(NB) Giáo trình Phay bánh răng trụ răng thẳng cung cấp cho người học những kiến thức như: Thông số động lực học của bánh răng trụ răng thẳng; phay bánh răng thanh răng. Mời các bạn cùng tham khảo!
THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG
Bánh răng là một chi tiết quan trọng trong ngành cơ khí, được sử dụng phổ biến để truyền và biến đổi chuyển động quay giữa hai trục song song Bánh răng trụ răng thẳng có đặc điểm là hướng răng song song với trục quay, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền động.
- Bánh răng trụ có loại răng thẳng,răng nghiêng, răng xoắn,răng chữ V
Bánh răng trụ răng thẳng có cấu tạo tương tự như các loại bánh răng khác, với các thông số cơ bản giống nhau Vì vậy, việc nghiên cứu bánh răng trụ răng thẳng sẽ giúp hiểu rõ hơn về các thông số cơ bản của bánh răng nói chung.
Hình 1.1: Bộ bánh răng trụ răng thẳng
- Trình bày được các nguyên lý gia công bánh răng
- Xác định được các thông số động học cơ bản của bánh răng trụ răng thẳng
- Phân biệt được dao phay mô đun và dao phay lăn răng, dao xọc răng
- Chọn được dao phay mô đun khi gia công bánh răng trụ răng thẳng
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực trong học tập
1 Khái quát về các phương pháp gia công răng
Truyền động bánh răng theo phương pháp ăn khớp là một kỹ thuật phổ biến trong ngành cơ khí, yêu cầu bánh răng phải có độ bền và tuổi thọ cao Điều này giúp giảm thiểu tiếng ồn trong quá trình làm việc và nâng cao hiệu suất hoạt động Chất lượng truyền động là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống.
Phay lăn răng là quá trình chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác trong chế tạo bánh răng Độ chính xác của bánh răng gia công liên quan chặt chẽ đến độ chính xác của dụng cụ cắt răng và các phương pháp gia công cũng như cách hình thành profin răng Độ chính xác động học được đánh giá qua sai lệch góc quay trong một vòng quay, thông qua sai số bước vòng và sai lệch pháp truyền chung Hiện nay, có nhiều phương pháp được sử dụng để cắt răng của bánh răng.
1.1 Phương pháp gia công bao hình
Phương pháp gia công bao hình dựa trên nguyên lý ăn khớp của các bộ truyền, chẳng hạn như giữa hai bánh răng, bánh răng và thanh răng, hoặc giữa trục vít và bánh vít Trong quá trình này, một bộ phận hoạt động như dụng cụ cắt, trong khi bộ phận còn lại là phôi gia công.
Có nhiều phương pháp gia công bao hình, được thực hiện trên các máy chuyên dùng như máy lăn răng,máy xọc răng
Phay lăn răng là quá trình gia công dựa trên nguyên tắc ăn khớp giữa bộ truyền trục vít và bánh vít, trong đó trục vít đóng vai trò là dao gia công, còn bánh vít là phôi được gia công.
Dao phay lăn răng (hình vẽ 1.2) có thiết kế dạng vít thân khai với rãnh cắt thẳng góc so với đường xoắn vít, được sử dụng trên máy phay lăn răng chuyên dụng Trong quá trình gia công, dao và phôi thực hiện sự ăn khớp của bộ truyền trục vít, đảm bảo sự ăn khớp liên tục với các răng được gia công đồng thời Chuyển động quay của dao và chi tiết cần nằm trong xích truyền động của bao hình, cho phép thực hiện phay thuận hoặc phay nghịch Đây là phương pháp gia công răng bao hình phổ biến nhất, mang lại năng suất và độ chính xác cao.
Phương pháp xọc răng bằng bao hình dựa trên nguyên tắc ăn khớp của bộ truyền bánh răng mang lại nhiều ưu điểm, đặc biệt là khả năng gia công bánh răng tầng và bánh răng có răng trong.
