặt phẳng, mặt sau hớt lng Acsimet

DP ngón môđun dùng để cắt BR trụ

(răng thẳng; răng nghiêng) có m>10 và

cắt BR chữ V

- Chọn DP môđun: Khi gia công theo

nguyên lý chép hình, biên dạng của rãnh

răng không chỉ phụ

H.8.3 DP đĩa mô đun

H.8.4 DP ngón mô đun

thuộc vào số môđun mà còn phụ thuộc vào số răng của BR Nghĩa

là, mỗi DP môđun chỉ cắt đợc một loại BR có số môđun và số răng tơng ứng Nh vậy, số lợng DP môđun cần có để gia công BR đảm bảo độ chính xác biên dạng là quá lớn Thực tế, ngời ta chế tạo loại

DP này theo bộ Mỗi bộ DP gồm một số dao có các số hiệu khác nhau, cụ thể có: bộ 8 dao, bộ 15 dao và bộ 26 dao Số lợng dao trong một bộ càng nhiều thì độ chính xác biên dạng của răng cắt

đợc càng cao Mỗi dao trong một bộ chỉ cắt đợc các BR có môđun

ứng với số răng dao nằm trong giới hạn cho ở Bảng 8-1.

Các dao trong bộ 8 dùng để cắt các BR có m≤8, các dao trong

bộ 15 dùng để cắt các BR có m>8, các dao trong bộ 26 dùng để cắt các BR có yêu cầu độ chính xác cao

Chọn DP môđun để cắt BR nghiêng theo số răng quy đổi:

3

cos

qd

Z

Z

β

= (8.1)

trong đó: β- góc nghiêng của răng; Z- số răng của BR cần gia công.

8.2.3 Ưu, nhợc điểm của phơng pháp cắt răng bằng DP môđun

 u điểm: Chế tạo DP môđun đơn giản, ít tốn kém; công nghệ gia công răng không phức tạp, có thể gia công trên các máy phay vạn năng thông dụng

 Nhợc điểm: Độ chính xác gia công không cao và phụ thuộc vào dao, đồ gá, số răng cần cắt trên BR (nh trong bảng chọn DP môđun: dao số 4 trong bộ 8 dao dùng để cắt các BR có

Z = 21ữ 25, tuy nhiên nó chỉ có thể tạo biên dạng răng chính xác

cho BR có Z = 21).

Năng suất gia công thấp vì quá trình cắt không liên tục Số l-ợng DP cần thiết kèm theo máy nhiều Cần bậc thợ cao vì độ chính xác gia công không những chỉ phụ thuộc vào những yếu tố nêu trên mà còn phụ thuộc vào tay nghề của thợ đứng máy

8.3 Cắt răng bằng DP lăn răng

8.3.1 Nguyên lý gia công: Cắt răng bằng DP lăn răng dựa trên

nguyên lý bao hình DP lăn răng có dạng một trục vít Trong quá trình gia công, DP và phôi nhận các chuyển động quay cỡng bức

nh một cặp trục vít-bánh vít ăn khớp thực sự

Các chuyển động cần thiết khi phay

lăn răng gồm:

- Chuyển động chính là chuyển động

quay của DP để tạo tốc độ cắt cần thiết

V

- Chuyển động bao hình phối hợp

chuyển động quay của DP với chuyển

động quay của phôi nh một cặp trục vít

-bánh vít ăn khớp thực sự Tơng quan

chuyển động của xích bao hình là khi DP

quay đợc 1 vòng thì phôi phải quay đợc

K/Z vòng (Z là số răng của BR cần cắt, K là

số đầu mối của DP lăn răng)

- Chuyển động chạy dao S dọc theo

đ-ờng tâm của phôi để cắt hết phần kim

loại trên toàn bộ chiều dài của rãnh răng

H.8.5 Sơ đồ phay lăn

răng

Ngoài ra, khi cắt BR trụ răng nghiêng cần có thêm chuyển

động tạo đờng xoắn cho răng Chuyển động tạo đờng xoắn phải

đảm bảo tơng quan: khi dao tịnh tiến dọc theo đờng tâm phôi một lợng bằng bớc xoắn của răng gia công thì phôi phải quay phụ thêm đợc một vòng (cùng chiều hoặc ngợc chiều với chiều của chuyển động chính quay ở chuyển động bao hình, tuỳ thuộc chiều xoắn của răng)

Nh vậy, khi cắt BR trụ răng nghiêng, phôi cùng lúc nhận hai chuyển động quay từ hai xích động học khác nhau Bởi thế, hai chuyển động này phải đợc tổng hợp với nhau qua cơ cấu cộng tốc

