PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BÁNH RĂNG VÀ NGUYÊN LÝ MÀI RĂNG
PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BÁNH RĂNG
Bánh răng kim loại thường được gia công qua các phương pháp như bào, phay và chuốt Ngoài ra, các phương pháp ép, đúc, cán nguội và cán nóng cũng được sử dụng Hiện nay, các nhà máy cơ khí đều trang bị máy móc chuyên dụng để gia công bánh răng Trong số các phương pháp, cán nóng mang lại chất lượng bề mặt răng cao nhất.
Về nguyên lý hình thành bề mặt răng, có hai phương pháp cơ bản để gia công bánh răng:
Phương pháp chép hình ( còn gọi là phương pháp định hình)
Phương pháp bao hình ( phương pháp lăn )
Phương pháp chép hình là kỹ thuật tạo hình dáng bề mặt răng bằng cách sao chép hình dạng của dao cắt hoặc bề mặt mẫu Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là không yêu cầu máy móc chuyên dụng, và dao phay môđun có thể dễ dàng chế tạo.
Nhược điểm của phương pháp gia công bánh răng là năng suất thấp do tốn thời gian phân độ và đưa dao về vị trí ban đầu, cũng như gia công từng răng một Số lượng dao phay môđun cần thiết rất lớn, từ 8-15 dao khác nhau cho mỗi môđun, tùy thuộc vào số răng của bánh răng Ngoài ra, việc sử dụng dao phay đĩa tiêu chuẩn để cắt bánh răng nghiêng có thể dẫn đến hình dáng răng bị sai lệch.
Hình 1.1: Phương pháp phay chép hình
Phương pháp bao hình là kỹ thuật tạo hình bề mặt răng thông qua việc lặp lại chuyển động tương đối giữa hai chi tiết ăn khớp, giống như chuyển động của bánh răng, thanh răng - bánh răng, hoặc trục vít - bánh vít Khi một chi tiết có lưỡi cắt, quá trình chuyển động tương đối này sẽ hình thành nên hình dáng của răng ở chi tiết còn lại.
Lưỡi dao khi chuyển động ăn khớp sẽ tạo ra hình dáng răng của bánh răng hoặc thanh răng, được gọi là bánh răng sinh hay thanh răng sinh Chuyển động này giúp cắt các răng trên phôi, với hình dáng của răng là những vị trí bao hình liên tiếp của lưỡi dao.
Phương pháp bao hình gia công bánh răng là quá trình tái hiện sự ăn khớp truyền động giữa các cặp bánh răng hoặc giữa bánh răng và thanh răng, trong đó một bộ phận hoạt động như dao cắt và bộ phận còn lại đóng vai trò là phôi, diễn ra một cách cưỡng bức.
Hình 1.2: phương pháp bao hình Ưu điểm của phương pháp bao hình so với phương pháp chép hình là:
Năng suất cao hơn, độ chính xác cao hơn
Mức độ tự động cao hơn
Một con dao có một môđun nhất định, có thể cắt được nhiều bánh răng cùng môđun với số răng bất kỳ.
PHƯƠNG PHÁP MÀI RĂNG
Mài răng là một phương pháp gia công bánh răng cho phép đạt được độ chính xác và độ bóng bề mặt tối ưu Tuy nhiên, phương pháp này có năng suất thấp và yêu cầu cấu trúc máy móc phức tạp, dẫn đến chi phí cao.
Tương tự như máy gia công răng, mài răng có thể tiến hành theo hai phương pháp: chép hình và bao hình.
Phương pháp gia công này sử dụng bánh đá mài định hình theo dạng răng cần chế tạo Thông thường, bánh đá mài có thể được thiết kế để tạo ra toàn bộ rãnh răng, nhưng phổ biến hơn là sử dụng hai đĩa đá mài với hình dáng tương ứng của một mặt rãnh răng.
Khi mài, đá mài thực hiện chuyển động vòng Q và chuyển động thẳng tịnh tiến khứ hồi S1 dọc theo chiều dài răng Chuyển động chạy dao không liên tục S2 có thể được thực hiện theo hướng kính hoặc tốt hơn là do phôi quay một góc nhất định Trường hợp chạy dao theo hướng kính, đá mài sẽ chịu tải trọng không đều, dẫn đến độ mài mòn không đồng đều trên bề mặt định hình.
Chạy dao hướng kính có tải trọng lớn tại chân răng dẫn đến việc đầu đĩa mài chóng mòn hơn ở khu vực này Ngược lại, khi chạy dao vòng, tải trọng được phân bố đều hơn, giúp giảm thiểu sự mài mòn.