Hình 1.3 Xọc răng bằng phương pháp bao hình
Xọc răng bao hình là một quy trình được thực hiện trên máy xọc răng chuyên dụng, sử dụng dao dạng bánh răng hoặc dao dạng thanh răng Phương pháp này mang lại độ chính xác cao và năng suất tốt nhờ vào khả năng chế tạo dao chính xác, có thể cắt nhiều dạng răng mà các phương pháp khác gặp khó khăn, như gia công răng bậc với khoảng cách nhỏ, bánh răng trong, và bánh răng hình chữ nhân.
1.2 Phương pháp gia công chép hình
Phương pháp gia công bánh răng được thực hiện trên các máy phay vạn năng, bao gồm máy phay ngang và máy phay đứng, sử dụng dao phay chép hình, hay còn gọi là dao phay môđuyn Dao phay này có profin phù hợp với rãnh răng, giúp sao chép chính xác biên dạng và profin của dao Trong quá trình cắt, profin của dụng cụ cắt tại tất cả các điểm sẽ trùng khớp với profin rãnh giữa hai răng của bánh răng gia công Dao phay định hình được sử dụng cho bánh răng bao gồm dao phay đĩa môđun và dao phay ngón môđun Phương pháp này thường được áp dụng trong sản xuất đơn chiếc và sửa chữa thay thế, nhờ vào việc máy phay vạn năng được trang bị dụng cụ chia độ.
Hình 1.4 Phay chép hình bằng dao phay đĩa
- Xọc răng theo phương pháp chép hình
Là phương pháp cắt răng cũng theo phương pháp chép hình, nhưng xọc răng cho năng suất thấp nên ít được sử dụng
Phay chép hình và xọc răng chép hình thường đạt độ chính xác thấp (cấp 7,8) và gặp khó khăn trong việc điều chỉnh vị trí tương đối giữa dao và phôi Mặc dù năng suất không cao, nhưng quy trình này lại tương đối đơn giản, nên thường được áp dụng trong các nhà máy sản xuất nhỏ lẻ và sửa chữa, nơi số lượng bánh răng gia công ít và yêu cầu độ chính xác không cao Trong sản xuất hàng loạt lớn, đặc biệt với các bánh răng có môđun lớn, các phương pháp này chỉ được sử dụng để gia công phá.
Phương pháp dao chuốt rãnh răng có prôphin tương tự như prôphin của rãnh răng, cho phép chuốt nhiều rãnh cùng lúc Sau mỗi hành trình của dao, bánh răng được quay một góc nhờ cơ cấu phân độ, giúp nâng cao năng suất và độ chính xác Tuy nhiên, chi phí cho dao khá cao, nên phương pháp này thường được áp dụng trong sản xuất hàng loạt lớn và cho các bánh răng có mô-đun lớn, không cần gia công nhiệt và mài.
Thực hiện sau khi gia công răng Dùng cho bánh răng cần di trượt, để ăn khớp không bị va đập
Hình 1.5 Bánh răng được vê đầu răng
Ngoài vài phương pháp nêu trên,còn có các phương pháp gia công tinh răng khác như:
- Bánh răng gia công chưa qua nhiệt luyện quay ăn khớp với bánh răng mẫu được tôi cứng
- Nén, ép phẳng, tăng độ cứng và độ chính xác
Hình 1.6 Phương pháp chạy rà bánh răng
- Gia công tinh bánh răng có độ cứng không cao (chưa qua tôi)
- Dao cà răng: bánh răng và thanh răng
- Dao nhận chuyển động quay từ động cơ, chi tiết quay trên hai mũi tâm
Hình 1.7 Sơ đồ cà răng
Tốc độ cắt khi cà 70-100 m/ph, lượng tiến dao 0,2-0,5mm/vòng Chỉ hiệu quả khi cà răng với m=2- 6 ; Ra = 0,63-0,16
Cấp chính xác từ 4 đến 6, với Ra từ 1,25 đến 0,16, yêu cầu gia công bánh răng phải đạt chất lượng và độ cứng cao sau khi tôi Tuy nhiên, máy mài có cấu trúc phức tạp, năng suất thấp và chi phí đầu tư cao.
Mài định hình là quá trình gia công đá có biên dạng rãnh răng, tuy nhiên việc sửa đá thường xuyên gây khó khăn trong việc đảm bảo độ chính xác và năng suất.
