(Đồ án tốt nghiệp) công nghệ chế tạo bánh răng trụ

Công dụng của truyền động bánh răng

Truyền động bánh răng là một cơ chế quan trọng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại máy móc và thiết bị, giúp chuyển đổi chuyển động quay từ một trục sang trục khác Nó có khả năng biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại, góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động của các hệ thống cơ khí.

Truyền động bánh răng là một phương pháp phổ biến nhờ vào những ưu điểm nổi bật như khả năng truyền lực lớn, tỷ số truyền ổn định, hệ số có ích cao và sự êm ái trong quá trình vận hành.

Truyền động bánh răng là một phần thiết yếu trong nhiều loại phương tiện và máy móc như ô tô, máy kéo, động cơ đốt trong, máy công cụ, máy nông nghiệp và máy cần cẩu Chúng có khả năng truyền lực và tốc độ rất đa dạng, với hộp giảm tốc bánh răng có thể truyền công suất lên đến hàng chục nghìn kW Đặc biệt, tốc độ vòng của các bánh răng trong các hệ thống truyền động tốc độ cao có thể đạt tới 150 m/s.

Sử dụng bánh răng có thể truyền được chuyển động quay giữa các trục song song với nhau, chéo nhau hoặc vuông góc với nhau.

Phân loại

Truyền động bằng bánh răng trụ

Sinh viên thực hiện: Trần Trọng Đức Hướng dẫn: PGS TS Lưu Đức Bình Trang 2

Truyền động bằng bánh răng trụ là phương pháp hiệu quả để quay các trục song song, sử dụng các loại bánh răng với răng thẳng, răng nghiêng và răng hình chữ V.

Bánh răng nghiêng có hai loại :

Bánh răng nghiêng giúp nâng cao độ êm dịu trong quá trình làm việc và cải thiện khả năng truyền tải lực Tuy nhiên, nhược điểm của loại bánh răng này là việc phát sinh lực dọc trục trong quá trình truyền động.

Bánh răng hình chữ V kết hợp ưu điểm của bánh răng nghiêng và loại bỏ lực dọc trục nhờ thiết kế răng ngược chiều nhau trên mỗi bánh răng.

Hình 1.1 Bánh Răng Trụ ăn khớp ngoài

Hình 1.3 Bánh Răng Trụ Ăn Khớp Trong

Truyền động ăn khớp trong không chỉ có khả năng ăn khớp tốt hơn mà còn mang lại độ êm dịu và tuổi thọ cao hơn so với truyền động ăn khớp ngoài.

Truyền động bằng thanh răng

Truyền động bằng thanh răng là một dạng đặc biệt của truyền động bánh răng trụ, trong đó bánh răng có đường kính lớn trở thành thanh răng Loại truyền động này bao gồm các bánh răng và thanh răng với các kiểu răng thẳng, răng nghiêng và răng hình chữ V.

Truyền động bằng bánh răng côn

Truyền động bánh răng côn được sử dụng để truyền chuyển động quay giữa các trục nằm trong cùng một mặt phẳng nhưng có đường tâm chéonhau

Bánh răng côn có các loại: răng thẳng, răng nghiêng và răng cong

Hình 1.4 Truyền động bằng thanh răng

Hình 1.5 Truyền động bằng bánh răng côn cong

Truyền động bằng bánh vít

Truyền động bằng bánh vít là phương pháp hiệu quả để truyền chuyển động quay giữa các trục vuông góc, với hai loại trục vít chính là trục vít hình trụ và trục vít lõm Phương pháp này không chỉ đảm bảo công suất truyền lớn mà còn mang lại độ chính xác cao và sự êm ái trong quá trình dịch chuyển.

Đặc tính của truyền động bánh răng

Tỷ số truyền i là đặc tính cơ bản của truyền động bánh răng, cho thấy mối quan hệ giữa tốc độ của bánh răng chủ động và bánh răng thụ động.

Tỷ số truyền I được xác định theo công thức:

Trong đó 𝜔 1 , 𝜔 2 - tốc độ góc của bánh răng chủ động và bị động (radian/giây)

𝑛 1 , 𝑛 2 – Số vòng quay của bánh chủ động và bị động

𝑍 1 , 𝑍 2 – Số răng của bánh chủ động và bị động

Thông số hình học của bánh răng

Đường tiếp tuyến được sử dụng để xây dựng đường thân khái, được gọi là đường thẳng dẹt sinh Khi triển khai, đường tròn tạo thành đường thân khai.

Hình 1.6 Truyền động bằng trục vít – bánh vít

Sinh viên Trần Trọng Đức, dưới sự hướng dẫn của PGS TS Lưu Đức Bình, đã nghiên cứu về điểm A trên đường thẳng dẹt khi nó chuyển động theo hình tròn cơ sở Hình dạng của đường thân khai chỉ phụ thuộc vào bán kính của đường tròn cơ sở, và một đường thân khai có thể được sử dụng cho cả mặt bên của răng lớn và răng nhỏ.

Chiều dài của đường thẳng dẹt sinh xc là cạnh góc vuông của tam giác vuông xoc và bằng : b = √𝑅 𝑥 2 − 𝑟 0 2

Ngoài ra, bán kính - 𝑅 𝑥 là cạnh huyền của tam giác vuông oxc và bằng:

Đẳng thức 𝑐𝑜𝑠𝛼 𝑥 cho thấy mối quan hệ giữa hình dạng của đường thân khai và bán kính của đường tròn cơ sở Khi bán kính này nhỏ, đường thân khái có độ cong lớn; ngược lại, khi bán kính tăng lên vô hạn, đường thân khai trở thành đường thẳng Khi 𝑟 0 đạt đến vô cùng, bánh răng trụ chuyển thành thanh răng với cạnh răng là đường thẳng Điều này giúp xác định hình dạng và kích thước của bánh răng cũng như dụng cụ cắt trong gia công bằng phương pháp bao hình theo biên dạng của thanh răng Ăn khớp thân khai mang lại nhiều ưu điểm nổi bật.

Răng của ăn khớp thân khai được sản xuất một cách đơn giản thông qua phương pháp bao hình, trong đó toàn bộ biên dạng răng được hình thành từ một đường cong liên tục.

Ăn khớp thân khai giúp công việc chính xác khi thay đổi khoảng cách tâm mà vẫn duy trì tỉ số truyền, từ đó giảm chi phí chế tạo và lắp ráp các chi tiết dạng hộp.

Khi ăn khớp thân khai, hình dạng của răng trên một bánh răng không bị ảnh hưởng bởi bán kính của vòng tròn cơ sở của bánh răng đó.

Sinh viên Trần Trọng Đức, dưới sự hướng dẫn của PGS TS Lưu Đức Bình, đã nghiên cứu rằng mỗi bánh răng có khả năng ăn khớp với nhiều bánh răng có đường kính khác nhau, từ đó giúp đơn giản hóa kết cấu.

Khi bán kính của vòng tròn cơ sở đạt đến mức vô cùng lớn, đường thân khai sẽ chuyển thành đường thẳng Do đó, bánh răng với đường kính vô cùng lớn sẽ trở thành thanh răng có profin răng là đường thẳng.

5 Ăn khớp than khai cho phép cắt bánh răng hiệu chỉnh, có nghĩa là sửa răng mà không cần sử dụng dao chuyên dùng

Vì những ưu điểm trên việc sử dụng bánh răng có biên dạng thân khai được sử dụng rộng rãi trong thức tế

Các đường tròn cơ sở có bán kính 𝑟01 và 𝑟02, với đường thẳng NN là đường tiếp tuyến, tạo thành đường thẳng dẹt sinh cho cả hai đường thân khai Điểm tiếp xúc của các bề mặt thân khai di chuyển theo đường tiếp tuyến với các vòng tròn cơ sở, do đó NN được gọi là đường ăn khớp Đoạn thẳng 𝑐1, 𝑐2 được xác định là chiều dài ăn khớp, trong khi các bán kính 𝑟1 và 𝑟2 là các đường tròn khởi xuất Khi hoạt động, các đường tròn này lăn bao hình với nhau mà không xảy ra hiện tượng trượt Đường tròn khởi xuất chỉ được xác định đối với cặp bánh răng ăn khớp, và với từng bánh riêng lẻ, nó được gọi là đường tròn chia.

Hình 1.7 Thông số hình học của bánh răng

Bánh răng ăn khớp chuẩn có đường tròn khởi xuất trùng với đường tròn chia khi khoảng cách tâm đúng Đường tròn đáy, với bán kính 𝑅 𝑖, giới hạn các chân răng, trong khi hiệu giữa bán kính đường tròn đỉnh và đáy xác định chiều cao răng h Phần răng trên đường tròn chia gọi là đầu răng, còn phần giữa đường tròn chia và đáy gọi là chân răng Bước ăn khớp t là chiều dài cung của đường tròn chia giữa các prophin cùng phía, trong khi bước vòng là khoảng cách giữa các prophin của hai răng kề nhau đo theo đường đồng tâm với đường tròn chia.

Bước góc 𝛾 được gọi là góc bằng 360

𝑧 Moodun m là tỷ số giữa bước ăn khớp t và 𝜋 ( m có cùng thứ nguyên với t ) m = 𝑡

Đường tròn chia của bánh răng có đường kính bằng tích của mô đun m và số răng z Hệ số chiều cao răng được xác định bằng tỷ số giữa chiều sâu của răng ℎ 𝑟 và mô đun m (f = ℎ 𝑟).

2𝑚 ) Hiệu giữa chiều cao răng h và chiều sâu tiến vào của răng ℎ 𝑟 gọi là khe hở hướng kính ( c = h - ℎ 𝑟 )

Bảng 1.1 công thức tính thông số hình học của bánh răng trụ răng thẳng

Tên gọi Đơn vị Kí hiệu Công thức tính

Mô dun mm m Chọn theo tiêu chuẩn

Bước theo đường tròn chia

Bước cơ sở mm t o T o = mπcos 20°

Số răng của bánh răng chủ động - z 1 Chọn theo kết cấu khi z< 17

Số răng của bánh răng thụ động được ký hiệu là z2 Để tính toán các thông số của bánh răng, cần xác định đường kính của đường tròn chia (vòng chia) bằng công thức d = mz Đường kính đỉnh bánh răng được tính theo công thức D e = d + 2m = m(z + 2), trong khi đường kính đáy được tính bằng D i = d – 2,5m = m(z – 2,5).

Chiều cao đầu răng mm h´ h´ = m

Chiều cao chân răng mm h´´ h´´ = 1,25m

Khe hở hướng kính mm c c = h´´ - h´ = 0,25m

Chiều dày răng theo cung của đường tròn chia mm S S = 𝑡

Dịch chỉnh bánh răng

Trong nhiều thiết bị và cơ cấu, bánh răng không tiêu chuẩn được sử dụng để điều chỉnh lượng xê dịch, nhằm tránh hiện tượng cắt lẹm khi gia công bánh răng có số răng nhỏ bằng phương pháp bao hình.