Phương pháp bao hình sử dụng sự ăn khớp giữa bánh răng và thanh răng, trong đó thanh răng đóng vai trò như một đá mài đĩa Thông thường, sẽ có hai đá mài đĩa được sử dụng Đối với phương pháp mài một đĩa, đỉnh của đá mài cần nhỏ hơn chiều rộng rãnh răng khoảng t= 0,2m (m-môđun).
Mài hai đá mài có thể thực hiện theo hai phương pháp: gá song song (hình 1.4a) và gá nghiêng với góc 15° hoặc 20° (hình 1.4b) Trong phương pháp gá song song, khoảng cách giữa hai mặt đá mài bằng chiều dài của pháp tuyến chung W.
Trong quá trình mài bao hình với hai đá mài, bánh răng thực hiện chuyển động quay quanh tâm đồng thời di chuyển ngang theo hướng ngược lại, hoàn thành một bề mặt của rãnh răng Sau khi hoàn tất, bánh răng sẽ đảo chiều để gia công mặt tiếp theo Khi cả hai bề mặt răng đã được mài xong, đá mài sẽ rời khỏi rãnh, và bánh răng sẽ tiến hành chuyển động phân độ qua một răng, sau đó lặp lại quá trình mài rãnh răng thứ hai.
Khi phôi thực hiện chuyển động ω1 và S, đá mài thực hiện chuyển động chính ω0 và lượng di động dọc St.
LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ DAO XỌC RĂNG
CÔNG DỤNG - PHẠM VI SỬ DỤNG - PHÂN LOẠI
Dao xọc răng là công cụ quan trọng trong gia công bánh răng trụ, hoạt động theo nguyên lý bao hình để đảm bảo sự ăn khớp chính xác giữa các bánh răng Trong quá trình cắt gọt, dao xọc thực hiện chuyển động cắt thẳng hoặc xoắn vít, kết hợp với chuyển động quay tương đối giữa dao xọc và phôi quanh trục Bên cạnh đó, dao xọc còn có thêm chuyển động hướng kính và chuyển động chạy không, góp phần nâng cao hiệu quả gia công.
Hình 2.1: Nguyên lý gia công
- CL và CU là chuyển động quay của phôi và dao xọc (chuyển động chạy dao, đồng thời cũng là chuyển động bao hình).
- Chuyển động cắt A để cắt hết chiều dài răng.
- Chuyển động chạy dao hướng kính C để cắt đạt chiều cao răng.
- Chuyển động ngược B (chạy không của dao xọc).
Dao xọc là dụng cụ cắt răng đa năng, có khả năng thay thế nhiều loại dao cắt khác để gia công các bánh răng hình trụ Nó được ứng dụng rộng rãi trong việc cắt răng có vai gờ, bánh răng bậc, bánh răng ăn khớp trong, bánh răng chữ V với hoặc không có rãnh thoát, cũng như cắt vành răng.
- Dao xọc dạng đĩa: Cắt bánh răng trụ răng thẳng (hình a)
- Dao xọc dạng cốc: Cắt bánh răng bậc (hình b)
- Dao xọc răng nghiêng: Cắt bánh răng nghiêng (hình c)
- Dao xọc răng nghiêng: Cắt bánh răng chữ V (hình d)
- Dao xọc răng chuôi liền: Cắt bánh răng ăn khớp trong (hình e). e) c) d) a) b)
Hình 2.2: Các loại dao xọc.
KẾT CẤU DAO XỌC - NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ
Dao xọc răng có thể coi là một bánh răng ăn khớp với bánh răng được gia công.
Để cắt gọt hiệu quả, cần tạo ra lưỡi cắt, là giao tuyến giữa mặt trước và mặt sau Tại điểm trên lưỡi cắt, cần đảm bảo góc trước và góc sau được thiết lập chính xác.
luôn > 0 Mặt khác để tăng tuổi thọ của dao, số lần mài sắc phải lớn đến giới hạn bền cho trước.
Dao xọc là một bánh răng dịch chỉnh có răng thẳng hoặc răng nghiêng, với các góc cắt tương ứng Góc sau đỉnh và góc sau bên của răng dao được hình thành bằng cách dịch chỉnh thanh răng, đảm bảo mỗi tiết diện thẳng góc với trục dao, với khoảng dịch chỉnh x = m.
Xét các tiết diện thẳng góc với trục dao.
- AA là tiết diện có khoảng dịch chỉnh dương .m > 0.