độ (cơ cấu vi sai) trớc khi đa tới trục quay của phôi

8.3.2 DP phay lăn răng

a Kết cấu DP lăn răng

DP lăn răng (hình H.8.6) có dạng

trục vít vô tận Mặt trớc của răng dao

đợc tạo bằng cách xẻ các rãnh vuông

góc với đờng xoắn vít Mặt cắt dọc

trục của dao có dạng thanh răng

Hình 8-6 DP lăn răng

Mặt trớc của răng dao là mặt phẳng, mặt sau hớt lng Acsimet Góc trớc γ và góc sau α của các răng dao đợc đo trong mặt cắt vuông góc với đờng tâm dao (mặt đầu)

DP lăn răng đợc chế tạo liền khối bằng thép gió, có thể có một hoặc nhiều đầu mối Số đầu mối càng nhiều thì năng suất cắt càng cao, song độ chính xác gia công lại giảm DP lăn răng nhiều

đầu mối thờng dùng để cắt thô, DP một đầu mối dùng để cắt tinh

b Gá DP lăn răng

DP lăn răng đợc gá

lên máy sao cho nó cắt

đợc chiều sâu cắt yêu

cầu và chuyển động

chạy dao trong quá

trình cắt luôn hớng

xuống dới để cắt hết

phần kim loại trên toàn

bộ chiều dài răng

Hớng đờng xoắn

của răng DP phải trùng

với hớng

H.8.7 Sơ đồ gá DP lăn răng

rãnh răng gia công Bởi vậy, DP lăn răng phải đợc gá nghiêng một góc tuỳ thuộc vào góc nâng đờng xoắn của DP λ và góc nghiêng

β của răng cần cắt Góc gá DP đợc xác định theo các sơ đồ trên hình 8-7

Gá dao để gia công BR trụ răng thẳng bằng DP nghiêng phải

đợc trình bày trên hình H.8.7a, bằng DP nghiêng trái đợc trình bày trên hình H.8.7b

Gá dao để gia công BR trụ răng nghiêng phải bằng DP nghiêng

phải đợc trình bày trên hình H.8.7c, bằng DP nghiêng trái đợc trình bày trên hình H.8.7d

Gá dao để gia công BR trụ răng nghiêng trái bằng DP nghiêng

phải đợc trình bày trên hình H.8.7e, bằng DP nghiêng trái đợc trình bày trên hình H.8.7f.

8.3.3 Các yếu tố chế độ cắt cắt khi phay lăn răng

a Chiều sâu cắt t khi phay lăn răng là chiều dày lớp kim loại

đợc cắt đi trong mỗi đờng chuyển dao Nếu máy đủ công suất và

đủ độ cứng vững thì khi gia công thô cắt một lần hết lợng d Khi máy không đủ công suất và độ cứng vững thì gia công thô cắt làm hai lần với t1= 1,4m và t2= 0,7m, (m là môđun của BR cần cắt,

mm)

b Tốc độ cắt V là tốc độ chuyển động của DP: . .

1000

d

D n

V =π

[m/ph] (8.2)

trong đó: Dd- đờng kính của DP, mm; n- tốc độ quay của DP, vg/ph Thờng chọn tốc độ cắt V = (15ữ 20)m/phút

c Lợng chạy dao Sđ là lợng dịch chuyển của DP dọc theo đờng tâm phôi (thẳng đứng) sau khi phôi quay đợc một vòng, mm/vg Trị số lợng chạy dao chọn theo số răng cần cắt, độ nhám bề mặt

và độ chính xác yêu cầu

Khi cắt thô: Sđ= (0,7ữ 4)mm/vg, khi cắt tinh: Sđ= (0,3

ữ 1,2)mm/vg

d Thời gian máy khi phay lăn răng: . .

.

O

L Z

n S K

= [phút] (8.3)

trong đó: Z- số răng của BR cần cắt; n- tốc độ vòng của dao phay, vg/ph; S- lợng chạy dao, mm/vòng; K- số đầu mối của dao phay;

i-số lần ăn dao; L - tổng chiều dài đờng đi của DP theo phơng chạy dao, L = q.b+l1+l2 [mm] (8.4)

ở đây: b- chiều rộng cuả BR cần cắt, mm; q- số lợng các BR tham gia cắt đồng thời; l2- khoảng vợt quá, l2= (2ữ 5)mm; l1- chiều dài ăn dao, 1 ( )

cos

t D t

l

ω

−

= [mm] (8.5)

với: t- chiều sâu cắt, mm; D- đờng kính DP, mm; ω- Góc gá DP khi cắt BR trụ răng thẳng

8.3.4 Khả năng ứng dụng

Phay lăn răng dùng để cắt răng của BR trụ (răng thẳng, răng nghiêng) ăn khớp ngoài, bánh vít Độ chính xác của BR gia công theo phơng pháp phay lăn răng có thể đạt đợc cấp (7ữ 9), độ nhám bề mặt răng cấp 5