Cắt lẹm chân răng ảnh hưởng đến chất lượng răng, bao gồm giảm độ bền uốn, giảm chiều dài ăn khớp, tăng tiếng ồn trong quá trình làm việc và tăng hệ số trượt của các prophin răng khi truyền động.

Bánh răng dịch chỉnh mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với bánh răng thông thường, bao gồm độ bền uốn cao hơn nhờ chân răng dày hơn và giảm thiểu độ mòn răng do cải thiện điều kiện trượt của các profin răng trong quá trình truyền động.

Bánh răng tiêu chuẩn có hệ số dịch chỉnh dao 𝜉 = 0, nghĩa là độ dịch dao 𝛿 cũng bằng 0 Chiều rộng răng S và chiều rộng rãnh răng 𝑆 𝑏 trên vòng chia của bánh răng tiêu chuẩn là bằng nhau.

Bánh răng dịch chỉnh là loại bánh răng có hệ số dịch dao khác không, với độ dịch dao dương khi 𝜉 > 0 và âm khi 𝜉 < 0 Ngoài ra, bề rộng răng S và chiều rộng rãnh răng 𝑆 𝑏 trên vòng chia của bánh răng dịch chỉnh cũng có sự khác biệt.

Hệ số dịch răng ảnh hưởng rất lớn tới biên dạng răng thân khai:

 Nếu ta dịch dao không ( tức dao tiêu chuẩn ) tức hệ số dịch dao 𝜉 = 0 thì ta được biên dạng tiêu chuẩn

 Khi ta dịch dao dương quá nhiều ( dao lùi xa tâm ohooi 1 khoảng 𝛿 khá lớn )

Khi 𝛿 = 𝜉.𝑚 lớn, biên dạng răng vẫn giữ hình dạng thân khai nhưng sẽ có sự khác biệt ở đỉnh răng Nếu chiều dày đỉnh răng nhỏ hơn hoặc bằng 0,4.m (m – modun của bánh răng), hiện tượng nhọn răng sẽ xảy ra, dẫn đến tăng trượt và giảm hiệu suất truyền Để tránh tình trạng này, cần đảm bảo rằng 𝑆 𝑎 ≥ 0,4.𝑚.

Khi dao âm dịch chuyển quá nhiều và tiến gần tâm phôi, hiện tượng cắt chân răng sẽ xảy ra, dẫn đến giảm khả năng chịu lực của bánh răng.

Có hai phương pháp dịch chỉnh là dịch chỉnh chiều cao và dịch chỉnh góc

Bảng 1.2 công thức tính thông số hình học của bánh răng trụ có dịch chỉnh chiều cao

Công thức tính Bánh răng z1 Bánh răng z2

Mô dun m Chọn theo tiêu chuẩn Chọn theo tiêu chuẩn

Hệ số dịch chỉnh ξ Chọn theo kết cấu ξ 1

Để tính toán các thông số của răng, ta sử dụng các công thức sau: Đường kính vòng chia được xác định là d∂1 = mz1 và d∂2 = mz2 Đường kính đỉnh được tính bằng Dek1 = d01 + 2m(1 + ξ1) và Dek = d01 + 2m(1 + ξ2) Đường kính đáy được xác định qua Dik1 = d∂1 + 2m(1,25 - ξ1) và Dik = d∂1 + 2m(1,25 - ξ2) Chiều cao đầu răng được tính bằng ℎ𝑘1´ = m(1 + ξ1) và ℎ𝑘2´ = m(1 + ξ2) Cuối cùng, chiều cao chân răng được xác định qua ℎ𝑘1´´ = m(1,25 - ξ1) và ℎ𝑘2´´ = m(1,25 - ξ2).

Chiều cao răng theo đường tròn chia ( vòng chia)

Bảng 1.3 - công thức tính thông số hình học bánh răng trụ có dịch chỉnh góc

Tên gọi Ký hiệu Công thức tính

Mô dun m Chọn theo tiêu chuẩn

Hệ số cân bằng dịch chỉnh ξ chọn theo kết cấu ξ 1 ξ 2 h0 = ξ 1 + ξ 2 - m(z1 + z2)

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các thông số kỹ thuật liên quan đến đường kính và chiều cao của răng trong thiết kế cơ khí Đường kính vòng chia được tính bằng công thức d d1 = mz1 và d2 = mz2 Đường kính đỉnh được xác định qua các công thức Dek1 = d∂1 + 2m(1 + ξ1 – h0) và Dek1 = d∂2 + 2m(1 + ξ2 – h0) Đường kính đáy được tính bằng Dik1 = d∂1 - 2m(1,25 - ξ1) và Dik1 = d∂2 - 2m(1,25 - ξ2) Chiều cao đầu răng được xác định là ℎ𝑘1´ = m(1 + ξ1 - h0) và ℎ𝑘2´ = m(1 + ξ2 - h0), trong khi chiều cao chân răng là ℎ𝑘1´´ = m(1,25 - ξ1) và ℎ𝑘2´´ = m(1,25 - ξ2) Cuối cùng, chiều cao răng h được tính bằng tổng của chiều cao đầu và chân răng: ℎ𝑘 h = ℎ𝑘1´ + ℎ𝑘1´´ = ℎ𝑘2´ + ℎ𝑘2´´.

Chiều dày răng theo vòng chia

Độ chính xác của truyền động bánh răng trụ

Độ chính xác của bánh răng trụ, bao gồm răng thẳng, răng nghiêng và răng chữ V, được quy định theo tiêu chuẩn ГOCT và TCVN Tiêu chuẩn này áp dụng cho các mô đun từ m=1 đến 50, với góc ăn khớp α ° và đường kính vòng chia không vượt quá 5000mm.

Theo tiêu chuẩn ГOCT và TCVN, độ chính xác của bánh răng được phân chia thành 12 cấp, trong đó cấp 1 đạt độ chính xác cao nhất và cấp 12 có độ chính xác thấp nhất.

Trong thực tế, các cấp chính xác thường được sử dụng từ 3 đến 11, trong khi trong lĩnh vực chế tạo máy, các cấp từ 5 đến 9 được áp dụng phổ biến nhất.

Độ chính xác động học được xác định thông qua sai số góc quay của bánh răng và bánh vít sau một vòng quay Sai số này xuất phát từ những lỗi trong hệ thống công nghệ.

Độ ổn định khi làm việc được xác định thông qua sai số và chu kỳ, trong đó giá trị trung bình của sai số truyền động được tính bằng tỷ số giữa sai lệch lớn nhất và số răng của bánh răng.

Độ chính xác tiếp xúc được đánh giá qua vết tiếp xúc, bao gồm diện tích và hình dáng của profin răng theo chiều dài và chiều cao, thể hiện bằng phần trăm Độ chính xác này ảnh hưởng đến sự tập trung tải trọng trên các vùng khác nhau của bề mặt bánh răng, từ đó tác động đến độ bền và tuổi thọ của bộ truyền Nó đặc biệt quan trọng đối với các bộ truyền chịu tải trọng lớn và vận hành ở tốc độ thấp.

Độ chính xác khe hở mặt bên là yếu tố quan trọng trong bộ truyền, với khe hở giữa các cạnh răng Khe hở mặt bên sẽ tăng lên khi kích thước bánh răng lớn hơn.

Khe hở mặt bên không được xác định chỉ bằng độ chính xác của bộ truyền, mà còn phụ thuộc vào công dụng và điều kiện sử dụng Cụ thể, các bộ truyền yêu cầu khe hở mặt bên nhỏ khi tính đến góc quay, trong khi các bánh răng trong turbin tốc độ cao cần khe hở mặt bên lớn hơn để hoạt động hiệu quả.

Xuất phát từ đó, người ta quy định 4 cấp khe hở mặt bên của bộ truyền bánh răng như sau:

Sai số động học tổng hợp của bánh răng trụ, ký hiệu là ΔF∑, được xác định dựa trên sai số góc quay của bánh răng trong một vòng quay.

Sai số động học của bánh răng chủ yếu phát sinh trong quá trình cắt răng, do ảnh hưởng của sai số động học của máy móc, cũng như sai số trong việc gá đặt phôi và dụng cụ.

Các thành phần của chỉ tiêu sai số động học bao gồm :

- Sai số tích lũy bước vòng: ΔF∑

- Độ đảo hướng kính của vành răng C˳

- Dao động khoảng pháp tuyến chung Δ˳

- Dao động khoảng cách tâm trong một vòng quay của bánh răng Δ˳a

Chỉ tiêu đánh giá độ ổn định trong quá trình làm việc là sai số chu kỳ ΔF, thường xuất phát từ sai số của máy, sai số gá đặt của dụng cụ cắt và phôi Khi sai số chu kỳ lớn, bộ truyền làm việc sẽ gặp phải va đập, tải trọng động tăng cao, và tiếng ồn cũng sẽ gia tăng Các thành phần chính trong chỉ tiêu này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của quá trình làm việc.

- Sai số bước cơ sở Δt˳

- Dao động khoảng cách tâm khi bánh răng quay được 1 răng

Chỉ tiêu tổng hợp đánh giá vết tiếp xúc trên bề mặt bánh răng bao gồm chiều dài và chiều cao của vết tiếp xúc Các thành phần này là cơ sở để xác định chất lượng và hiệu suất của bánh răng.

- Sai số phương của răng ΔB˳

- Độ không song song của các đường tâm Δx

- Độ lệch chéo của các đường tâm Δy

- Sai số của bước hướng trục ΔB∑

- Sai số hình dáng và vị trí của đường tiếp xúc

- Độ không thẳng của đường tiếp xúc ΔBn

Chỉ tiêu tổng hợp khe hở mặt bên đo lường lượng xê dịch của biên dạng khởi xuất của thanh răng Δh Các thành phần cấu thành chỉ tiêu khe hở mặt bên rất quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất và độ chính xác của hệ thống.

- Sai lệch khoảng pháp tuyến chung ΔL

- Sai số chiều dày của răng theo dây cung cố định ΔSnx

- Sai số kích thước đo theo 2 con lăn ΔM

Sai lệch khoảng cách tâm là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá độ chính xác của bánh răng trụ Phương pháp khách quan và chính xác nhất để thực hiện việc này là kiểm tra độ bền theo chỉ tiêu tổng hợp.

Chương 2, CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRỤ

Chế tạo phôi

Vật liệu chế tạo

Bánh răng được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau như thép, gang, kim loại màu và chất dẻo, tùy thuộc vào mục đích sử dụng Mỗi vật liệu đều đáp ứng các yêu cầu riêng biệt, đặc biệt trong việc sản xuất ô tô, máy kéo, máy bắn và các loại máy công cụ khác.