- BB là tiết diện có khoảng dịch bằng không .m = 0.
Tiết diện BB là bánh răng quy chuẩn
- CC là tiết diện có khoảng dịch chỉnh âm .m < 0.
Khoảng dịch chỉnh của thanh răng giảm dần từ mặt trước AA đến mặt CC đã tạo nên góc sau trên đỉnh răng đ và trên phía bên răng b.
Dao xọc được xem như một tập hợp các bánh răng mỏng với độ dày vô hạn ΔH và lượng dịch dao Δξm trên cùng một trục Các bánh răng này có lượng dịch chỉnh dương, băng không và âm Mỗi bánh răng thành phần được hình thành thông qua chuyển động bao hình của thanh răng có prôfin αu'.
Hình 2.3: Sự hình thành prôfin răng dao xọc
Tại mỗi tiết diện vuông góc với trục dao, bánh răng mỏng vô hạn có cùng một profin thân khai Điều này cho phép bánh răng gia công tham gia vào quá trình cắt và ăn khớp với dao xọc, đảm bảo rằng các tiết diện khác nhau của dao sẽ cắt bánh răng gia công bằng cùng một profin thân khai.
Mặt sau của dao xọc giả thiết rằng được tạo bởi thanh răng khởi thuỷ có góc trước băng 0.
Khi cắt dao xọc bằng dao phay lăn răng, khoảng dịch chỉnh của dạng sinh thanh răng cần được điều chỉnh để dao xọc có góc sau dương (+) Điều này yêu cầu thanh răng (dao phay) di chuyển dọc theo trục xác định theo một phương nghiêng, không song song với trục Mặc dù vậy, chuyển động tạo hình vẫn giữ nguyên không thay đổi.
Dao xọc tạo ra bề mặt ngoài với mặt đỉnh răng có hình dạng côn Lưỡi cắt ở đỉnh dao xọc có góc sau đ, tương ứng với góc giữa trục dao xọc và phương chuyển động tịnh tiến của thanh răng (dao phay).
Khi thanh răng chuyển động, các cạnh bên của nó tạo thành mặt bên của dao xọc Sự kết hợp giữa chuyển động quay đều quanh trục dao xọc và chuyển động thẳng dọc theo trục sẽ hình thành mặt xắn thân khai trong không gian Mặt bên của răng dao xọc sẽ là mặt xoắn vít thân khai, cho phép quá trình chế tạo có thể mài mặt bên bằng đá mài phẳng, từ đó đạt được độ chính xác gia công cao.
Tiết diện I - I vuông góc với trục dao xọc tại tiết diện đó, đường trung bình của thanh răng khởi thuỷ và vòng tròn tâm tích của dao xọc tiếp xúc nhau Tại tiết diện này, khoảng dịch chỉnh của biên hình thanh răng được xác định là .m = 0, gọi là tiết diện khởi thuỷ, trong khi khoảng cách từ tiết diện đến mặt đầu phía trước được gọi là khoảng cách khởi thuỷ Tại tiết diện khởi thuỷ, các kích thước răng dao xọc tương ứng với kích thước của dạng sinh thanh răng.
+ Chiều dày răng theo cung vòng chia
Chiều cao chân răng là yếu tố quan trọng để đảm bảo khe hở khi các răng ăn khớp Chiều dày của răng dao xọc theo cung vòng chia ở tiết diện khởi thủy thường được thiết kế lớn hơn một chút so với kích thước lý thuyết.
+ Đường kính vòng chia của dao xọc ở tiết diện khởi thuỷ
Khảo sát tiết diện II - II
Tiết diện I - I của đoạn y có prôfin răng dao xọc được hình thành từ prôfin thanh răng tương tự như ở tiết diện I - I Tuy nhiên, prôfin 2 tại tiết diện II - II có khoảng cách đến tâm lớn hơn prôfin 1 một giá trị x, trong đó x được tính bằng công thức x = y tgαđ.
Như vậy do kết quả tạo hình, prôfin ở tiết diện tuỳ ý II - II là prôfin của răng có dịch chỉnh
Với hệ số dịch chỉnh ® u y.tg x m m
Ở mỗi tiết diện có hệ số dịch chỉnh khác nhau và nó tỷ lệ thuận với khoảng cách từ tiết diện khởi thuỷ đến tiết diện khảo sát.
Bán kính vòng chia của dao xọc không thay đổi khi chuyển từ tiết diện này sang tiết diện khác, do đó khi ăn khớp với thanh răng, vòng chia của dao xọc giữ nguyên Vòng chia này tương ứng với bước răng của thanh răng khởi thuỷ tu = .m.