Mài bao hình là phương pháp gia công chính xác cao, được ứng dụng rộng rãi nhờ nguyên lý ăn khớp giữa bánh răng và thanh răng Khi sử dụng mặt đá côn, kỹ thuật này cho phép gia công bánh răng có kích thước lớn Mặt đá xoắn vít mang lại năng suất cao với cấp chính xác từ 4 đến 5, đồng thời đạt độ nhám Ra từ 1,35 đến 0,32 Bên cạnh đó, mặt đá phẳng cũng là một lựa chọn hiệu quả trong quá trình gia công.
Hình 1.8 Các phương pháp mài bao hình
2 Các thông số cơ bản của bánh răng trụ răng thẳng
PHAY BÁNH RĂNG THANH RĂNG
Bánh răng trụ răng thẳng có răng song song với trục quay, thường được sử dụng để truyền động quay giữa hai trục song song Vị trí ăn khớp giữa các bánh răng trên các trục trong hộp tốc độ có thể thay đổi một cách dễ dàng.
Hình 2.1 Các thông số hình học cơ bản của bánh răng
- Trình bày được phương pháp phay bánh răng trụ răng thẳng và các yêu cầu kỹ thuật khi phay bánh răng trụ răng thẳng;
- Chọn được chế độ cắt khi phay;
- Lựa chọn được dụng cụ cắt, dụng cụ kiểm tra, dụng cụ gá phù hợp;
- Tính toán và lắp được bộ bánh răng thay thế khi phân độ vi sai;
Vận hành máy phay một cách thành thạo để gia công bánh răng trụ răng thẳng theo đúng quy trình quy phạm là rất quan trọng Bánh răng cần đạt cấp chính xác từ 8 đến 6, độ nhám từ 4 đến 5, và phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật Ngoài ra, việc hoàn thành công việc đúng thời gian quy định và đảm bảo an toàn cho cả người vận hành lẫn máy móc là điều cần thiết.
- Giải thích được các dạng sai hỏng, nguyên nhân và cách khắc phục;
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực trong học tập
1 Yêu cầu kỹ thuật khi phay bánh răng trụ răng thẳng dạng thông thường
- Số răng đều, đúng, cân tâm
- Nhiệt luyện đạt độ cứng 45 đến 60 HRC
- Răng có độ bền mỏi tốt
- Răng có độ cứng cao
- Hiệu suất Truyền động lớn và ổn định, không gây ồn
- Tính truuyền động ổn định, không gây ồn
- Hiệu suất truyền động lớn, năng suất cao (truyền mô men quay giữa hai trục song song với nhau có hiệu suất lớn từ 0.96 - 0.99%)
Ụ chia gián tiếp đơn giản hoạt động thông qua cơ cấu giảm tốc, bao gồm tay quay và trục chính, với mối quan hệ chuyển động gián tiếp nhờ vào trục vít và bánh vít Cấu tạo của ụ chia gián tiếp bao gồm nhiều bộ phận khác nhau.
Khi thực hiện quá trình chia, tay quay M quay trong khi đĩa chia vẫn đứng yên nhờ có chối hãm K phía sau Trục chính mang phôi quay được kết nối thông qua trục vít bánh vít Tay quay M được trang bị chốt cắm C để định vị chính xác vị trí sau mỗi lần chia Đĩa chia được khoan với các vòng lỗ đồng tâm, mỗi vòng có số lỗ khác nhau, giúp ụ chia gián tiếp có khả năng chia rộng hơn so với ụ chia trực tiếp.
Tính toán để chia chi tiết thành các phần đều nhau trên ụ chia gián tiếp:
Khi quay tay quay M đi một vòng, trục chính mang phôi quay đi
Như vậy để trục chính ụ chia quay đi một vòng thì tay quay M phải quay đi 1
Tỷ số t t k z là một hằng số và được ký hiểu là N Hằng số N được gọi là đặc tính của ụ chia (và đa số các ụ chia thường có N = 40)
- Gọi số phần cần chia đều trên phôi là Z, mỗi lần chia trục chính ụ chia mang phôi phải quay đi
1 vòng Với số đặc tính ụ chia là N, thì số vòng quay (n) mà tay quay M ụ chia phải quay đi trong mỗi lần chia
Vậy tính toán chia răng theo công thức:
3 Phương pháp phay bánh răng trụ răng thẳng dạng thông thường.
3.1 Gia công trên máy phay ngang vạn năng
- Chuẩn bị máy, vật tư, thiết bị
Khi chọn máy phay, cần phân biệt giữa máy phay nằm vạn năng (sử dụng dao phay môđun đĩa) và máy phay đứng (sử dụng dao phay môđun trụ) Trước khi vận hành, hãy kiểm tra độ an toàn về điện, cơ, hệ thống bôi trơn và điều chỉnh các hệ thống trượt của bàn máy Chuẩn bị phôi bằng cách kiểm tra các kích thước quan trọng như đường kính đỉnh răng, chiều dày răng, độ đồng tâm giữa mặt trụ và tâm trục gá, cũng như độ song song và vuông góc giữa các mặt Đầu phân độ vạn năng cần có N = 40, sử dụng mâm cặp 3 hoặc 4 chấu, cặp tốc, mũi tâm và dụng cụ lấy tâm như phấn màu và bàn vạch Cuối cùng, sắp xếp nơi làm việc một cách hợp lý và khoa học để tăng hiệu quả làm việc.
3.1.1 Gá lắp, điều chỉnh đầu phân độ
Lắp và điều chỉnh đầu phân độ cùng ụ động lên bàn máy, sử dụng đồng hồ so để kiểm tra và đảm bảo chiều cao của chúng bằng nhau và song song với hướng tiến dọc của bàn máy Đồng thời, cần điều chỉnh vị trí của ụ chia và ụ động sao cho khoảng cách giữa mũi nhọn của ụ chia và mũi nhọn của ụ động (mũi nhọn của ụ động đã được lùi về tận cùng) lớn hơn chiều dài trục gá phôi từ 3 đến 5mm.
Hình 2.3 Gá lắp ụ chia và ụ động
3.1.2 Gá lắp, điều chỉnh phôi
- Kiểm tra kích thước phôi,đường kính đỉnh răng,bề dày răng,độ song song và vuông góc giữa các bề mặt,độ đồng tâm giữa các đường kính
Gá phôi trên trục gá và cặp tốc (hoặc mâm cặp 3, 4 chấu) giữa đầu chia và ụ động của máy phay vạn năng Sử dụng phấn màu để đánh dấu trên bề mặt phôi, sau đó tiến hành xác định tâm phôi theo phương pháp chia đường tròn thành 2 hoặc 4 phần đều nhau.
- Sau đó tiến hành lấy tâm,chia tâm phôi theo phương pháp chia đường tròn thành 2 phần đều nhau.Hoặc sử dụng ke 90 (Hình 2.4)
Hình 2.4 Vạch dấu lấy dấu tâm phôi
Sau khi vạch dấu tâm chia đôi phôi, tiếp tục quay phôi đi 90 0 cho đường vạch dấu lên trên
3.1.3 Gá lắp, điều chỉnh dao
- Chọn dao phay đĩa mô duyn hoặc dao ngón mô duyn có mdao=mbánh răng
, 0 dao = 0 bánh răng ,và số hiệu dao căn cứ số răng Z bánh răng để chọn theo bảng bảng 35.I
Gá dao lên trục dao và vặn nhẹ nhàng để điều chỉnh và xiết chặt dao Lưu ý rằng khi phay răng, cần thực hiện phay nghịch, với chiều quay của dao ngược lại hướng tiến của phôi Dao phải bắt đầu cắt từ phía ụ động.
Để điều chỉnh vị trí dao và phôi, cần đảm bảo bề dày dao đối xứng qua tâm chia đôi phôi Việc này được thực hiện bằng cách so bề dày dao với vạch dấu tâm chia đôi phôi Để kiểm tra tính đối xứng, hãy cho dao cắt một vết mỏng khoảng 0,10mm lên phôi và so sánh bề rộng vết cắt thử với vạch dấu tâm chia đôi phôi.