8.4 Cắt răng bằng dao xọc răng

8.4.1 Nguyên lý gia công

Cắt răng bằng dao xọc răng dựa trên nguyên lý ăn khớp của một cặp BR, trong đó một BR là dao xọc răng còn BR thứ hai là BR cần

cắt (hình H.8.8)

Trong quá trình gia công, dao xọc và phôi nhận các chuyển

động sau:

a Chuyển động chính là

chuyển động tịnh tiến lên xuống

của dao xọc

b Chuyển động chạy dao

vòng SV (trên hình vẽ là nd) là

chuyển động quay tròn của dao

xọc quanh đờng tâm của nó

c Chuyển động bao hình

phối hợp giữa chuyển động quay

của dao xọc với chuyển động

quay của BR cần cắt nh một

H.8.8 Nguyên lý xọc răng

cặp BR ăn khớp thực sự Tơng quan chuyển động nàynh sau:

ph dao

dao ph

n Z

n = Z (8.6)

trong đó: ndao- số vòng quay của dao xọc trong một phút; Zdao- số

răng của dao xọc; nph- số vòng quay của BR cần cắt trong

một phút; Zph- số răng của BR cần cắt

d Chuyển động chạy dao hớng kính Shk là chuyển động tịnh tiến của dao xọc hớng về tâm của BR cần cắt Chuyển động này cần thiết để cắt hết chiều sâu của rãnh răng Sau khi dao đã tiến tới chân răng thì chuyển động chạy dao hớng kính dừng lại, tuy nhiên quá trình gia công vẫn tiếp tục cho tới khi phôi quay thêm đợc 1

vòng để cắt hết chiều sâu của các rãnh răng

còn lại

f Chuyển động tạo đờng xoắn khi

cắt BR trụ răng xoắn là chuyển động quay

phụ thêm của dao xọc phối hợp với chuyển

động tịnh tiến lên xuống của nó để tạo nên

đờng xoắn cho răng (hình H.8.9a) Chuyển

động này đợc tạo nên bằng cách lắp một bộ

dỡng trên trục chính của dao xọc và trên phần

cố định của đầu xọc nh thể hiện trên hình

H.8.9b.

H.8.9 Bộ dỡng để

xọc răng của BR

xoắn

8.4.2 Dao xọc răng

Kết cấu của dao xọc răng đợc thể hiện trên

hình H.8.10.

Dao xọc răng đợc chế tạo liền khối bằng thép gió, có dạng của một BR có cùng môđun với BR cần cắt Các răng dao có biên dạng thân khai Mặt trớc của dao là mặt côn Mặt sau của dao là mặt côn ngợc (γ= (5ữ 10)o, α= (4ữ 7)o)

8.4.3 Các yếu tố cắt khi xọc răng

a Chiều sâu cắt khi xọc răng t là chiều dày lớp kim loại

đ-ợc cắt đi trong mỗi

lần cắt Thông thờng, nếu máy đủ công suất

và đủ độ cứng vững thì khi gia công thô cắt

một lần hết lợng d Nếu máy không đủ công

suất và độ cứng vững, thì gia công thô cắt

làm hai lần với t1= 1,4m; t2= 0,7m (m- môđun

của BR cần cắt)

Khi cắt tinh bằng dao xọc răng, chỉ áp

dụng hai lần cắt để cắt BR có yêu cầu độ

nhám bề mặt không nhỏ hơn cấp 6, độ chính

xác BR không nhỏ hơn cấp 7 và m≥ 6 Trong

tr-ờng hợp này ngời ta sử dụng dụng cam có hai

l-ợng nâng để thực hiện chạy dao hớng kính

H.8.10 Dao xọc

răng

b Lợng chạy dao vòng SV là lợng dịch chuyển của lỡi cắt dao xọc theo vòng tròn cơ sở của nó sau khi dao thực hiện đợc một hành trình kép

Lợng chạy dao vòng đợc chọn tuỳ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu chế tạo dao và môđun BR cần cắt Thờng chọn SV= (0,15ữ0,5)mm/h.tr.kép

c Lợng chạy dao hớng kính Shk là lợng dịch chuyển của dao xọc theo chiều hớng tâm của phôi sau khi dao xọc thực hiện đợc một hành trình kép

Lợng chạy dao hớng kính của dao xọc đợc chọn tuỳ thuộc vào vật liệu gia công, vật liệu chế tạo dao và mô đun BR cần cắt

Th-ờng chọn Shk= (0,1ữ 0,3)SV

d Tốc độ cắt khi xọc là tốc độ chuyển động tịnh tiến của dao:

2 .

1000

L n

V = [m/ph] (8.7)

trong đó: L- chiều dài hành trình của dao xọc, mm; n- số hành

trình kép của dao xọc, h.tr.kép/ph

Tốc độ cắt V đợc xác định tuỳ thuộc vào vật liệu gia công,

tuổi bền dao, lợng chạy dao Khi dao xọc đợc chế tạo từ thép gió:

V = (14ữ 30)m/ph

e Thời gian máy khi xọc răng: . .