Do đó vòng tròn cơ sở có bán kính là: u U
Trong đó: r U : Bán kính vòng chia dao xọc.
u : Góc prôfin của thanh răng khởi thuỷ.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM ĐỒ GÁ ĐỂ MÀI DAO XỌC RĂNG TRÊN MÁY MÀI HSS-30
THIẾT KẾ DAO XỌC RĂNG MÔĐUN m=3
Dao xọc yêu cầu thiết kế là loại dao răng thẳng, cỡ trung bình và kích thước không lớn lắm Có môđun m = 3, số răng z = 26, góc áp lực 14 0 30’.
TÍNH TOÁN THỰC TẾ DAO XỌC m=3
3.2.1 Góc trước trên đỉnh răng đ
Góc đ được đo trên mặt phẳng hướng kính đi qua trục dao trong mọi trường hợp góc đ không đổi, góc đ có ảnh hưởng đến góc prôfin u.
Góc sau ảnh hưởng đến mức độ thay đổi khoảng dịch chỉnh thanh răng theo chiều cao dao xọc và cũng tác động đến trị số góc sau ở mặt bên.
đ không đổi trong trạng thái chuyển động.
Góc sau ở mặt bên b được xác định trong tiết diện pháp tuyến của prôfin răng tại điểm khảo sát, đại diện cho góc sau nhỏ nhất phía bên răng dao, từ đó giúp xác định độ mòn của mặt sau.
Góc sau ở mặt bên b được tính theo công thức tgb = tgđ.sinu.
Trong đó góc prôfin u của răng dao xọc được tính theo công thức u ® ® tg tg
là góc prôfin của bánh răng được cắt = 14 0 30’
Thay giá trị u thay giá trị vào biểu thức tính tgb.
Ta tính được: tgb = tgđ sinu = 0,1051 0,261 = 0,0274 => b = 1 0 34 ’ 10’’
3.2.4 Đường kính vòng tròn cơ sở do = m.z cosαb
3.2.5 Đường kính vòng chia du = m.z = 3 26 = 78 mm
Để xác định hệ số đỉnh dao cho phép (u), cần lưu ý rằng nếu hệ số này quá nhỏ, số lần mài lại sẽ ít và tuổi thọ dao sẽ giảm Ngược lại, nếu hệ số này quá lớn, chiều dày đỉnh răng dao ở tiết diện mặt trước (Seu) sẽ bị giảm, dẫn đến tình trạng mòn dao nhanh chóng khi hoạt động Do đó, việc lựa chọn u cần đảm bảo đủ chiều dày Seu cho phép để duy trì hiệu suất làm việc của dao.
Giá trị chiều dày lưỡi cắt trên đỉnh dao xọc Seu.
Hệ số chiều dày răng phụ thuộc vào môđun eu u
Đồ thị (hình 459) để tìm (sách Thiết Kế Dụng Cụ Công Nghiệp - NXB Khoa Học và Kỹ Thuật 2005)
Khoảng cách khởi thuỷ a được tính theo công thức
3.2.7 Xác định kích thước dao xọc theo mặt trước a Chiều dày răng theo cung vòng chia Được tính theo công thức: u u ®
Theo bảng 51 (sách Thiết Kế Dụng Cụ Công Nghiệp - NXB-KHKT 2005) tra bảng ta được lượng tăng chiều dày răng dụng cụ: Su = 0,161
=> Su = 5,6 mm b Chiều cao đầu răng được tính theo công thức hu ’ = m (f' + c') + a.tgđ
Trong đó: f’ - Hệ số chiều cao đầu răng c ’ - Hệ số khe hở hướng kính
Theo giáo trình Thiết Kế Dụng Cụ Công Nghiệp-NXB KHKT 2005, hai giá trị f’ + c’ lần lượt là 1,25 và 1,3 Để đảm bảo chất lượng ăn khớp của bánh răng, nếu chiều dài đường cong chuyển tiếp quá lớn, nên sử dụng dao xọc với giá trị f’ + c’=1,3.
=> hu ’ = 3 1,3 + 13,416 0,1051 = 5,31 mm c Đường kính vòng tròn trên đỉnh răng
=> Deu = 87,21 mm d Đường kính đường tròn chân răng
Ta có hình ảnh dao xọc thiết kế như sau:
Hình 3.1: Dao xọc thiết kế
DUNG SAI VÀ ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT
Điều kiện kỹ thuật của dao xọc răng mô đun 3 cấp chính xác A.