Thép là vật liệu nổi bật với khả năng truyền tải lớn, độ bền uốn và chống mòn cao Để giảm tiếng ồn, bánh răng thường được chế tạo từ gang và chất dẻo, vì chúng có giá thành thấp hơn và dễ gia công hơn so với thép Tuy nhiên, bánh răng làm từ gang và chất dẻo lại có khả năng truyền lực kém hơn so với bánh răng bằng thép.

Các bánh răng truyền lực thường được sản xuất từ thép hợp kim Crôm, bao gồm các loại như 15Cr, 15CrA, 20CrA, 40Cr, 45Cr, cùng với các hợp kim Crôm-Niken và Crôm-Moolipden như 40CrNi, 35CrMoA, và 18CrMnTi.

Các bánh răng chịu tải trọng trung bình và nhỏ được chế tạo bằng thép C chất lượng tốt như C40, C45 và Gang

Các bánh răng làm việc với tốc độ cao mà không gây tiếng ồn được làm từ chất dẻo, vải ép, da ép

Với tiến bộ nghành luyện kim, ngày nay người ra có thể chế tạo từ vât liệu kim loại bột.

Các phương pháp chế tạo phôi

Việc lựa chọn phương pháp chế tạo phôi phải dựa trên hình dáng, kích thước của chi tiết, loại vật liệu, công dụng, sản lượng hàng năm và các yếu tố liên quan khác.

- Trong sản xuất lớn, phôi bánh răng thép thường là phôi rèn

- Trong sản xuất nho, dơn chiếc người ta thường dùng phôi thanh

Bánh răng và bánh vít có kích thước lớn thường được chế tạo từ phôi bằng phương pháp đúc Đối với những bánh răng và bánh vít có đường kính lỗ lớn hơn 25 mm và chiều dài nhỏ hơn hai lần đường kính, lỗ sẽ được tạo ra trong quá trình rèn hoặc đúc.

- Với bánh răng được chế tạo từ kim loại bột thì phôi chính là bột kim loại

2.1.2.1 Đúc Đúc là một phương pháp chế tạo phôi truyền thống Có nhiều phương pháp đúc khác nhau

Đúc trong khuôn kim loại là phương pháp chế tạo phôi bánh răng trụ răng thẳng, bánh răng còn răng thẳng và dải quạt bánh răng Quá trình này bao gồm việc rót kim loại nóng chảy vào khuôn thép, với độ chính xác của phôi bánh răng phụ thuộc vào chất lượng khuôn, kích thước và hình dáng chi tiết, cũng như chất lượng kim loại nóng chảy Các bánh răng được sản xuất bằng phương pháp này thường không cần gia công cơ bổ sung và được ứng dụng trong các cơ cấu truyền động có tốc độ thấp và khe hở mặt bên lớn.

Đúc áp lực là phương pháp chế tạo bánh răng từ kim loại màu, trong đó kim loại nóng chảy được rót vào khuôn thép dưới áp lực và tốc độ cao Phương pháp này cho phép sản xuất bánh răng ăn khớp ngoài và trong với các yêu cầu môđun khác nhau: từ hợp kim kẽm (môđun ≥ 0.3mm), hợp kim nhẹ (môđun ≥ 0.5mm) đến hợp kim đồng (môđun ≥ 1.5mm) Bánh răng từ hợp kim kẽm thường không cần gia công bổ sung, trong khi bánh răng từ hợp kim nhẹ và đồng cần gia công thêm, do đó cần để lại lượng dư cho bề mặt răng Đúc trong khuôn nóng chảy được sử dụng để chế tạo phôi hoặc bánh răng có hình dáng phức tạp từ thép và kim loại màu, với độ chính xác cao tương ứng với hình dạng của phôi.

Phương pháp đúc này đạt độ chính xác cao, với hầu hết các bề mặt chỉ cần gia công tinh lần cuối Dung sai kích thước của phôi đúc trong khuôn nóng chảy khoảng ±0.3mm, tương đương 0.7% kích thước danh nghĩa.

Bánh vít được chế tạo từ đồng thau với lượng dư để gia công cơ học, thường được lấp trên vành thép hoặc vành gang Các bánh vít nhỏ bằng đồng thường được sản xuất liền một khối Dung sai kích thước của phôi đúc gang được trình bày trong bảng 1.4, trong đó cấp chính xác I có độ chính xác cao hơn so với các cấp chính xác II và III.

Bảng 2.1: Dung sai kích thước của phôi đúc gang

Kích thước khuôn khổ của phôi

Kích thước danh nghĩa (mm)

I II III I II III I II III I II III

Bảng 2.2: Lượng dư gia công cơ phôi gang đúc

Kích thước khuôn khổ của phôi (mm)

Kích thước danh nghĩa (mm)

I II I II III I II III I II III

Hình 2.1 Phôi bánh răng bằng gang xám

Gần đây, bánh răng chất dẻo đã trở thành lựa chọn phổ biến trong ngành chế tạo máy, nhờ vào ưu điểm tiết kiệm kim loại và giảm trọng lượng Các bánh răng này thường được sản xuất bằng phương pháp đúc và chủ yếu là bánh răng trụ răng thẳng và răng nghiêng Chúng được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị như máy đo đếm, điện thoại và máy vô tuyến Với tính đàn hồi, bánh răng chất dẻo giúp giảm tiếng ồn và chống ma sát, ngay cả khi không có khe hở Độ chính xác của bánh răng chất dẻo đạt cấp 8 - 9, với dung sai kích thước chỉ 0.02 mm hoặc 0.3% kích thước danh nghĩa.

Hình 2.2 Bánh răng chất dẻo

Chất lượng và độ chính xác của bánh răng chất dẻo được xác định bởi cấu trúc bánh răng, độ chính xác của khuôn và phương pháp gia công Phương pháp chế tạo bánh răng chất dẻo hiệu quả nhất là đúc áp lực, bên cạnh đó, phương pháp ép nóng cũng được sử dụng Yếu tố quyết định chất lượng bánh răng bao gồm nhiệt độ của vật liệu và khuôn ép, áp lực ép cũng như thời gian làm nguội.

Phương pháp cán bằng con lăn là kỹ thuật chế tạo phôi trụ có bậc, trong đó phôi 2 được tự động quay giữa hai con lăn 1 và 3 Hai con lăn này được gắn trên các trục song song, và bề mặt của chúng được trang bị các đường hình chêm để tối ưu hóa quá trình gia công.

Trong quá trình gia công, các dường hình chêm từ con lăn sẽ ăn sâu vào phôi, tạo hình dáng theo yêu cầu sau mỗi vòng quay Đối với phôi có chiều dài ngắn, có thể cán nhiều phôi cùng lúc, giúp tiết kiệm vật liệu từ 10 – 15% so với phương pháp dập nóng, giảm lượng dư gia công từ 2 ÷ 2.5 mm xuống còn 1 ÷ 1.5 mm Năng suất của máy cán có thể đạt từ 360 đến 900 chi tiết mỗi giờ.

Hình 2.3 Sơ đồ cán phôi bánh răng

2.1.2.3 Chồn nóng trên máy tự động nhiều vị trí

Phương pháp gia công phôi dạng đĩa và các vòng ổ bị được thực hiện qua quy trình công nghệ hoàn toàn tự động Vật liệu ban đầu là phôi thanh cán nóng, được tự động chuyển đến lò nung cảm ứng để đạt nhiệt độ rèn Sau khi nung nóng, các phôi thanh được đẩy vào máy dập nóng nằm ngang nhờ con lăn của cơ cấu chạy dao Tại vị trí cắt đoạn, phôi thanh được cắt thành từng đoạn và chuyển tới cối đập.

Hình 2.4 Chế tạo phôi bánh răng trên máy tự động nhiều vị trí

Trong đó : a: Các bước chồn phôi

Phôi được tạo ra trong khuôn hở giúp loại bỏ ba via, mang lại bề mặt sạch và cải thiện tính chất cơ lý Điều này dẫn đến độ chính xác cao và lượng dư gia công cơ nhỏ, như thể hiện trong bảng 1.6 và bảng 1.7.

Bảng 2.3: Dung sai kích thước phôi (mm)

Kích thước phôi Đường kính danh nghĩa của phôi (mm)

Sinh viên thực hiện: Trần Trọng Đức Hướng dẫn: PGS TS Lưu Đức Bình Trang 22 Đường kính D và D1 ±0.2 ±0.3 ±0.4 ±0.4 Đường kính D2 -0.3 -0.4 -0.6 -0.6

Bảng 2.4: Lượng dư một phía của phôi (mm)

Kích thước phôi Đường kính của phôi D (mm)

Chế tạo phôi trên máy tự động nhiều vị trí giúp giảm 25% khối lượng vật liệu so với máy dập nằm ngang Năng suất của máy đạt từ 70 đến 100 chiếc mỗi phút Đối với phôi có đường kính 67 mm và chiều cao 40 mm, năng suất của máy đạt 70 chiếc/phút, trong khi lượng dư chiếm khoảng 6% trọng lượng của phôi.

Hình 2.5 Phôi trục răng a: Đoạn Phôi b: Phôi trục răng

Dập nguội thể tích là phương pháp quan trọng trong chế tạo máy, được sử dụng để sản xuất các chi tiết phức tạp và bánh răng, đặc biệt là phôi trục răng trụ và trục răng côn Độ dung sai cho đường kính ngoài và đường kính trong của các chi tiết này thường nằm trong khoảng 0.2 đến 0.25 mm.

Phương pháp dập nguội thể tích được áp dụng để chế tạo bánh răng và các chi tiết khác từ thép có hàm lượng cacbon từ 0.15 đến 0.4% Đối với thép có hàm lượng cacbon lớn hơn 0.45%, cần nung nóng phôi đến nhiệt độ thích hợp trước khi tiến hành dập.

Nhiệt luyện

Tôi thể tích

Chế độ tôi thể tích và ram bánh rang cho thép kết cấu được nêu rõ trong bảng 1.8 Khi kết hợp tôi thể tích với ram cao, quá trình này được gọi là tôi cải thiện.

Bảng 2.5: Chế độ tôi thể tích và ram bánh răng

Thép Nguyên công Nhiệt độ rung

Môi trường làm nguội Độ cứng HB ( MPa)

Tôi bề mặt

Trong các trường hợp cần nâng cao độ bền bề mặt mà không làm thay đổi thành phần hóa học của vật liệu, phương pháp tôi bề mặt được áp dụng Hai phương pháp phổ biến được sử dụng là tôi bề mặt bằng ngọn lửa ga và tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần.

Phương pháp ngọn lửa ga sử dụng hỗn hợp oxy và axetilen để nung nóng bề mặt chi tiết với nhiệt độ lên đến 3100 độ C, trong đó tỷ lệ oxy và axetilen là 1:1,3.

Làm nguội sau khi nung nóng có thể thực hiện bằng cách phun nước, emynxy hoặc ngâm trong dầu Phương pháp tôi bề mặt bằng ngọn lửa ga có ưu điểm là đơn giản và thiết bị đa năng, nhưng nhược điểm chính là khó điều chỉnh nhiệt độ nung tối ưu Nếu có cơ cấu điều chỉnh nhiệt độ nung, phương pháp này sẽ được áp dụng rộng rãi trong sản xuất.

