Chương 7. Quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình
7.6. Quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răng
7.6.8. Các phương pháp gia công răng
Về mặt nguyên lý có thể chia thành 2 phương pháp gia công răng.
- Cắt răng theo nguyên lý định hình.
- Cắt răng theo nguyên lý bao hình.
Về các phương pháp gia công răng thì có thể gia công bằng phay, xọc, chuốt hoặc mài.
7.6.8.1. Cắt răng theo nguy n lý định hình.
Hình 7-47: Phay răng định hình
184
- Phay bằng dao phay đĩa môđun hoặc dao phay ngón môđun có profil phù hợp với profil của rãnh răng. Sau khi phay xong một rãnh thì phân độ đi 3600/Z để gia công rãnh tiếp theo. Gia công trên máy phay vạn năng có đầu phân độ.
Khi phay bánh răng nghiêng chi tiết phải đƣợc gá nghiêng một góc so với phương chạy dao một góc = góc nghiêng răng và phải phối hợp chạy dao và quay phôi.
* Ƣu điểm: Dao d chế tạo, rẻ tiền, gia công trên máy vạn năng, chế tạo đƣợc bánh răng có môđun lớn và đường kính lớn. Khi dùng dao phay ngón môđun có thể phay đƣợc bánh răng chữ V.
* Nhƣợc điểm: Độ chính xác thấp (dao, đầu phân độ....), khó xác định đƣợc vị trí của dao và chi tiết gia công, dạng rãnh răng thay đổi theo số răng và môđun.
* Phạm vi sử dụng: Dùng trong sản xuất nhỏ và gia công phá hoặc gia công răng không yêu cầu độ chính xác cao.
Hình 7-48: Bào răng định hình
- Chuốt răng: Năng suất cao, dao chế tạo phức tạp (chỉ dùng trong sản xuất lớn với những bánh răng không qua nhiệt luyện và mài).
Hình 7-49: Chuốt răng định hình
185 7.6.8.2. Cắt răng theo nguy n lý bao hình.
Phương pháp cắt răng theo nguyên lý bao hình là phương pháp gia công chép lại sự ăn khớp truyền động theo kiểu của cặp trục vít – bánh vít, bánh răng – bánh răng hay thanh răng – bánh răng mà trong đó một chi tiết đóng vai trò là dao và một đóng vai trò là phôi. Lƣỡi dao khi chuyển động ăn khớp sẽ cắt đƣợc các rãnh răng trên phôi.
Hình 7-50: Cắt răng theo nguyên lý bao hình
Cụ thể prôfin răng của bánh răng gia công là đường bao các vị trí khác nhau của lƣỡi cắt của dụng cụ trong quá trình cắt. Hay nói cách khác, dụng cụ cắt đƣợc lăn tương đối trên vành của bánh răng gia công và khi đó các lưỡi cắt của dụng cụ dần dần chiếm chỗ các vị trí rãnh trên bánh răng, mà đường bao của Prôfin các lưỡi cắt chính là Prôfin thân khai của bánh răng gia công.
1. hay lăn răng: Là phương pháp cắt răng chép lại sự ăn khớp giữa trục vít - bánh vít trong đó dao đóng vai trò là trục vít, chi tiết gia công là bánh vít. Chuyển động bao hình đƣợc thực hiện dựa trên nguyên lý ăn khớp giữa dao và phôi. Đó là các chuyển động quay của dao và phôi, đồng thời dao còn có chuyển động tịnh tiến dọc trục phôi nhằm cắt hết chiều dày của bánh răng.
Hình 7-51: Sơ đồ phay lăn răng
a/ Gia công bánh răng thẳng.
Với những bánh răng môđun nhỏ có thể cắt một lần chạy dao. Với những bánh răng có môđun lớn thì cắt bằng nhiều lần chạy dao.
186
Hình 7-52: Phay lăn răng bánh răng thẳng
Khi gá dao phải gá nghiêng một góc bằng góc nâng của đường xoắn vít của dao.
b. Gia công bánh răng nghiêng.
- Phay bánh răng nghiêng tương tự như phay bánh răng thẳng, để đảm bảo phương răng của dao trùng với phương răng của chi tiết gia công, phải gá trục dao nghiêng với mặt đầu chi tiết một' góc: ±
Hình 7-53: Gia công bánh răng nghiêng
: góc nghiêng xác định trên vòng chia bánh răng gia công.
: góc nâng đường xoắn của dao.
187 Dấu (+) khi ngƣợc chiều, xoắn trái.
Dấu (-) khi cùng chiều, xoắn phải.
- Vì hướng chạy dao song song trục bánh răng nên khi phay bánh răng nghiêng phôi phải có chế độ quay bổ sung để tạo ra răng nghiêng, chế độ này đƣợc thực hiện nhờ bộ truyền dẫn vi sai.
* Ƣu điểm: có nhiều ƣu điểm nhƣ tính vạn năng cao, năng suất cao, độ chính xác cao hơn.