- Mặt trước và mặt sau đỉnh: Ra =0,63
- Mặt tựa ngoài và lỗ gá Ra =0,16
4 Độ lệch của biên dạng răng không quá 0,0063mm.
5 Độ lệch tâm vòng cơ sở đối với đường tâm lỗ dao xọc không quá 0,01mm.
6 Độ lệch tâm của vòng đỉnh đối với trục lỗ gá của dao không quá 0,0075mm (độ đảo vòng đỉnh 0,015mm).
7 Sai lệch độ vuông góc giữa trục lỗ gá với mặt tựa 0,005mm.
8 Độ đảo mặt đầu của mặt trước xác định trên vòng chia không quá 0,02mm.
9 Sai lệch đường kính lỗ gá 0,005mm.
10 Sai lệch đường kính vòng đỉnh 0,25mm.
11 Sai lệch chiều cao đầu răng với kích thước lý thuyết tương ứng với chiều dày răng 0,05mm.
12 Sai lệch góc trước 10'; góc sau 5'
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM ĐỒ GÁ MÀI DAO XỌC RĂNG TRÊN MÁY MÀI HSS-30
3.4.1 Tính toán để cụm đồ gá đạt độ nghiêng theo yêu cầu
Góc sau của đỉnh dao xọc theo tiêu chuẩn nằm trong khoảng 40 - 60 độ, do đó để mài profin dao xọc, thường sử dụng máy mài chuyên dụng Tuy nhiên, tại công ty cơ khí Hồng Lĩnh, không có máy mài chuyên dụng mà chỉ có máy HSS-30 dành cho mài profin bánh răng trụ Vì vậy, cần thiết kế một cụm đồ gá phù hợp để mài profin dao xọc trên máy HSS-30, trong đó trục máy mới phải nghiêng 40 - 60 độ so với trục máy ban đầu, và điểm giao giữa hai trục phải nằm tại tâm quay của khớp cầu RZEPPA.
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý bộ đồ gá cần thiết kế
1 - Khớp cầu RZEPPA 3 - Trục gá
2 - Dao xọc 4 - Thân đồ gá (ụ động)
Sau đây là phần tính toán các bộ phận của đồ gá để đạt được yêu cầu đó:
Trong quá trình đo đạc trực tiếp trên máy mài HSS-30, tôi đã thu thập các thông số quan trọng cho thiết kế Chiều dài bề mặt định vị thân đồ gá trên bàn máy là 265mm, chiều cao tối đa của thân đồ gá để không va chạm với thân máy là 350mm, khoảng cách từ tâm quay RZEPPA đến mũi tâm trên thân đồ gá là 285mm, và khoảng cách từ tâm quay RZEPPA đến điểm đầu tiên của bề mặt định vị thân đồ gá là 175mm.
- Dựa vào khoảng cách c = 280mm và góc nghiêng 5 0 ta có thể tính sơ bộ khoảng các trục gá ( c ’ ) như sau:
Hình 3.3: Chiều dài trục gá sơ bộ
Chiều dài trục gá sơ bộ được tính: tg mm c 286
Khi lắp ghép trục gá với khớp cầu RZEPPA, điểm đầu của trục gá không trùng với tâm quay mà dài hơn 20mm Do đó, tôi đã thiết kế chiều dài trục gá (3) là 300mm.
Để đảm bảo rằng đường trục của mũi tâm động có góc nghiêng 5 độ so với trục của máy, cần xác định giao điểm giữa hai đường trục tại tâm quay của khớp cầu.
RZEPPA sẽ thiết kế một bộ phận chêm, được đặt giữa bề mặt định vị của bàn máy và bề mặt định vị của phần đế thuộc thân đồ gá.
Chêm cần thiết kế sẽ có chiều dài bằng chiều dài của bề mặt định vị trên bàn máy. a' b '
Hình 3.4: Mô hình chêm cần thiết kế
- Chiều cao thấp nhất của chêm là: a’ = 175.tg5 0 = 175 0,0875 = 15,31 mm
- Chiều cao cao nhất của chêm là: b’ = 440.tg5 0 = 440.0,0875 = 38,5 mm a Kết cấu chi tiết của chêm
Hình 3.5: Bản vẽ thiết kế chêm
Chi tiết này đảm bảo độ nghiêng yêu cầu cho thân đồ gá, với hai lỗ Ф12 được chế tạo để cố định chêm vào thân đồ gá Để cố định cụm đồ gá lên bàn máy, thân chêm sẽ có hai lỗ ô van với bán kính R mm để bắt bulông Phần tai được thiết kế để định vị lên bàn máy, giúp đường thẳng giữa hai mũi tâm nằm trong mặt phẳng trục máy Yêu cầu quan trọng là bề mặt định vị trên tai và thân chêm phải đảm bảo độ thẳng hàng không vượt quá 0,1mm.
