THÔNG S Ố ĐỘNG HỌC CỦA BÁNH RĂNG TRỤ RẰNG THẲNG
1 Khái quát về các phương pháp gia công răng.
1.1 Phương pháp gia công bao hình
- Phay bánh răng bằng phương pháp bao hình
Dựa trên đường sinh của bề mặt tạo hình chi tiết gia công dạng thân khai, dao luôn tiếp xúc với đường sinh, tạo thành hình bao cho chi tiết Hình 6.7a minh họa bánh răng ăn khớp, với một bánh răng đứng yên và bánh răng còn lại quay quanh tâm đồng thời lăn răng mà không trượt Hình 6.7b thể hiện thanh răng tịnh tiến T2 ăn khớp với bánh răng quay quanh tâm cố định, tạo ra hình bao cho dao và phôi Dao có thể là bánh răng hoặc thanh răng, và sự ăn khớp giữa các cặp truyền động bánh răng – bánh răng và bánh răng - thanh răng diễn ra theo nguyên lý bao hình, nhấn mạnh sự ăn khớp cưỡng bức giữa các bộ truyền, trong đó một bộ đóng vai trò của dao và bộ còn lại là phôi.
Hình 6.7 Sơ đồ nguyên lý bao hình (a, b) và sơ đồ cắt (c)
1.2 Phương pháp gia công chép hình
- Phay bánh răng bằng phương pháp chép hình
Sử dụng máy phay vạn năng với đầu phân độ và các loại dao phay như dao phay đĩa modun cho bánh răng có modun nhỏ, cùng dao phay ngón modun cho bánh răng có modun lớn, cho phép gia công mà không cần máy chuyên dụng Mặc dù dao phay dễ chế tạo, nhưng năng suất thấp và quá trình cắt không liên tục, dẫn đến tốn nhiều thời gian cho việc phân độ và thay dao, thường được áp dụng cho sản xuất đơn chiếc.
Mỗi dao phay modul chỉ có thể gia công bánh răng với số răng Z tương ứng Khi số răng Z của bánh răng thay đổi, hình dạng thân khai cũng sẽ thay đổi, không còn phù hợp với dạng thân khai của dao Do đó, cần phải thay đổi dao cho phù hợp với số răng mới của bánh răng.
Thường ta chế tạo một bộ dao có từ 8 đến 32 con với số răng Z khác nhau, nhưng có cùng một mođun.
Mặt khác, độ chính xác thấp vì có những sai lệch do phân độ hoặc hình dạng thân khai, sai lệch do tính vạn năng của máy
Khi gia công bánh răng nghiêng, việc sử dụng dao có dạng răng thân khai trên mặt phẳng có thể dẫn đến sai số trong hình dạng răng Để khắc phục những nhược điểm này, cần áp dụng các phương pháp chép hình tiên tiến như cán nóng và chốt.
2 Các thông số cơ bản của bánh răng
- De: Đường kính đỉnh răng là đường tròn thuộc mặt đầu của răng hay là đường kính ngoài dùng để kiểm tra kích thước chung của bánh răng.
- Di : Đường kính chân răng là đường tròn thuộc bề mặt chân răng.
M (môdul) là thông số chính đặc trưng cho bánh răng, thể hiện chiều dài nhỏ bước ăn khớp Π và có giá trị được tiêu chuẩn hóa Trong các máy công cụ, giá trị môdul thường nằm trong khoảng từ 1 đến 5.
- t: Bước răng là khoảng cách giữa hai mặt bên trong tương ứng của hai răng kề nhau lấy trên cung của vòng tròn đồng tâm của bánh răng t = Π m (1.2)
Thường chế tạo số răng là bội của 4 hoặc bội cuả 5 Trừ một số loại răng đặc biệt
- h: Chiều cao của cả răng h = h1 + h 2 = 2,2m (1.5)
- T: Chiều dày răng. α = 20 0 Góc ăn khớp: Là góc hợp bởi đường ăn khớp và tiếp tuyến của vòng tròn nguyên bản tại điểm ăn khớp.