Thời gian nung cho bánh rang có môđun 2-5mm là 12 giây, trong khi bánh rung có môđun 6-8mm cần 15 giây Thời gian giữ nhiệt độ nung khoảng 10 giây, và trong quá trình nung, bánh rang quay với tốc độ 87 vòng/phút.

Phương pháp gia công hiệu quả mà tôi áp dụng là sử dụng dòng điện cao tần Trong quá trình này, chi tiết gia công được đặt trong bộ phận cảm ứng, nơi dòng điện cao tần sẽ được dẫn qua để thực hiện gia công.

Tần số 10 6 Hz tạo ra các dòng điện xoáy trên bề mặt chi tiết cảm ứng, giúp nung nóng nhanh chóng Sau khi được nung nóng, chi tiết sẽ được làm nguội bằng cách phun nước hoặc sử dụng emynxi Trong một số trường hợp, chi tiết cũng có thể được ngâm trong dầu để làm mát.

Có một số phương pháp tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần như sau”

Trong quá trình nung, chúng tôi đã đồng thời xử lý toàn bộ bề mặt chi tiết cho các bánh rang có moodun nhỏ hơn 6mm và các loại trục ngắn Trong trường hợp này, chi tiết có thể đứng yên hoặc quay từ 20 đến 30 độ trong khoảng thời gian nung.

Quá trình nung và tôi diễn ra liên tục, với sự dịch chuyển qua trục răng có chiều dài lớn Thời gian nung bằng dòng điện cao tần phụ thuộc vào chiều sâu lớp bề mặt cần tôi và tần số của dòng điện.

Bảng 2.6: Thời gian nung khi tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần phụ thuộc vào tần số của dòng điện và chiều sâu lớp về mặt cần tôi

Chiều sâu lớp bề mặt cần tôi

Thời gian nung ( giây) khi tần số dòng điện (Hz)

Phương pháp tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần có nhiệt độ nung tối ưu cao hơn phương pháp tôi thông thường khoảng 100-150 độ C, do tốc độ nung đạt từ 200-300 độ C và thời gian giữ nhiệt không lớn.

Mặt bằng dòng điện cao tần là một phương pháp tiên tiến, giúp tăng năng suất gia công, giảm giá thành sản phẩm và tạo điều kiện cho việc tự động hóa quy trình sản xuất.

Sau khi tôi bề mặt bằng dung điện cao tần, độ cứng, độ chống mòn và độ bền tiếp xúc của bề mặt rang tang rõ rệt

Chế độ tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần được chọn theo bảng 1.10 Phân bố độ cứng theo vị trí của răng

Chế độ tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần cho bánh răng thép 40X được trình bày trong bảng 1.10, bao gồm các đặc tính của bánh răng, điều kiện nung, độ cứng sau khi ram (HRC) và độ cứng sau khi tôi bằng dòng điện cao tần (HRC), cùng với đường kính của bánh răng (mm).

Bề rộng vành răng (mm)

59 Ghi chú: Nhiệt độ của nguyên công ram là 230 độ C

Gia công bề mặt bằng phương pháp nhiệt – hóa

Khi gia công bề mặt bằng phương pháp nhiệt – hóa xảy ra sự thay đổi thành phần hóa học của lớp bề mặt chi tiết gia công

Sau khi nhiệt-hóa bề mặt, phần lớn các chi tiết được tôi và ram thấp ( ở nhiệt độ trong khoảng 150-220 độ C)

Mục đích chính của gia công bề mặt bằng phương pháp nhiệt – hóa là tăng cường độ cứng và khả năng chống mòn cho lớp bề mặt, đồng thời cải thiện độ bền mỏi và độ bền tiếp xúc của bánh răng.

Các phương pháp nhiệt-hóa phổ biến bao gồm thấm các bon và thấm cacbon-nito, giúp cơ khí hóa và tự động hóa quy trình sản xuất Việc áp dụng những phương pháp này không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm.

Sinh viên Trần Trọng Đức, dưới sự hướng dẫn của PGS TS Lưu Đức Bình, đã nghiên cứu về việc đảm bảo chất lượng sản phẩm thông qua việc đơn giản hóa các quy trình nhiệt luyện Phương pháp này giúp giảm thời gian gia công và diện tích sản xuất, với các đặc tính được ghi rõ trong bảng 1.11.

Bảng 2.7: Đặc tính của gia công bánh răng bằng các phương pháp nhiệt- hóa

Nguyên công Công dụng Thành phần của môi trường

Thấm cacbon bằng chất tang cacbon khô

Tăng cacbon cho bề mặt

Than củi, than đá và muối canxi

880-930 1 để có chiều sâu lớp thấm là 1mm Thấm cacbon khí trong lò đứng

Tăng cacbon cho bề mặt

Hỗn hợp khí trong lò từ dầu hỏa, benzol, xăng tổng hợp

930-950 6-8 để có chiều sâu lớp thấm là 1mm

Tăng cacbon và nito cho bề mặt

Hỗn hợp khí cacbon và 2- 10% amoniac

820-860 4 để có chiều sâu lớp thấm là 1mm Thấm nito Tăng nito cho về mặt để tang độ cứng, độ chống mòn và độ bền mỏi

Amoniac 480-560 30 để có chiều sâu lớp thấm là 0.3mm

Làm sạch bề mặt bánh răng sau nhiệt luyện

Bề mặt bánh răng sau khi nhiệt luyện thường bám nhiều bụi bẩn và gỉ sắt, do đó cần được làm sạch trước khi sử dụng hoặc gia công tiếp theo Trước đây, phương pháp làm sạch chủ yếu là sử dụng thiết bị phun cắt, nhưng hiện nay đã bị cấm do ảnh hưởng đến sức khỏe con người Hiện tại, phương pháp làm sạch hiệu quả được áp dụng là phun dung dịch cát, trong đó dung dịch này chứa 5% cát theo khối lượng.

Dung dịch làm sạch bao gồm 50% nước theo khối lượng, được bơm qua ống dẫn của máy nén khí với áp suất 0,4-0,5 MPa tới bề mặt gia công Khi va chạm, dung dịch này không chỉ làm sạch bề mặt mà còn chảy vào thùng chứa để tái sử dụng Thay vì sử dụng cát, hạt thép có thể được sử dụng để làm sạch các chi tiết, mang lại bề mặt được làm sạch với độ cứng cao hơn so với trước khi xử lý.

Trước khi tiến hành nhiệt luyện, bề mặt bánh răng cần được làm sạch nếu có dính dầu, bằng cách sử dụng nước nóng (80-90 độ C) pha thêm 10% dung dịch axit.

Kiểm tra chất lượng của bánh răng sau khi nhiệt luyện

Khi kiểm tra cấu trúc tế vi, cần chú ý rằng lớp bề mặt sau khi nhiệt luyện phải chủ yếu chứa mactensit và austenite dư Đặc biệt, ở bề mặt thấm cacbon, lượng austenite dư không được vượt quá 25%, trong khi ở lớp bề mặt thấm cacbon-nito, tỷ lệ này có thể lên tới 50%.

Kinh nghiệm thực tế cho thấy lượng austenite dư ở lớp bề mặt thấm cacbon-nito (50%) có khả năng nâng cao độ bền của bánh răng, đặc biệt là bánh răng ở cầu sau của ô tô Đối với phần lõi của răng thấm cacbon và thấm cacbon-nito, cấu trúc vật liệu cần bao gồm beinit hoặc mactensit ít cacbon, trong khi cấu trúc lõi không được phép có phêrit.

Trong bảng 1.12 trình bày các phương pháp kiểm tra các thông số chủ yếu của bánh răng sau nhiệt luyện,

Bảng 2.8: Các phương pháp kiểm tra bánh răng sau nhiệt luyện

Thông số kiểm tra Phương pháp kiểm tra

Chiều dày lớp bề mặt sau nhiệt luyện Độ cứng bề mặt sau tôi và ram

Cấu trúc tế vi của lớp bề mặt sau nhiệt luyện

Biến dạng của bánh răng sau nhiệt luyện Đo độ cứng từ ngoài bào trong Dùng máy đo độ cứng Rokvel ( HRC

≥ 59-63) Dúng kính hiển vi kim quang học Máy đo chuyên dụng

Quy trình công nghệ trước khi cắt răng

Quy trình công nghệ gia công phôi trước khi cắt răng bao gồm các nguyên công như sau:

- Gia công thô mặt lỗ

- Gia công tinh mặt lỗ

- Gia công thô mặt ngoài

- Gia công tinh mặt ngoài

Ngoài ra, nếu cần có thêm các nguyên công như khoan lỗ, phay rãnh then, then hoa trên trục răng hặc làm ren…

- Khi sản lượng nhỏ, việc gia công phôi trước khi cắt được thực hiện trên máy tiện

Lỗ bánh răng cần hải doa vì yêu cầu hải có độ chính xác cao

Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, phương pháp chuốt thường được sử dụng để gia công lỗ, bao gồm cả lỗ có rãnh then và then hoa Trước khi tiến hành chuốt, quá trình khoan hoặc khoét thường được thực hiện trên máy khoan đứng Các nguyên công khác chỉ được thực hiện sau khi đã chuốt lỗ, vì phương pháp chuốt có khả năng đạt độ chính xác kích thước rất cao, nhưng độ chính xác về vị trí tương quan giữa mặt lỗ và các mặt khác lại thấp.

Các mặt ngoài được gia công trên máy tiện bán tự động hoặc trên dây chuyền tự động

- Trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ, thương gia công chuẩn bị trước khi cắt răng trên máy tiện và các máy Rơvônve

- Các bánh răng có đường kính > 500 mm thường được gia công chuẩn bị trước khi cắt răng trên máy tiện đứng.

Gia công bánh răng

Gia công theo phương pháp định hình

Răng thẳng: a, Nguyên lý gia công:

Phay răng bằng phương pháp định hình được tiến hành bằng dao phay định hình mà prophin của nó phù hợp với prophin của rãnh răng

- Chuyển động quay tròn của dao phay

- Chuyển động hướng trục theo chi tiết b, Dao cắt

Dao phay định hình dùng để gia công bánh răng là dao phay đĩa môđun hoặc dao phay ngón môđun c, Máy gia công

Phương pháp này được sử dụng nhiều trên máy phay vạn năng

Khi gia công chi tiết, cần gá chi tiết vào ụ phân độ và dao phải được căn chỉnh chính xác sao cho đường kính ngoài của dao phay đĩa môđun hoặc mặt đầu của dao phay ngón trùng với đường sinh cao nhất của chi tiết Sau đó, điều chỉnh dao ở độ cao phù hợp để đảm bảo rãnh răng có chiều sâu theo yêu cầu, tùy thuộc vào mô đun răng cần gia công Cuối cùng, tiến hành quá trình gia công.