Bề mặt làm việc của chêm bao gồm mặt nghiêng, mặt dưới, mặt bên và bề mặt trên tai chêm Khi chế tạo, các bề mặt này cần phải đạt độ bóng theo yêu cầu thiết kế, cụ thể là Ra=1,25.
Vật liệu để chế tạo chêm ở đây là thép C45.
Hình 3.6: Chêm thực tế khi được chế tạo b Cụm khớp cầu RZEPPA và trục gá
Trục gá định vị dao xọc răng trên máy mài HSS-30 được thiết kế đặc biệt với độ nghiêng 5 độ, tương ứng với góc sau đỉnh dao xọc Để đạt được điều này, trục gá được trang bị thêm khớp cầu RZEPPA, không chỉ giúp tạo góc nghiêng mà còn truyền chuyển động quay cho trục gá.
Hình 3.7: Cụm khớp đẳng tốc RZEPPA và trục gá
Về cấu tạo khớp đẳng tốc RZEPPA gồm 4 bộ phận :
Trục gá dao được dùng để gá dao xọc răng với 2 kích thước sẵn có để mài
Có hai loại dao với đường kính khác nhau là Ф44.45 và Ф31.75 Một đầu của dao được kết nối với cầu thông qua then bằng, trong khi đầu còn lại được định vị bằng mũi chống tâm nghiêng 5 độ so với phương ngang.
Hình 3.8: bản vẽ thiết kế trục gá
Hình 3.9: Bản vẽ thiết kế vỏ cầu
Vỏ cầu được kết nối với trục ra và có mặt trong chứa các rãnh để đặt viên bi Chức năng chính của vỏ cầu là truyền động từ bộ phận chia răng của máy mài, giúp thực hiện quá trình mài biên dạng răng.
Trong quá trình chế tạo vỏ cầu thì phải lưu ý các yêu cầu kỹ thuật như sau:
- Đảm bảo sự chính xác về vị trí tương đối giữa ba vòng xuyến (sáu rãnh trượt bi).
- Tâm của ba vòng xuyến phải đồng phẳng và mặt phẳng ấy phải vuông góc với đường tâm của mặt cầu trong của vỏ cầu.
Lõi cầu được tạo nên bởi một mặt cầu vát và ba vòng xuyến lệch tâm với mặt cầu.
Lõi cầu được nối với trục gá dao qua kết cấu then bằng
Hình 3.10: Bản vẽ thiết kế lõi cầu trong
Bi tiêu chuẩn được sử dụng trong khớp đẳng tốc RZEPPA, với kích thước lựa chọn phù hợp theo công suất yêu cầu Trong nghiên cứu này, đường kính của bi được sử dụng là Ф12,3.
Vòng cách có chức năng giữ các viên bi ở giữa rãnh của vỏ và lõi cầu, đảm bảo rằng tâm của chúng luôn nằm trên một mặt phẳng trong quá trình hoạt động của khớp Bên cạnh đó, vòng cách còn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hai góc bằng nhau giữa trục vào và trục ra, góp phần vào hiệu suất làm việc của khớp đẳng tốc.
Hình 3.11: Bản vẽ thiết kế vòng cách
Hình 3.12: Cụm khớp cầu RZEPPA khi được chế tạo thực tế
3.4.2 Kết cấu của cụm thân đồ gá
Hình 3.13: Bản vẽ lắp thân đồ gá
1 - Thân đồ gá 8 - Bu lông
7 - Lò xo hồi vị 14 - Chốt
Chi tiết các bộ phận chính như sau: a Thân đồ gá
Thân đồ gá, hay còn gọi là thân ụ động, đóng vai trò quan trọng trong việc lắp ráp các chi tiết khác của đồ gá Chức năng chính của nó là tạo thành một bộ đồ gá hoàn chỉnh và định vị toàn bộ cụm đồ gá trên bàn máy.
Hình 3.14: Bản vẽ thiết kế thân đồ gá
Bộ phận này được chế tạo bằng phương pháp đúc, vật liệu dùng để chế tạo là gang xám.