Hình 2.5 Điều chỉnh vị trí dao phôi
Trước khi gá phôi, chúng ta cần gá dao và điều chỉnh vị trí của dao phôi sao cho bề dày Bdao đối xứng qua tâm mũi nhọn của ụ chia (Hình 2.6).
Hình 2.6: Điều chỉnh vị trí dao phôi bằng ke và dưỡng hoặc dùng tâm ụ chia
- Điều chỉnh com pa cữ để chọn vòng lỗ và khoảng lỗ cộng thêm trong mỗi lần chia
VD: Phay bánh răng có số răng Z = 30
Hình 2.7 Đĩa chia độ và copa cữ
Vậy khi điều chỉnh compa cữ ta phải mở rộng compa để bao 9lỗ + 1lỗ cắm chốt
- Chọn chế độ cắt: n = 120v/ph, S = 30 ÷ 40 mm/ph, chiều sâu cắt tthô = 2/3H, ttinh = 1/3H
- Tính và chọn đĩa chia độ cho phù hợp với số răng cần phay
chọn số vòng chẵn và số lỗ lẻ đúng với số phần cần chia (z)
- Bố trí hai cữ giới hạn chạy dao tự động ở bàn dao dọc
Đưa dao tiến sát đến phôi và điều chỉnh để dao tiếp xúc nhẹ với đường sinh của chi tiết, đảm bảo tâm của dao trùng với tâm phôi Sau đó, đưa phôi ra xa dao để xác định chiều sâu cắt, rồi khóa bàn máy ngang và bàn máy tiến đứng lại.
Hình 2.8 Sơ đồ gá phôi cắt thử
Chia răng thử là bước quan trọng trong quy trình gia công, yêu cầu kiểm tra số lượng vết cắt thử so với số răng cần gia công Nếu số vết cắt thử không khớp với số răng cần gia công, cần xác định nguyên nhân và thực hiện quá trình chia lại để đảm bảo hiệu quả gia công.
Nếu số vết cắt thử bằng với số răng Z cần gia công thì tiếp tục thực hiện cắt thô, cắt tinh và kết hợp kiểm tra bánh răng
Chia răng thử như vậy sẽ vừa kiểm tra được độ chính xác của ụ chia,vừa tránh được sai hỏng răng
Hình 2.9 Điều chỉnh vị trí dao phôi
- Quay bàn dọc cho dao ra khỏi chi tiết,nâng bàn tiến đứng lên đúng chiều sâu cắt t1= 2/3 H
Khi sử dụng máy chạy, hãy quay tay quay bàn tiến dọc từ từ cho đến khi dao bắt đầu cắt vào phôi Sau đó, gạt tay gạt tự động bàn tiến dọc và điều chỉnh khóa hai cần để giới hạn chạy dao tự động ở bàn dao dọc.
Hình 2.10 Phay tạo rãnh răng thứ nhất
Sau khi phay xong một rãnh, cần quay bàn tiến dọc để đưa dao ra khỏi chi tiết Tiếp theo, quay tay quay trên đầu phân độ sang một bước răng để thực hiện phay răng thứ hai.
Hình 2.11 Phân độ phay tạo rãnh răng thứ hai
- Tiếp tục như trên cho đến răng cuối
- Quay bàn dọc cho dao ra khỏi chi tiết,nâng bàn tiến đứng lên đúng chiều sâu cắt lát cắt tinh t2= 1/3 H.các bước tương tự như lát cắt đầu.
Hình 2.12 Phân độ cắt tạo răng
Khi thực hiện cắt tinh, sau khi cắt, Zn rãnh sẽ tạo ra Zn răng, trong đó Zn là số răng dùng để đo khoảng pháp tuyến chung W Cần kiểm tra khoảng pháp tuyến chung W hoặc bề dày răng trên dây cung vòng chia Sp Nếu W đo lớn hơn W tính, hoặc Sp đo lớn hơn Sp tính, cần điều chỉnh chiều sâu cắt thêm Chiều sâu cắt thêm (tct) sẽ được tính theo công thức cụ thể.
3.2 Gia công trên máy phay đứng vạn năng:
3.2.1 Gá lắp, điều chỉnh đầu phân độ
Lau sạch bàn máy phay để gá đồ gá được chính xác