Hình 2.7 Gia công bánh răng trụ bằng dao phay định hình

Sau khi hoàn thành gia công một răng, sử dụng đầu phân độ để xoay chi tiết một góc 360º/z, trong đó z là số răng cần gia công Tiếp tục quy trình này để gia công từng răng cho đến khi hoàn tất Trang bị công nghệ hiện đại là yếu tố quan trọng trong quá trình này.

Trang bị dụng cụ phân độ

Khi phay bánh răng trụ răng nghiêng, cần phải gá dao và chi tiết tương tự như khi cắt răng thẳng Tuy nhiên, điểm khác biệt là bàn máy phải được quay một góc nhất định để đảm bảo cắt hết các răng một cách chính xác.

Để đảm bảo 𝜔 phù hợp với góc nghiêng của răng, cần đồng bộ hóa chuyển động của dao trên bàn máy và đầu phân độ Điều này được thực hiện bằng cách kết nối trục vít me bàn máy với bộ bánh răng thay thế, liên kết với trục truyền động của đầu phân độ.

Khi quay bàn máy, cần lưu ý chiều nghiêng của răng: nếu răng nghiêng trái, bàn máy sẽ quay theo chiều kim đồng hồ khi nhìn từ trên xuống; ngược lại, nếu răng nghiêng phải, bàn máy sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ.

Phương pháp cắt răng bằng máy bào răng sử dụng dao phay định hình, với prôphin của dao tương tự như prôphin của rãnh răng, cho phép chia cắt theo từng răng Phương pháp này chủ yếu được áp dụng để gia công thô các bánh răng có môđun lớn, cả bánh răng ăn khớp ngoài và trong.

2.4.1.3 Chuốt định hình a, Nguyên lý gia công:

Gia công bằng phương pháp chuốt định hình cho năng suất và độ chính xác cao, thường dùng ở dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối

Theo phương pháp này, dao chuốt có prôphin giống prôphin của rãnh răng Có thể chuốt một rãnh hoặc nhiều rãnh cùng một lúc

- Tinh tiến của dao chuốt b, Dao cắt

Dao chuốt có prôphin tương tự như prôphin của rãnh răng, với dụng cụ cắt là bộ dao định hình có các nấc lắp vào đầu chuốt Lượng nâng của mỗi lưỡi cắt phụ thuộc vào chiều dày lớp phoi cắt Sz, loại vật liệu bánh răng và tốc độ cắt v Lượng nâng này được chọn tương tự như khi sử dụng dao chuốt thông thường.

Lớp vật liệu cắt được phân chia dựa trên số lượng lưỡi cắt của dụng cụ, giúp tăng tuổi thọ và độ bền của dao Tuy nhiên, chi phí cho dụng cụ này rất cao, vì vậy chuốt thường chỉ được sử dụng trong sản xuất quy mô lớn, đặc biệt là với bánh răng có mô đun lớn và bánh răng không gia công nhiệt không mài.

Hình 2.8 Sơ đồ chuốt răng bánh răng

Máy chuốt chuyên dụng cho phép gia công rãnh răng một cách chính xác Sau mỗi hành trình của dao, để gia công các rãnh khác, chi tiết cần phải được quay một góc nhờ vào cơ cấu phân độ Thiết bị này được trang bị công nghệ hiện đại, nâng cao hiệu suất làm việc.

Gia công theo phương pháp bao hình

*Răng thẳng a, Nguyên lý gia công:

Chuyển động bao hình được thực hiện trên nguyên lý ăn khớp giữa dao và phôi

- Đó là các chuyển động quay của dao và phôi

- chuyển động tịnh tiến dọc trục của phôi nhằm cắt hết chiều dày của bánh răng b, Dao cắt

Dụng cụ để phay lăn răng là dao phay lăn dạng trục vít thân khai mà prôphin của nó ở mặt pháp tuyến N – N là thanh răng cơ bản

Hình 2.9 Sơ đồ phay lăn răng

Sinh viên thực hiện: Trần Trọng Đức Hướng dẫn: PGS TS Lưu Đức Bình Trang 37 c, Máy gia công

Máy phay bao hình là loại máy phay lăn răng trục đứng, trong đó dao cắt và chi tiết sẽ tương tác để thực hiện sự ăn khớp của bộ truyền trục vít.

Hình 2.10 Sơ đồ bố trí dao phay lăn răng răng thẳng a, gá dao nghiêng hướng phải b, gá dao nghiêng hướng trái

Khi phay bánh răng thẳng, trục dao phải đặt nghiêng so với trục chi tiết 1 góc đúng bằng góc nâng của đường xoắn vít trên trục chia của dao

Dao phay được gá theo hướng nghiêng phải hay trái tùy theo hướng nghiêng của răng dao

Lượng chạy dao của dao phay lăn theo phương dọc trục của phôi sau một vòng quay của phôi phụ thuộc vào tốc độ cắt của dao

Cho đến nay, hầu hết các máy phay lăn đều làm việc bằng phương pháp phay nghịch (a) vì cắt êm, ít gây va đập, ít làm gãy vỡ dao

Máy phay lăn cải biến cho phương pháp phay thuận cho phép dao nằm dưới vật và di chuyển từ dưới lên, giúp tăng tốc độ cắt từ 20 đến 40% và tăng lượng chạy dao lên đến 80%.

Nếu bánh răng có mô đun nhỏ thì phay bằng một lần cắt, bánh răng có mô đun lớn thì phải phay bằng một số lần cắt

Các dao phay có đường kính lớn hơn đảm bảo hiệu quả cắt lớn hơn, chất lượng bề mặt răng tốt hơn và có độ chính xác cao hơn

Hình 2.11 Tiến dao hướng trục

Hình 2.12 Tiến dao hướng kinh và hướng trục

Khi cắt răng, có thể tiến dao theo hai cách: tiến dao hướng trục hoặc tiến dao theo hướng kính rồi mới tiến dao theo hướng trục bánh răng

Mối liên hệ giữa vòng quay của dao và bánh răng gia công được thiết lập thông qua các bánh răng thay thế của máy Khi phôi quay 1/z vòng, dao sẽ quay 1/k vòng, trong đó z là số răng cần cắt và k là số đầu mối của dao.

Sự ăn dao liên tục của dao phay lăn cho phép tất cả các răng của bánh răng được gia công đồng thời, giúp loại bỏ nhu cầu về thiết bị đổi chiều phức tạp và cơ cấu phân độ Điều này không chỉ giảm thiểu thời gian phục vụ liên quan đến công việc mà còn nâng cao năng suất đáng kể.

Bánh răng nghiêng có thể được phay bằng phương pháp phay lăn tương tự như bánh răng thẳng Để đảm bảo rằng đoạn xoắn vít của dao tại vùng cắt trùng với phương răng của chi tiết gia công, cần gá trục dao với mặt đầu chi tiết một góc nhất định, sao cho ω= βo ± γd, trong đó βo là góc nghiêng trên vòng chia của bánh răng gia công và γd là góc nâng ở vòng chia của dao.

"+" khi dao và chi tiết ngược chiều nghiêng

"−" khi dao và chi tiết cùng chiều nghiêng

2.4.2.2 Xọc Răng a, Nguyên lý gia công

Phương pháp xọc răng là kỹ thuật chính để gia công các vành răng hở, chủ yếu được áp dụng cho bánh răng ăn khớp trong Ngoài ra, phương pháp này còn có khả năng gia công các bánh răng hình chữ V.

Dụng cụ cắt là một thành phần quan trọng trong gia công, bao gồm bánh răng với mặt đầu tạo thành mặt trước và các mặt bên hình thành mặt sau của lưỡi cắt Trong quá trình gia công, dụng cụ cắt đóng vai trò quyết định trong việc tạo ra sản phẩm chính xác và hiệu quả.

Sinh viên Trần Trọng Đức, dưới sự hướng dẫn của PGS TS Lưu Đức Bình, nghiên cứu về chuyển động cắt theo hướng dọc trục của bánh răng, kết hợp với chuyển động quay cưỡng bức của các chi tiết.

Khoảng cách trục của dụng cụ cắt và chi tiết gia công đúng bằng khoảng cách tâm của cặp bánh răng tương tự ăn khớp không có khe hở

- Dao thực hiện chuyển động lên xuống để cắt gọt Chuyển động này thẳng khí gia công răng thẳng và là chuyển động xoắn khi gia công răng nghiêng

Khi tiến dao hướng kính lần đầu, chi tiết sẽ quay một cung tương ứng với thời gian tiến dao Sau đó, chi tiết cần quay thêm ít nhất một vòng nữa để đảm bảo dao cắt hết chiều cao răng của toàn bộ vòng răng.

Hình 2.13 Xọc Răng bao hình b, Dao cắt:

Dao xọc răng có các loại sau đây:

- Dao xọc răng dạng đĩa

- Dao xọc răng dạng cốc

- Dao xọc răng có chuôi liền khối

Trong đó dao xọc răng dạng đĩa có dao xọc răng dạng đĩa răng thẳng và dao xọc răng dạng đĩa răng nghiêng

Sinh viên thực hiện: Trần Trọng Đức Hướng dẫn: PGS TS Lưu Đức Bình Trang 41 c, Máy gia công:

- Các máy xọc răng được chế tạo chủ yếu có trục gá phôi thẳng đứng

- Trong quá trình gia công trục dao thực hiện chuyển động tịnh tiến đi lại với tốc độ V 1

- Khi dao xọc đi lên nó lùi ra khỏi bánh răng gia công theo phương hướng kính để lưỡi dao không chà sát vào răng gia công

- Khi cắt răng nghiêng, dao xọc ngoài dịch chuyển dọc trục phôi còn có them chuyển động quay ω 3 được thực hiện nhờ cơ cấu xoắn vít 8

Chương 3, THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC

Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kĩ thuật bề mặt cần gia công

Dựa vào thông số và số liệu ban đầu, quy trình công nghệ chế tạo trục răng thẳng với thông số m = 3 và Z = 22 được thiết kế cho sản xuất hàng loạt vừa Các thông số hình học của bánh răng được xác định như sau:

- Bước theo đường tròn chia: t = mπ = 9.4mm

- Bước cơ sở : to = = mπcos 20°= 8.85 mm

- Đường kính của đường tròn chia: d = mz= 66 mm

- Đường kính đỉnh : De = d + 2m = m( z +2 )= 72 mm

- Đường kính đáy : Di = d – 2,5m = m( z – 2,5 )= 58.5 mm

- Chiều cao đầu răng : h´ = m = 3 mm

- Chiều cao chân răng : h´´ = h´´ = 1,25m =3.75 mm

- Khe hở hướng kính : c = h´´ - h´ = 0,25m= 0.75 mm

- Chiều dày răng theo cung của đường tròn chia : S = 𝑡

- Chiều dài rộng : b ≤ 10 𝑚0 mm ; ta chọn chiều rộng răng b (mm)

Phương pháp chế tạo phôi

Qua phân tích việc chọn phôi dựa trên các cơ sở như:

- Vật liệu và cơ tính mà chi tiết gia công đòi hỏi

- Hình dáng kết cấu và kích thước của chi tiết gia công

- Điều kiện cụ thể của cơ sở vật chất

- Việc chọn phôi phụ thuộc rất nhiều vào dạng sản xuất

Chi tiết trục răng được chế tạo từ vật liệu thép 45, với các yêu cầu kỹ thuật về kích thước, độ bóng, độ đồng tâm và độ vuông góc Để tối ưu hóa quy trình sản xuất hàng loạt, phương pháp tạo phôi được chọn là phương pháp cán, giúp tiết kiệm thời gian và đơn giản hóa nguyên công tạo phôi.