Hình 3.15: Các phần chính của thân
3 - Lỗ Ф20 để bắt bu lông 6 - Lỗ Ф25
Thân đồ gá gồm 2 bộ phận: phần đế (1), phần đầu (4) hai phần này nối liền với nhau.
Chiều dài của cụm đồ gá là 275 mm và chiều rộng là 150 mm Phần này được thiết kế để định vị và kẹp chặt cụm đồ gá lên bàn máy, đồng thời còn hỗ trợ lắp ghép bộ phận chêm nhằm tạo góc nghiêng cho cụm đồ gá.
Phần đế được khoan hai lỗ có đường kính 20mm và nghiêng 60 độ so với phương nằm ngang để gắn bulông, giúp kẹp chặt thân đồ gá với bàn máy Ngoài ra, trên thân còn được chế tạo thêm hai vít M10 để cố định chắc chắn với chêm.
Trên phần đế hai bề mặt dùng để định vị thân đồ gá lên bàn máy phải được chế tạo để đạt độ bóng Ra=1,25
Hình 3.16: Mặt cắt A-A thể hiện lỗ bắt bulông Ф20
C, D là hai bề mặt dùng để định vị thân đồ gá lên bàn máy
LẮP GHÉP CỤM ĐỒ GÁ LÊN BÀN MÁY
Sau khi lắp ghép hoàn thành cụm đồ gá, ta sẽ có bản vẽ lắp cụm đồ gá lên bàn máy.
Hình 3.26: Sơ đồ lắp ghép cụm đồ gá lên bàn máy
4 - Bi 16 - Lò xo hồi vị
5 - Trục gá 17 - Bu lông đai ốc
7 - Thanh lót 19 - Mũi tâm trước
9 - Đai ốc 21 - Bu lông đai ốc
12 - Tay gạt 24 - Bạc cao su che chắn
25 - Cụm vòng hãm + bu lông đai ốc
TÍNH TOÁN ĐƯỜNG KÍNH TANG LĂN ĐỂ MÀI DAO XỌC THIẾT KẾ
Góc nghiêng của đá mài trên máy mài HSS-30, ký hiệu là , có thể điều chỉnh tùy theo quá trình cắt răng, nhưng thường được chọn là 15 độ cho các phép tính Đường kính của vòng tròn sinh, hay còn gọi là đường kính tang lăn, phụ thuộc vào góc nghiêng của ụ đá .
Khi góc không bằng góc profin khởi thủy (góc áp lực) thì cần xác định mối quan hệ giữa dω và đường kính vòng chia dao xọc ( d ) như sau:
Trong đó: - d là đường kính vòng chia của dao
- d0 là đường kính vòng tròn cơ sở
- là góc công tua khởi thủy (góc áp lực)
Theo tính toán thực tế thì :
Kết cấu của tang lăn như sau:
Hình 3.27: Bản vẽ thiết kế tang lăn
HÌNH ẢNH CỤM ĐỒ GÁ HOÀN CHỈNH
Hình 3.28: Cụm đồ gá khi hoàn chỉnh
MÁY MÀI HSS-30
Hình 3.29: Máy mài HSS-30 Đặc tính kỹ thuật của máy.
Bảng 1: Thông số của máy HSS-30
Kích thước lớn nhất của bánh răng gia công (mm) Đường kính lớn nhất của đá mài (mm)
Công suất máy (Kw) Đường kính
Môdul Bề rộng vành răng
Thông số khi mài răng.
Bảng 2: Lượng dư để mài
(m) Đường kính bánh răng (mm) Đến 50 50÷100 100÷200 200÷500 500÷800 Đến 3 0,15÷0,2 0,15÷0,2 0,15÷0,25 0,18÷0,3
3.8.1 Nguyên lý mài của máy HSS-30
Hình 3.30: Sơ đồ đá mài trên máy mài HSS-30
Máy mài răng tại phân xưởng Hồng Lĩnh sử dụng phương pháp mài răng với hai đá mài dạng đĩa theo nguyên lý bao hình có chia độ chu kỳ, cho phép mài đồng thời hai mặt răng của các bánh răng kề nhau Trong quá trình gia công, đá mài thực hiện chuyển động quay Q, trong khi phôi bánh răng thực hiện các chuyển động chạy dao đi lại S, bao hình Q1 và tịnh tiến S1.