* Nhƣợc điểm: dao phức tạp, khó chế tạo và đòi hỏi phải có khoảng thoát dao lớn.
2. Xọc răng:
* Xọc lăn răng bằng dao xọc dạng bánh răng: Là phương pháp cắt răng chép lại sự ăn khớp giữa bánh răng – bánh răng trong đó dao đóng vai trò là bánh răng chủ động, chi tiết đóng vai trò là bánh răng bị động.
Xọc răng bằng dao xọc dạng bánh răng là dựa trên nguyên tắc chuyển động tương hỗ giữa dao và chi tiết. Dao xọc và chi tiết gia công được quay cưỡng bức xung quanh trục của chúng theo hướng ngược nhau khi gia công bánh răng ăn khớp ngoài và cùng hướng khi gia công bánh răng ăn khớp trong. Về bản chất, dụng cụ cắt là một bánh răng mà mặt đầu được tạo thành mặt trước còn các mặt bên tạo thành các mặt sau của lưỡi cắt. Trong quá trình gia công, dụng cụ cắt chuyển động cắt theo hướng dọc trục của bánh răng và cùng với chi tiết có chuyển động quay cƣỡng bức.
Hình 7-54: Xọc răng theo nguyên lý bao hình
Phương pháp này có thể gia công bánh răng thẳng, răng nghiêng, bánh răng bậc mà khoảng cách giữa các bậc nhỏ và đặc biệt để sản xuất bánh răng ăn khớp trong.
Hình 7-55:Các dạng bánh răng gia công bằng xọc răng
188
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.
Tốc độ vòng của dụng cụ cắt và chi tiết gia công phải tuân theo tỷ số: c c
d d
n z n z
Trong đó: nc, nd là số vòng quay của chi tiết gia công và dụng cụ cắt Zc, Zd là số răng của chi tiết gia công và dụng cụ cắt.
Hình 7-56:Xọc răng thẳng
Thông thường, dùng phương pháp xọc để gia công bánh răng thẳng. Tuy nhiên, cũng có thể xọc đƣợc bánh răng nghiêng khi dao có răng nghiêng cùng với bạc dẫn nghiêng tương ứng. Hướng nghiêng của răng dao xọc có thể là phải hay trái, dao nghiêng phải đƣợc dùng để gia công răng nghiêng trái và ngƣợc lại.
Hình 7-57:Xọc răng ngiêng
Khi xọc răng nghiêng, ngoài các chuyển động nhƣ xọc răng thẳng, phôi còn có thêm chuyển động quay tương ứng với góc nghiêng của răng.
189
* Xọc răng bằng dao xọc dạng thanh răng:
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc ăn khớp của bánh răng và thanh răng. Dao có dạng thanh răng thực hiện chuyển động cắt theo hướng vuông góc với mặt đầu của bánh răng gia công.
Hình 7-58:Xọc răng bằng dao dạng thanh răng
Chuyển động bao hình đƣợc thực hiện bởi bánh răng gia công gá trên bàn quay, đồng thời dịch chuyển tâm dọc theo phương của dao. Vì chiều dài của dao thường chỉ có 3 đến 8 răng nên nó chỉ cắt cùng một lúc một số răng của bánh răng và việc gia công chỉ đƣợc tiến hành trên một cung nhỏ.
Ban đầu, bàn máy mang vật gia công chạy dao ngang tiến dần tới dụng cụ cắt, đạt chiều sâu rãnh răng. Sau đó, gia công răng bắt đầu ở vị trí biên của O1. Khi gia công xong một phần răng, dao ra khỏi sự ăn khớp với vật gia công, lúc đó vật ở vị trí O3, chuyến động S của bàn máy đƣợc dừng và chuyển động lăn cũng dừng. Bánh răng gia công đƣợc di chuyển từ O3 đến O4 và nhờ trục vít bàn máy mang vật gia công đến vị trí O5. Quay cặp bánh răng chia độ đi một số bước xác định và chu trình làm việc lặp lại cho đến khi tất cả răng đƣợc gia công.
Hình 7-59:Sơ đồ cắt xọc răng bằng dao dạng thanh răng c) Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp.
Ƣu điểm:
- Phương pháp này đạt được độ chính xác tương đối cao do dao d chế tạo chính xác. Độ bóng bề mặt tốt vì phôi đƣợc cắt liên tục theo chiều dài của răng
190
- Là phương pháp phổ biến có thể gia công bánh răng có khoảng cách bậc nhỏ, bánh răng trong.
- Phương pháp này có thể gia công được bánh răng có modun từ nhỏ đến lớn Nhƣợc điểm:
- Do có chuyển động tịnh tiến khứ hồi nên phát sinh lực quán tính, sẽ gây va đập, vì thế không tăng đƣợc vận tốc cắt nên năng suất không cao.
- Khi cắt răng nghiêng thì dao khó chế tạo và cần có bạc dẫn chuyên dùng.