Chọn chuẩn gia công

Chọn chuẩn thô

Gia công bề mặt là một bước quan trọng trong quá trình chế tạo, đặc biệt là bề mặt cổ trục chính lắp với ổ bi Bề mặt này cần đạt độ nhẵn 𝑅 𝑎 = 1.25 𝜇𝑚 để đảm bảo độ chính xác cao về vị trí tương quan với các bề mặt khác Do đó, lượng dư được phân bố đồng đều, khiến bề mặt cổ trục trở thành chuẩn thô lý tưởng trong gia công.

Chọn chuẩn tinh

Dựa trên các yêu cầu và nguyên tắc lựa chọn chuẩn tinh, chúng ta có thể đưa ra phương án chọn chuẩn tinh phù hợp dựa vào kết cấu và hình dáng cụ thể của chi tiết gia công.

Chọn chuẩn tinh với 2 lỗ tâm và sử dụng tốc kẹp để truyền moomen xoắn giúp khống chế 3 bậc tự do Lỗ tâm di động kiểm soát 2 bậc tự do, trong khi 1 bậc tự do quay quanh trục không cần khống chế Phương án này mang lại nhiều ưu điểm.

Với việc sử dụng chi tiết gá trên hai mũi tâm, chúng ta có thể thực hiện gia công qua nhiều lần gá, đảm bảo sự đồng nhất trong việc chọn chuẩn tinh Phương pháp này cho phép gia công hầu hết các bề mặt trụ ngoài với kích thước chính xác, đồng thời giúp công việc gá nhanh chóng và có kết cấu đơn giản.

Khi lựa chọn chuẩn tinh với hai lỗ tâm, chúng ta có thể sử dụng để kiểm tra và sửa chữa gá đặt chi tiết một cách nhanh chóng, đảm bảo kích thước chính xác dù phải trải qua nhiều lần gá.

Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm:

Sinh viên Trần Trọng Đức, dưới sự hướng dẫn của PGS TS Lưu Đức Bình, đã chỉ ra rằng độ cứng vững không cao cần các biện pháp thích hợp để đảm bảo hệ thống công nghệ trong quá trình gia công Đối với các chi tiết dài, việc sử dụng kết cấu luynet là cần thiết để tăng cường độ cứng vững Tuy nhiên, với chi tiết trục răng có độ cứng vững cao, việc áp dụng kết cấu luynet là không cần thiết.

Tính lượng dư cho bề mặt

Tính lượng dư cho bề mặt trục răng

Khi chế tạo các chi tiết từ phôi cán, việc tính toán lượng dư và kích thước gia công cho các trục bậc cần được thực hiện dựa trên bậc có đường kính lớn nhất Nếu các đường kính bằng nhau, cần xác định bậc nào yêu cầu độ chính xác và chất lượng bề mặt cao nhất để đảm bảo hiệu quả trong quá trình sản xuất.

Lập thứ tự các nguyên công, tra chế độ, vật liệu cắt và chọn máy…

Chọn phương án gia công

Chọn phương án gia công thích hợp để đạt độ bóng và độ chính xác yêu cầu:

 Phần cổ trục ∅45 −0.03 +0.025 , ∅40 −0.03 +0.025 , độ bóng Ra = 1, 2𝜇𝑚 ( Rz = 3.2 𝜇𝑚 ), cấ nhẵn bóng 7, ta dùng biện pháp công nghệ cuối là mài tinh

 Phân trục ∅42, ∅55, độ bóng Ra = 5 𝜇𝑚 ( Rz = 20 𝜇𝑚 ), cấp nhẵn bóng 5, ta dùng biển pháp gia công cuối cùng là tiện tinh

 Phân răng có đường kính vòng đỉnh ∅72 ± 0.01 mm, đọ bóng Ra = 2.5 𝜇𝑚 ( Rz

= 10 𝜇𝑚), dùng biện pháp gia công gia công cuối cùng là phay răng

Rãnh then có kích thước chiều dài L = 50 mm và bề rộng B = 12 mm, yêu cầu độ song song không vượt quá 0.03 mm và độ đối xứng so với đường tâm không quá 0.025 mm Phương pháp phay rãnh then được áp dụng để đảm bảo các tiêu chuẩn này.

Lập tiến trình công nghệ gia công cơ

Căn cứ vào phương phá gia công các bề mặt, yêu cầu kỹ thueets của chi tiết, ta lập trình tự nguyên công các nguyên công như sau:

 Nguyên công 2: Khỏa mặt đầu – khoan tâm, L = 280 ± 0.1 mm

 Nguyên công 3: Tiện thô trục đạt kích thước ∅73, ∅56, ∅46.5, ∅43.5

 Nguyên công 4: Trở phôi tiện thô đạt các kích thước ∅73, ∅56, ∅46.5

 Nguyên công 5: Tiện tinh trục để đạt các kích thước ∅40.5, ∅42.5, ∅45.5, ∅40.5, ∅55, ∅72

 Nguyên công 6: Trở phôi tiên tinh trục đạt các kích thước còn lại

 Nguyên công 7: Phay rãnh then

 Nguyên công 10: Mài sửa lỗ tâm

 Nguyên công 11: Mài cổ trục đạt kích thước và bề mặt theo yêu cầu

 Nguyên công 12: Tổng kiểm tra

Nguyên công

NGUYÊN CÔNG 2: PHAY MẶT ĐẦU – KHOAN TÂM a Sơ đồ gá đặt:

Chi tiết được định vị trên một khối V dài hạn chế 4 bậc tự do, nhằm kiểm soát chuyển động dọc trục Để đạt được điều này, một đầu trục b được chặn lại Chọn máy phù hợp là bước tiếp theo trong quá trình thiết lập.

Chọn máy gia công là máy phay khoan tâm bán tự động MP-71M có đặc tính kỹ thuật:

Hình 3.1 Sơ đồ gá đặt nguyên công 2

- Đường kính phôi gia công: 25 – 125 mm

- Chiều dài phôi gia công: 200 – 500 mm

- Số cấp tốc độ của trục chính dao phay: 6

- Số vòng quay của trục chính dao phay: 125, 179, 479, 712 (vg/ph)

- Lượng chạy dao công tác của dao phay ( điều chỉnh vô cấp): 20 – 400 mm

- Số cấp tốc dộ của trục chính khoan: 6

- Lượng chạy dao công tác của đầu khoan: 20 – 300 mm/ph

- Công suất tổng cộng của cá động cơ: 13kw c CÁC BƯỚC CÔNG NGHỆ

Kích thước cần đặt được L = 𝟐𝟖𝟎 ±𝟎.𝟏 mm

Chọn dụng cụ cắt: Dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng T15k6 có:

Chọn chiều sâu cắt t = 2 mm

Tra bảng 5.12, Chọn lượng chạy dao 𝑆 𝑧 = 0.14 mm/răng

Lượng chạy dao vòng 𝑆 0 = 𝑆 𝑧 Z = 0,14.5 = 0,7 mm/vg

Tra bảng 5.126 chọn tốc độ cắt 𝑉 𝑏 = 300 m/ph

Các hệ số hiệu chỉnh:

Hệ số phụ thuốc vào chất lượng của vật liệu gia công 𝑘 𝑚𝑣 = 1 (bảng 5.3)

Hệ số phụ thuốc vào trạng thái bề mặt của phôi 𝑘 𝑛𝑣 = 0.9 ( bảng 5.5 )

Hệ số phụ thuốc vào vật liệu của dụng cụ cắt 𝑘 𝑢𝑣 = 1 ( bảng 5.6 )

Vậy tốc độ tính toán 𝑣 𝑡 = 𝑘 𝑚𝑣 𝑘 𝑛𝑣 𝑘 𝑢𝑣

Số vòng quya trục chính theo tính toán:

Tốc độ cắt thực tế:

Lượng chạy dao 𝑆 𝑝 = 0,7.421= 294 mm/vg

Theo máy chọn 𝑆 𝑝 = 200 mm/vg

Lỗ tâm là một chuẩn tinh phụ quan trọng giúp định vị chi tiết trong nhiều lần gá đặt và các nguyên công khác nhau Nó không chỉ được sử dụng trong quá trình gia công mà còn trong kiểm tra và sửa chữa sau này.

Chọn mũi khoan tâm đuôi trụ tâm bằng thép gió P18 có các kích thước: Đường kính d = 5 mm Chiều dài L = 132 mm Chiều dài phần làm việc l = 87 mm

Chọn Chiều sâu cắt t = 10.3 mm

Bảng 5.86 Chọn lượng chạy dao S = 0.2 mm/răng

Tốc độ cắt 𝑉 𝑏 = 20.5 m/ph Các hệ số điều chỉnh:

NGUYÊN CÔNG 3: TIỆN THÔ TRỤC ĐẠT CÁC KÍCH THƯỚC a Sơ đồ gá đặt:

Chi tiết định vị bằng 2 mũi tâm ở 2 đầu, mũi tâm sau hạn chế 2 bậc tự do, mũi tâm trước hạn chế 3 bậc tự do

Chuyển động quay của chi tiết được thực hiện bằng tốc kẹp truyền mômen b Chọn máy:

Chọn máy T616 có các thông số: Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công được trên thân máy: 320 mm

Khoảng cách giữa hai tâm : 750 mm

Số cấp tốc độ trục chính : 12 Đường kính lỗ trục chính : 35 mm

Phạm vi tốc độ trục chính, vg/ph: 44-66-91-120-173-240-350-503-723-958- 1380-1980

Lượng tiến dao dọc ( mm/s )

Công suất động cơ: 4.5 kw c Dụng cụ cắt:

Chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng chính 90º bằng vật liệu T14K8 có các thông số kích thước dao ( bảng 4.6 II ) h = 25 mm n = 7 mm b = 16 mm l = 16 mm

L = 140 mm d Các bước công nghệ

Bước 1: Tiện thụ đạt ỉ73 ± 0.1 mm từ ỉ76 trờn chiều dài L = 225 ± 0.1 mm Đường kớnh cần đạt được: ỉ73 ± 0.1 mm