Hình 3.31: Đá mài trên máy mài HSS-30
3.8.2 Nguyên lý hoạt động của máy
Hình 3.32: Sơ đồ của máy
Động cơ truyền chuyển động qua bộ truyền trung gian giúp bàn máy thực hiện các hành trình dọc để mài hết bề rộng vành răng Đồng thời, chuyển động ngang của bàn máy kết hợp với chuyển động bao hình Q1 của bộ chia răng cho phép mài bề mặt răng hiệu quả Để gia công tất cả các bề mặt của răng, cơ cấu chia răng được điều chỉnh bằng cần gạt, đảm bảo số răng của bánh răng cần gia công khớp với thông số của bộ chia răng Sau khi hoàn tất việc mài hai mặt răng của hai răng kề nhau, giá trị của bộ chia răng sẽ tự động giảm đi 1 cho đến khi trở về giá trị ban đầu.
Quá trình mài răng hoàn tất khi phôi được gá trên trục và cụm đồ gá thông qua hai mũi chống tâm Chuyển động bao hình Q1 được truyền tới phôi nhờ tốc gạt, trong khi cơ cấu lò xo giữ chặt hai mũi chống tâm Máy có hai chế độ mài là mài tinh và mài thô, có thể điều chỉnh bước tiến bàn vào ra theo phương dọc trục máy với các chế độ chậm, trung gian và nhanh Để đảm bảo lực căng cho quá trình mài, tang lăn được căng nhờ bốn dây đai, mỗi bên có hai dây đai.
3.8.3 Chức năng của một số tay điều khiển đá mài
Truyền động đai Truyền động đai
Trục thẳng đứng của máy
Hình 3.33: Bộ phận điều khiển đá mài
1 Động cơ điện truyền chuyển động quay cho đá mài nhờ bộ truyền động đai
2 Tay quay giúp cho đá mài chuyển động lên xuống theo phương vuông góc với trục đá mài
3 Tay quay giúp cho đá mài chuyển động theo phương vuông góc với trục thẳng đứng của máy
4 Tay quay giúp cho đá mài chuyển động theo phương dọc trục của đá mài
5 Tay quay làm cho cả hệ thống gồm động cơ, đá mài chuyển động lên xuống theo phương dọc trục thẳng đứng của máy Để điều chỉnh góc giữa hai đá mài có cơ cấu điều chỉnh giúp cho điều chỉnh góc giữa hai đá mài trong phạm vi từ 0 0 đến 20 0
Máy có thể mài được bánh răng trụ răng thẳng, bánh răng trụ răng nghiêng, dao xọc răng (khi có đồ gá thích hợp).
3.8.5 Chế độ cắt của máy
Máy mài HSS-30 được trang bị ba chế độ điều chỉnh tốc độ cho bàn máy, trong đó tôi sẽ tập trung vào tốc độ chậm nhất khi thực hiện gia công.
- Tốc độ quay của đá mài: 2300 vòng/phút
- Hành trình của bàn máy:
Hành trình của bàn máy là 105mm, và để hoàn thành hành trình này mà không để răng đá mài chạm vào dao xọc, thời gian cần thiết là 60 giây Do đó, tốc độ di chuyển của bàn máy được tính là 1,75 mm/s.
- Lượng dư khi mài: 0,18 ÷ 0,25 mm
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau một thời gian nỗ lực làm việc dưới sự giúp đỡ của T.s Nguyễn Hồng
Sơn và các cán bộ công nhân Công Ty Cổ Phần Cơ Khí Hồng Lĩnh đề tài
Dự án "Tính toán, thiết kế cụm đồ gá để mài biên dạng dao xọc răng bao hình trên máy mài răng MAAG HSS-30" đã hoàn thành theo đúng yêu cầu đề ra, kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn sản xuất Cụm đồ gá được thiết kế hợp lý, phù hợp với không gian lắp ghép của máy mài HSS-30, cho phép mài profin thân khai với độ nghiêng 5 độ, đáp ứng yêu cầu mài dao xọc răng Nhờ có cụm đồ gá này, máy mài HSS-30 không chỉ mài bánh răng trụ mà còn có khả năng mài dao xọc răng, mở rộng ứng dụng của máy.
Do hạn chế về khả năng và điều kiện cơ sở sản xuất, quá trình thiết kế và chế tạo đã phát sinh nhiều yếu tố không như mong muốn, dẫn đến một số sai số cho sản phẩm hoàn thành.
Sai số trong truyền động khớp cầu RZEPPA là một vấn đề phức tạp, gây ra sai số bước trong quá trình mài và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của dao xọc Do đó, tôi mong muốn các bạn sẽ tìm hiểu sâu hơn về ảnh hưởng của các sai số này trong quá trình mài.