Phạm vi ứng dụng:
Phương pháp này dùng để gia công chính xác bánh răng thẳng, nghiêng, bánh răng chữ V. Dao thanh răng chế tạo đơn giản và rẻ tiền hơn so với dao xọc dạng bánh răng, tuy nhiên máy để xọc răng bằng dao dạng thanh răng lại rất phức tạp, cho nên phương pháp này ít được sử dụng hơn phương pháp xọc bằng dao dạng bánh răng.
Răng nghiêng có thể xọc nếu có thêm bạc dẫn chuyên dùng, để tăng năng suất khi xọc răng ta có các biện pháp sau.
+ Dùng 2 dao xọc lắp trên cùng 1 trục gá để gia công tinh và thô kịp thời, khi đó giao thô lắp dưới.
+ Nếu bánh răng gia công có hai bậc khác nhau, có thể lắp 2 dao xọc để gia công đồng thời cả hai bậc.
Hình 7-60: Xọc răng bằng hai dao đồng thời
+ Dùng máy xọc chuyên dùng có phần lắp dao phay lăn răng, trên máy này có thể vừa xọc vừa phay lăn răng.
+ Có thể dùng dao xọc chuyên dùng gia công đồng thời nhiều bánh răng đồng thời cùng lúc.
b. Xọc răng bằng dao dạng thanh răng:
3. Vê, vát đầu răng.
Ở những bánh răng cần di trượt để thay đổi tỷ số truyền thì đầu răng thường được vê tròn hay vát nhọn hoặc vát cạnh cho d ra vào khớp.
- Đầu răng vát tròn dùng cho bánh răng vừa quay vừa di trƣợt.
- Vát nhọn dùng khi bánh răng không quay chỉ di trƣợt.
- Vát cạnh dùng khi bánh răng quay ở tốc độ thấp và di trƣợt
191
Cũng có trường hợp bánh răng chỉ cần vát 1 bên, trong trường hợp chỉ chuyển động 1 chiều.
- Nguyên công vê, vát đầu răng có thể thực hiện ở nguyên công nguội nhƣng năng suất thấp, để nâng cao năng suất thực hiện trên máy chuyên dùng.
Hình 7-61: Vê, vát đầu răng
TÓM TẮT NỘI DUNG CỐT LÕI
Công nghệ gia công các chi tiết hình dạng hộp, dạnh càng, dạng trục, dạng bạc, bánh răng bao gồm các nội dung: Phân tích tính công nghệ trong kết cấu, các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu, chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi, chọn chuẩn gia công, lập trình tự gia công và biện pháp công nghệ thực hiện các nguyên công chính.
CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Trình bày các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu và phương pháp chế tạo phôi của chi tiết dạng hộp ?
2. Trình bày các phương pháp chọn chuẩn khi gia công chi tiết dạng hộp ? 3. Trình bày trình tự gia công chi tiết dạng hộp?
4. Trình bày các phương pháp gia công các lỗ chính của hộp?
5. Trình bày các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu và phương pháp chế tạo phôi của chi tiết dạng càng ?
6. Trình bày các phương pháp chọn chuẩn khi gia công chi tiết dạng càng ? 7. Trình bày trình tự gia công chi tiết dạng càng?
8. Trình bày các phương pháp chọn chuẩn khi gia công chi tiết dạng trục ? 9. Trình bày trình tự gia công chi tiết dạng trục?
10. Trình bày các phương pháp chọn chuẩn khi gia công chi tiết dạng bánh răng ? 11. Trình bày trình tự gia công chi tiết bánh răng?
12. Trình bày các phương pháp cắt răng theo nguyên lý định hình?
13. Trình bày các phương pháp cắt răng theo nguyên lý bao hình?
192
HƯỚNG DẪN TỰ HỌC
Sinh viên đọc từ trang 153-200 và tài liệu [1] trang 313-438 trả lời các câu hỏi sau:
1. Tại sao phải tìm hiểu công nghệ gia công điển hình? Các căn cứ để phân loại chi tiết ra thành các dạng?
2. Trình bày tính công nghệ trong kết cấu, các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu, chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi, chộn chuẩn gia công, lập trình tự gia công và biện pháp công nghệ thực hiện các nguyên công chính của các chi tiết dạng hộp, dạnh càng, dạng trục, dạng bạc, bánh răng?
3. Từ các bản vẽ chi tiết lập trình tự gia công và biện pháp công nghệ thực hiện các nguyên công chính?
NỘI DUNG PHẦN THẢO LUẬN Cho bản vẽ các chi tiết thảo luận:
1. Đọc bản vẽ xác định dạng chi tiết, nêu các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu?
2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết?
3. Chọn phôi và phƣong pháp chế tạo phôi?
4. Lập thứ tự các nguyên công, các bước (vẽ sơ đồ gá đặt, ký hiệu định vị, kẹp chặt, chọn máy, chọn dao, vẽ chiều chuyển động của dao, của chi tiết)
193
194
195
196