Chiều dài cần gia công: L = 225 ± 0.1 mm

Chọn chiều sau cắt t = 1.5 mm

Chọn lượng chạy dao S = 0.65 mm/vg

Chọn tốc độ cắt 𝑉 𝑏 = 203 m/ ph

Chọn chiều sau cắt t = 3 mm

Chọn lượng chạy dao S = 0.5 mm/vg ( Bảng 5.60 III )

Chọn tốc độ cắt 𝑉 𝑏 = 182 m/ ph ( Bảng 5.64 III )

Bước 6: Tiện thụ đạt ỉ46.5 ± 0.1 mm từ ỉ51 trờn chiều dài L = 125 ± 0.1 mm Đường kớnh cần đạt được: ỉ46.5 ± 0.1 mm

Bước 7: Tiện thụ đạt ỉ43.5 ± 0.1 mm từ ỉ46.5 trờn chiều dài L = 95 ± 0.1 mm Đường kớnh cần đạt được: ỉ43.5 ± 0.1 mm

NGUYÊN CÔNG 4: TRỞ PHÔI, TIỆN THÔ TRỤC ĐẠT CÁC KÍCH THƯỚC a Sơ đồ gá đặt:

Chọn máy tiện T616 có thông số đã trình bay như trên c Dụng cụ cắt:

Chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng chính 90º bằng vật liệu T14K8 có các thông số kích thước dao ( bảng 4.6 II ) h = 25 mm n = 7 mm

Sinh viên thực hiện: Trần Trọng Đức Hướng dẫn: PGS TS Lưu Đức Bình Trang 56 b = 16 mm l = 16 mm

L = 140 mm d Các bước gia công

Bước 6: Tiện thụ đạt ỉ46.5 ± 0.1 mm từ ỉ51 trờn chiều dài L = 30 ± 0.1 mm Đường kớnh cần đạt được: ỉ46.5 ± 0.1 mm

NGUYÊN CÔNG 5: TIỆN TINH TRỤC ĐẠT KÍCH THƯỚC a Sơ đồ gá đặt:

Chọn dao tiện ngoài thân cong có góc nghiêng chính 90º bằng vật liệu T15K6 ( bảng 4.6 II ) d h = 20 mm 𝜑 = 45º mm b = 16 mm l = 12 mm L = 120 mm e Các bước gia công:

Bước 1: Tiện tinh đạt ỉ40.5 ± 0.05 mm từ ỉ43.5 trờn chiều dài L = 60 ± 0.1 mm Đường kớnh cần đạt được: ỉ40.5 ± 0.1 mm

Bước 4: Tiện tinh đạt ỉ55 ± 0.05 mm từ ỉ56 trờn chiều dài L = 25 ± 0.1 mm

Sinh viên thực hiện: Trần Trọng Đức Hướng dẫn: PGS TS Lưu Đức Bình Trang 63 Đường kớnh cần đạt được: ỉ55 ± 0.1 mm

Bước 5: Tiện tinh đạt ỉ72 ± 0.05 mm từ ỉ73 trờn chiều dài L = 75 ± 0.1 mm Đường kớnh cần đạt được: ỉ72 ± 0.1 mm

Bước 6: Vỏt mộp 2x45º trờn đoạn trục ỉ40.5 mm

Dụng cụ cắt: Chọn dao tiện ngoài thân thẳng bằng vật liệu T15K6 có các thông số kích thước dao ( bảng 4.6 II ) h = 20 mm 𝜑 = 45º mm b = 16 mm l = 12 mm L = 120 mm

Chọn chiều sau cắt t = 2.cos 45º.sin 45º = 1 mm

NGUYÊN CÔNG 6 TRỞ PHÔI TIỆN TINH ĐẠT KÍCH THƯỚC a Sơ đồ gá đặt:

Chọn dao tiện ngoài thân thẳng bằng vật liệu T15K6 có các thông số kích thước dao ( bảng 4.6 II ) h = 20 mm 𝜑 = 45º mm b = 16 mm l = 12 mm L = 120 mm d Các bước gia công

Bước 1: Tiện tinh đạt ỉ55 ± 0.05 mm từ ỉ56 trờn chiều dài L = 25 ± 0.1 mm Đường kớnh cần đạt được: ỉ55 ± 0.1 mm

Bước 3: Vỏt mộp 3x45º trờn đoạn trục ỉ45.5 mm

Dụng cụ cắt: Chọn dao tiện ngoài thân thẳng bằng vật liệu T15K6 có các thông số kích thước dao ( bảng 4.6 II ) h = 20 mm 𝜑 = 45º mm b = 16 mm l = 12 mm L = 120 mm

Chọn chiều sau cắt t = 3.cos 45º.sin 45º = 1.5 mm

NGUYÊN CỒNG 7: PHAY RÃNH THEN

Rãnh then thường được gia công trên máy phay, bao gồm dao phay ngón trên máy phay đứng và dao đĩa trên máy phay ngang Chi tiết được định vị bằng cổ trục trên khối V hoặc có thể dùng lỗ tâm làm chuẩn Trong quá trình gá đặt, cần đảm bảo rằng đường sinh của trục song song với hướng chạy của dao, vì chuẩn gia công rãnh then có cổ trục sau khi tiện.

Chi tiết được định vị trên khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do, với một mặt bên của khối V tì vào mặt bậc của chi tiết nhằm hạn chế dịch chuyển dọc trục Để tăng độ cứng vững trong quá trình gia công, một chốt được sử dụng để tì vào đầu trục gia công rãnh then, tuy nhiên chốt này chỉ có tác dụng tăng cường độ cứng vững của hệ thống mà không định vị chi tiết.

Chọn máy phay đứng 6P10 có các thông số:

Khoảng cách từ tâm hoặc mặt đầu trục chính tới bàn máy (mm): 5 – 350 Kích thước bàn máy (mm): 800 x 200

Số cấp tốc độ của trục chính: 12

Số vòng quay trục chính (vg/ph): 50 – 2240 Lượng chạy dao dọc và ngang của bàn máy (mm/ph): 25 – 1120 Lượng chạy dao thẳng đứng của bàn máy ( mm/ph ): 12.5 – 560

Công suất động cơ chính : 3kw Kích thước máy (mm) : 1525 x 1875

3 Kích thước cần đạt được:

Chiều dài: 50 mm Rộng: 12 +0.12 mm Sâu: 4.5 mm

Chọn dao phay ngón đuôi trụ, vật liệu P18 có các thông số ( bảng 4- 65) Đường kính d = 12 mm

Chiều dài dao L = 83 mm Chiều dài phần gia công l = 26 mm

Chọn chiều sâu cắt t = 5.5 mm Bảng 5.153 chọn lượng chạy dao 𝑆 𝑧 = 0.035 mm/vg Lượng chạy dao vòng: S = 𝑆 𝑧 Z = 0.035 5 = 0.175 mm/vg Chọn tốc dộ cắt 𝑉 𝑏 = 35 mm/ph

Vậy tốc độ tính toán 𝑣 𝑡 = 𝑉 𝑏 𝑘 𝑚𝑣 𝑘 𝑛𝑣 𝑘 𝑢𝑣

Lượng chạy dao 𝑆 𝑏 = S.n = 0.175.800 = 140 mm/ph

Theo máy chọn 𝑆 𝑏 = 140 mm/ph

Như đã phân tích ở phần trên ta chọn phương pháp cắt theo phương pháp bao hình: Phay lăn răng

Chi tiết được định vị bằng mâm cặp 3 chấu kẹp sâu, hạn chế 4 bậc tự do, trong đó có 1 bậc tự do hạn chế dịch chuyển dọc trục thông qua ống chặng Đầu còn lại chống tâm không có tính chất định vị, mà chỉ nhằm tăng cường độ cứng vững cho chi tiết trong quá trình gia công.

2 Kích thước cần đạt được

- Bước cơ sở : to = = mπcos 20°= 8.85 mm

- Đường kính của đường tròn chia: d = mz= 66 mm

- Đường kính đỉnh : De = d + 2m = m( z +2 )= 72 mm

- Đường kính đáy : Di = d – 2,5m = m( z – 2,5 )= 58.5 mm

- Chiều cao đầu răng : h´ = m = 3 mm

- Chiều cao chân răng : h´´ = h´´ = 1,25m =3.75 mm

- Khe hở hướng kính : c = h´´ - h´ = 0,25m= 0.75 mm

- Chiều dày răng theo cung của đường tròn chia : S = 𝑡

- Chiều dài rộng : b ≤ 10 𝑚0 mm ; ta chọn chiều rộng răng b (mm)

Chọn máy 5K32 có các thông số :

Bánh răng có kích thước lớn nhất được cắt với mô đun lên đến 10 mm, trong khi đường kính lớn nhất của bánh vít có thể đạt 800 mm khi chuyển chỗ giá đỡ ụ tâm Đường kính lớn nhất của bản răng cũng được cắt theo tiêu chuẩn tương ứng.

1 Răng thẳng: 800 ( chuyển chỗ giá đỡ ụ tâm )

2 Răng nghiêng với góc nghiêng:

Khoảng cách giữa đường tâm bàn máy và trục dao mm:

Nhỏ nhất: 80 Lớn nhất: 500 Khoảng cách từ mặt phẳng của bàn máy đến trục dao phay mm:

Nhỏ nhất: 210 Lớn nhất: 590 Dịch chuyển nhanh mm/ph: 170 Dịch chuyển bằng tay bàn máy sau một vòng quay của đĩa chia: 0.5 mm

Kích thước lớn nhất của dụng cụ cắt (mm) : 200 Đường kính (mm) : 200

Bàn máy có khả năng dịch chuyển lớn nhất lên đến 550 mm/ph, với đường kính trục gá dao là 32 mm và 40 mm Trục gá dao có thể dịch chuyển nhanh theo trục dao với tốc độ 130 mm/ph Khoảng cách từ đường tâm trục gá dao đến sống trợt của bàn dao là 319 mm Góc nghiêng lớn nhất của các răng cắt đạt ± 60º Lỗ còn trục gá dao sử dụng conmooc số 3, trong khi đó, dịch chuyển dọc trục lớn nhất của dao phay là 80 mm.

Số lượng cấp chạy dao : 7

Chọn dao phay lăn răng, vật liệu P18 có các thông số (bảng 4-109/384II)

Dao phay liền khối loại II Modun m = 3 mm Đường kính đỉnh răng: 𝑑 𝑎𝑜 = 80 mm

Số rãnh thoát phoi: 𝑍 0 = 10 Chiều dài dao: 𝐿 ∗ = 71/112 mm Đường kính lắp với trục: d = 32 mm Đường kinh chân răng : 𝑑 1 = 55 mm

Chuyển động bao hình trong gia công cơ khí dựa trên nguyên lý ăn khớp giữa dao và phôi, bao gồm chuyển động quay của cả dao và phôi Đồng thời, dao cũng thực hiện chuyển động tịnh tiến dọc theo trục phôi để cắt hết chiều dày của bánh răng Trước khi tiến hành cắt, dao phay lăn cần có chuyển động hướng kính để đảm bảo vòng lăn của dao tiếp xúc chính xác với vòng lăn của phôi, từ đó đạt được chiều sâu rãnh răng mong muốn.