O

h m Z

n S n S

π

= + [phút] (8.8)

trong đó: h- chiều cao răng, mm; n- số hành trình kép của dao xọc, h.tr.kép/phút; Shk- lợng chạy dao hớng kính, mm/h.tr.kép; m-môđun của BR cần cắt, mm; Z- số răng của BR cần cắt; Sv- lợng

chạy dao vòng, mm/h.tr.kép; i- số lần ăn dao.

8.4.4 Khả năng ứng dụng của phơng pháp

Phơng pháp xọc bao hình có thể đạt độ chính xác BR cấp

6ữ 8, độ nhám bề mặt răng cấp 6, đợc dùng để cắt răng của các

BR trụ răng thẳng (ăn khớp trong và ăn khớp ngoài), các khối BR tầng

có nhiều BR nằm sát nhau, các BR trụ răng nghiêng (nếu có thêm

đồ gá tạo đờng xoắn)

Khi cắt các BR có m<2,5 thì phay lăn răng có năng suất cao hơn xọc, khi cắt các BR có m>5 thì xọc răng có năng suất cao hơn phay lăn răng

8.5 u, nhợc điểm của phơng pháp gia công bao hình

a u điểm:

- Độ chính xác gia công cao hơn phơng pháp cắt răng bằng DP môđun vì nó không phụ thuộc vào biên dạng lỡi cắt của dao và số răng của BR cần gia công

- Nămg suất gia công cao (không phải mất thời gian phân độ)

- Mỗi DP lăn răng hoặc dao xọc răng có thể gia công đợc các BR cùng môđun với số răng yêu cầu khác nhau

- Không yêu cầu bậc thợ cao

b Nhợc điểm: Chế tạo dao cắt phức tạp, đắt tiền Cần máy

chuyên môn hoá

8.6 Các phơng pháp gia công tinh răng của BR

8.6.1 Nghiền răng

a Nguyên lý gia công: Nghiền răng

là phơng pháp gia công tinh răng của các

BR sau nhiệt luyện bằng cách bào mòn

bề mặt răng nhờ dụng cụ nghiền và bột

nghiền nhỏ mịn để nâng cao độ nhám

bề mặt răng Có hai sơ đồ nghiền:

nghiền bằng một dụng cụ nghiền có

H.8.11 Sơ đồ nghiền

răng.

tâm quay song song với tâm quay của

BR cần gia công (hình H.8.11a) và

nghiền bằng ba dụng cụ nghiền có tâm

quay lệch với tâm quay của BR cần gia

công (hình H.8.11b).

b Dụng cụ nghiền là các BR đợc chế tạo bằng gang xám, có độ

cứng HB=160, cùng môđun với BR cần gia công Chiều dày của BR nghiền lớn hơn chiều dầy của BR cần gia công khoảng (4ữ 10)mm

c Khả năng ứng dụng: Phơng pháp

nghiền răng dùng để nâng cao độ nhám bề

mặt răng của các BR đã tôi Độ nhám bề mặt

răng sau nghiền đạt cấp 8ữ 9 Nghiền răng còn

có khả năng sửa đợc một số sai số do nhiệt

luyện

8.6.2 Mài răng

a Nguyên lý mài răng: Mài răng có thể

đợc thực hiện theo nguyên lý chép hình hoặc

nguyên lý bao hình Các chuyển động cần

thiết để mài răng theo nguyên lý chép hình

cũng tơng tự nh khi phay BR theo nguyên lý

này và đợc thể hiện trên hình H.8.12.

Mài răng theo nguyên lý bao hình dựa trên

cơ sở ăn khớp

H.8.12 Sơ đồ mài

răng theo nguyên lý chép hình.

của một cặp BR - thanh răng Hình H.8.13a thể hiện sơ đồ mài

răng bằng hai đá đĩa Hai đá đĩa đợc đặt nghiêng đi một góc bằng góc ăn khớp của răng so với phơng ngang Trong quá trình cắt, hai đá đĩa này nhận chuyển động quay tròn để tạo tốc độ cắt cần thiết Vđ BR gia công nhận chuyển động quay tròn n và chuyển động tịnh tiến V bảo đảm cho BR lăn không trợt trên bề mặt thanh răng Ngoài ra, BR còn nhận chuyển động tịnh tiến qua lại dọc theo đờng tâm của nó để mài hết chiều dài bề mặt răng Mỗi chu kỳ gia công nh vậy mài đợc hai mặt bên của hai răng khác nhau Sau đó BR gia công trở về vị trí ban đầu rồi nhận chuyển động phân độ để tiếp tục chu kỳ tiếp theo