Mối liên hệ giữa vòng quay của dao và bánh răng gia công được thiết lập thông qua các bánh răng thay thế của máy Cụ thể, khi phôi quay 1/z vòng, thì dao sẽ quay 1/k, trong đó z là số răng của bánh răng cần cắt và k là số đầu mối của dao.

Khi phay bánh răng thẳng, cần phải gá đặt dụng cụ cắt nghiêng so với trục chi tiết một góc tương ứng với góc nâng của đường xoắn vít trên trục chia của dao.

Dao phay được gá theo hướng nghiêng phải hay trái tùy theo hướng nghiêng của răng dao

Lượng chạy dao của dao phay lăn lăn theo phương dọc trục của phôi sau một vòng quay của phôi phụ thuộc vào tốc độ cắt của dao

Cho đến nay, hầu hết các máy phay lăn đều làm việc bằng phương pháp phay nghịch vì cắt êm, ít gây va đập, ít làm gãy vỡ dao

Máy phay lăn cải tiến cho phương pháp phay thuận cho phép dao hoạt động từ dưới lên, với vị trí đầu tiên là dưới cật Phương pháp này giúp tăng tốc độ cắt lên 20-40% và cải thiện lượng chạy dao lên 80%.

Nếu bánh răng có moodun nhỏ thì phay bằn một lần cắt, bánh răng có modun lớn thì phay bằng một số lần cắt

Cao dao phay có đường kính lớn hơn bảo đảm hiệu quả cắt lớn hơn, chất lượng bề mặt tốt hơn và có độ chính xác cao hơn

Khi cắt răng, có hai phương pháp tiến dao chính: một là tiến dao theo hướng trục, và hai là tiến dao theo hướng kính trước khi chuyển sang hướng trục của bánh răng, giúp rút ngắn hành trình phụ.

NGUYÊN CÔNG 9: NHIỆT LUYỆN Để đảm bảo độ cứng và độ bền của bánh răng, chúng phải được nhiệt luyện bằng một trong các phương pháp sau:

- Tôi thể tích và ram

Phương pháp tôi thể tích và ram được lựa chọn cho quá trình nhiệt hóa bề mặt Theo bảng 15.2, nhiệt độ tôi được duy trì trong khoảng 850 – 870°C, với môi trường làm nguội là dầu Sau khi thực hiện ram, độ cứng đạt được là 3400.

Sau quá trình nhiệt luyện, độ chính xác của chi tiết 3870 HB giảm một cấp, trong khi độ nhám bề mặt tăng từ 1 đến 2 cấp Vì vậy, cần thực hiện thêm công đoạn mài lại các bề mặt làm việc của bánh răng để đạt được độ bóng theo yêu cầu.

NGUYÊN CÔNG 10, MÀI SỬA LỖ TÂM

Mài sửa lỗ tâm để sửa lại những sai lệch về vị trí tương quan của bề mặt do các nguyên công trước để lại

1 Sơ đồ định vị : Định vị bằng 2 mũi tâm hạn chế 5 bậc tự do, trong đó đá côn vừa mà phần côn lỗ vừa tham gia định vị

Hình 3.8 Biểu đồ nhiệt luyện

Chọn máy gia công là máy khoan phay bán tự động MP6M

Dụng cụ cắt là đá côn có góc bằng 60º, trong đó đá vừa có tác dụng định vị vừa tham gia cắt

NGUYÊN CÔNG 11: MÀI CỔ TRỤC

Chi tiết được định vị trên 2 mũi tâm hạn chế 5 bậc tự do

Chọn máy mài tròn ngoài 3M150 có các thông số: Đường kinh gia công lớn nhất của phôi mài: 100 mm

Chiều dài gia công lớn nhất của phôi mài : 360 mm

Kích thước lớn nhất của đá mài:

Số vòng quay trục chính quay chi tiết: 100 – 1000 vg/ph

Góc quay của bàn máy theo chiều kim đồng hồ: 6º

Công suất động cơ: 4kw

3 Các chuyển động cắt của mài trong ngoài:

- Chuyển động cắt chính là chuyển động quay của đá mài

𝐷 𝑑 : đường kính đá mài (mm)

𝑛 𝑑 : số vòng quay của đá (vg/ph ) Thường mài tròn ngoài 𝑣 𝑑 = 20 – 35 (m/s)

- Để mài hết chiều dài chi tiết, bàn máy mang chi tiết chuyển động dọc với 𝑆 𝑑 ( m/ph )

𝑆 𝑑 = K 𝐵 𝑑 ( mm/vg quay của chi tiết )

K 1: là hế số lồng phủ bề mặt chi tiết bằng đá mài Khi mài tinh K= 0.5- 0.6

- Để mài hết lượng dư d, đá có chuyển động hướng tâm chi tiết 𝑆 𝑛𝑔 ( mm/ hành trình đơn hoặc kép )

𝑆 𝑛𝑔 cú giỏ trị 1 àm – hàng trăm àm CÁC BƯỚC CÔNG NGHỆ:

Bước 1: Mài thụ ỉ42.1 ± 0.05 mm từ ỉ42.5 trờn chiều dài L = 34 mm

Kớch thước cần đạt được: ỉ42.1 ± 0.05 mm, ỉ45.1 ± 0.05 mm Độ bóng cần đạt: 𝑅 𝑎 = 1.25

Chiều dài cần gia công: L = 59 mm, 34 mm, 29 mm

- Đường kính lỗ gá d = 50 mm

- Vật liệu hạt mài Corun trắng

Chọn chiều sâu cắt t = 0.2 mm

Chọn tốc độ của đá mài 𝑉 𝑑 = 25 m/s

Tốc độ của chi tiết: 𝑉 𝑐𝑡 = 25 m/ph

3,14.250 = 1910.82 vg/ph Lấy 𝑛 𝑑 = 1900 vg/ph Tốc độ thực tế của đá:

3,14.45 = 176 vg/ph Lượng chạy dao dọc

1000 = 6.16 m/ph Lượng chạy dao ngang 𝑆 𝑛𝑔 = 0.02 mm/ ht kép

Bước 3: Mài tinh ỉ𝟒𝟐 −𝟎.𝟎𝟎𝟑 +𝟎.𝟎𝟐𝟓 mm từ ỉ42.1 trờn chiều dài L = 34 mm

Bước 4: Mài tinh ỉ𝟒𝟓 −𝟎.𝟎𝟎𝟑 +𝟎.𝟎𝟐𝟓 mm từ ỉ45.1 trờn chiều dài L = 29 mm

Kớch thước cần đạt được: ỉ42 −0.003 +0.025 , ỉ45 −0.003 +0.025 Độ bóng cần đạt: 𝑅 𝑎 = 1.25

Chiều dài cần gia công: L = 34 mm, 29 mm

Kớch thước cần đạt được: ỉ45.1 ± 0.05 mm Độ bóng cần đạt: 𝑅 𝑎 = 1.25

Chiều dài cần gia công: L = 29 mm

Bước 6: Mài tinh ỉ𝟒𝟓 −𝟎.𝟎𝟎𝟑 +𝟎.𝟎𝟐𝟓 mm từ ỉ45.1 trờn chiều dài L = 29 mm

Kớch thước cần đạt được: ỉ45 −0.003 +0.025 Độ bóng cần đạt: 𝑅 𝑎 = 1.25

Chiều dài cần gia công: L = 29 mm

NGUYÊN CÔNG 12: TỔNG KIỂM TRA

1 Kiểm tra thông số của răng

- Sai số profin răng thân khai:

Dụng cụ kiểm tra: Dưỡng kiểm

Hình 3.11 Kiểm Tra profin răng thân khai

2- Đầu đo, 3- Đồng hồ so, 4- Lò xo, 5- Phần răng cần kiểm tra

- Đo sai lệch bước cơ sở:

= 23.064 mm Trong đó n: Số răng bị kẹp = 0,111.Z + 0,5 = 0,111.22 + 0.5 = 3

Hình3.13 Kiểm tra sai lệch pháp tuyến chung Hình 3.12 Sơ đồ kiểm tra độ đảo vòng chia

2 Kiểm tra hình dáng hình học

- Độ nhám bề mặt làm việc của răng ∇6 ( 𝑅𝑎 = 2,5 )

- Độ nhám bề mặt làm việc của răng ∇5 ( 𝑅𝑎 = 5 )

- Các bề mặt cổ trục ∇7 ( 𝑅𝑎 = 1,25 )

- Các bề mặt còn lại ∇4 ( 𝑅𝑎 = 10 )

3 Kiểm tra các kích thước:

- Đường kính các cổ trục

- Chiều dài các đoạn trục

Hình 3.14 Sơ đồ kiểm tra bước vòng

Chương 4, THIẾT KẾ ĐỒ GÁ

4.1 Đồ gá gia công rãnh then :

4.1.1 Mục đích và yêu cầu nguyên công, mô tả sơ đồ gá đặt :

Hình 4.1 Sơ đồ gá đặt gia công rãnh then

4.1.2 Nguyên lí làm việc của đồ gá

Chi tiết được định vị trên khối V ngắn hạn chế 4 bậc tự do Để giảm thiểu dịch chuyển dọc trục của chi tiết, một chốt tỳ được sử dụng để tiếp xúc với mặt bậc của chi tiết, từ đó hạn chế một bậc tự do.

Tiêu đề	Công Nghệ Chế Tạo Bánh Răng Trụ
Tác giả	Trần Trọng Đức
Người hướng dẫn	PGS.TS Lưu Đức Bình
Trường học	Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công nghệ chế tạo máy
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	101
Dung lượng	3,95 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[8]. Tài liệu tìm kiếm online:  https://meslab.org với các Topic liên quan đến bánh răng http://cokhithanhduy.com/quy-trinh-cong-nghe-gia-cong-tien-tru-tron-cach-lua-chon-che-cat-khi-tien/	Link
[1]. Trần Văn Địch, công nghệ chế tạo bánh răng, nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, Hà Nội, 2003	Khác
[2]. Trần Văn Địch, thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy, nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, Hà Nội, 2005	Khác
[3]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1,2,3, nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, Hà Nội, 1999	Khác
[4]. Tính và thiết kế đồ gá, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, khoa công nghệ chế tạo máy, in tại xưởng in ĐHBK 1989	Khác
[5]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, tính toán hệ thống dẫn động cơ khí tập 1,2	Khác
[6]. Trần Văn Địch, atlas đồ gá, nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, Hà Nội, 2006 [7]. PGS. TS Lưu Đức Bình, Công nghệ chế tạo máy	Khác