Hình 1.1 Thông số hình học cơ bản của bánh răng t
3 Kiểm tra độ đều của bước răng:
- Tuỳ theo môdul của bánh răng, số răng z là bao nhiều mà độ đều của bánh răng được kiểm tra bằng công thức: a = m ( 1,476065k + 0,0139967 Z )
Trong đó: a: Là khoảng cách của một số răng được kiểm tra
Z: Số răng của bánh răng cần gia công m: Môdul của răng k: Là hệ số được kiểm tra trong bảng n: Số răng cần kiểm tra
* B ảng hệ số K để kiểm tra độ đều bước răng
Ngoài ra để kiểm tra chiều dày răng và kiểm tra độ song song người ta còn dùng thước cặp chuyên dùng và đồng hồ so
4 Chọn và gá lắp dao:
* B ảng chọn số dao phay ( bộ v à dao ) z = 12 ÷ 13 → N 0 1 z = 14 ÷ 16 → N 0 2 z = 17 ÷ 20 → N 0 3
- Dao phay ngón modul, dao phay đĩa modul.
- Chọn dao đúng môdul và số liệu sau đó gá lên trục gá dao.
Gá lắp và điều chỉnh phôi là quy trình quan trọng trong gia công, sử dụng một đầu chống tâm kết hợp với một đầu cặp tốc, hoặc một đầu chống tâm cùng một đầu cặp trên mâm cặp Để đảm bảo độ chính xác, cần rà tròn phôi với độ lệch cho phép không vượt quá 0.05.
- Điều chỉnh mũi dao trùng với đường tâm của chi tiết, dùng phương pháp rà bổ đôi.
- Tính toán và điều chỉnh chế độ cắt: Vì dao định hình, diện tích tiếp xúc của lưỡi giao lớn nên ta phải chọn chế độ cắt thấp.
- Tính toán số vòng tay quay: Áp dụng công thức tổng quát
Khi thực hiện phay, đầu tiên cần xác định chiều sâu cắt Sau khi hoàn thành phay rãnh đầu tiên, lùi dao ra khỏi chi tiết, điều chỉnh độ phân độ và tiếp tục phay cho đến khi hoàn thành răng cuối cùng.
PHAY BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG
1 Yêu cầu kỹ thuật của bánh răng trụ thẳng
- Biên dạng răng chính xác.
- Phay bánh răng trụ răng thẳng chúng ta có thể phay trên máy phay đứng vạn năng hoặc máy phay nàm vạn năng.
- Số vòng quay của đầu phân độ:
Ta có công thức: ntq z
Với ntq: Số vòng quay của tay quay chia, bước chia
N: tỷ số truyền của đầu phân độ z: số phân chia
CT: m z d trong đó: m: môdul d: Đường kính vòng chia z: Số răng.
- Bước răng t t = m Với t bước răng
- Chiều cao chân răng: h 2 = 1,2 x m = 1,2 x 1,5 = 1,8mm
- Đường kính vòng chia: D = m x z = 1,5 x 13 = 19,5mm
3.2.2 Chọn và gá lắp dao:
Tuỳ theo số răng cần gia công và môdul mà chọn dao cho phù hợp
Một đầu chống tâm và một đầu cặp vào mâm cặp hoặc một đầu chống tâm một đầu cặp tốc, rà tròn phôi
- Điều chỉnh cho mũi dao trùng với đường tâm của chi tiết ( phương pháp và bổ đôi ).
3.2.4 Điều chỉnh máy Điều chỉnh máy với số vòng quay đã chọn.
- Cho mặt trụ ngoài của dao chạm vào mặt bên của chi tiết, hạ bàn máy xuống cho dao khỏi phôi và dich vào một khoảng a. a = t + T
Với: t: là chiều dày của dao
T: Khoảng cách từ mặt bên tới tâm phôi a: Khoảng dịch chuyển.
Nâng bàn máy lên để mặt đầu của dao tiếp xúc với bề mặt chi tiết, sau đó lùi bàn máy ra theo trục X để xác định chiều sâu cho mỗi lần cắt.
- Tiến hành phay: Sau khi phay xong rãnh thứ nhất ta tiến hành phân độ để phay răng tiếp theo với số vòng tay quay như đã tính toán
4 Các dạng sai hỏng - Nguyên nhân - Biện pháp khắc phục
Hiện tượng sai hỏng Nguyên nhân Biện pháp khắc phục
-Do chọn số vòng hoặc số lổ sai hoặc các thao tác chia bị nhầm
- Trước khi phay ta nên chia độ để vạch thử, nếu đủ số răng thì mới tiến hành phay
- Răng to, răng nhỏ hoặc chiều dày các răng không đều nhau
- Do sai số lổ hoặc trong quá trình phay không thử độ dơ của đầu chia độ.
- Khử độ rơ đầu chia độ trước khi phay
- Răng bị lệch: - Do rà dao không đúng với đường tâm của phôi hoặc do bàn máy bị xê dịch trong quá trình phay
- Kiểm tra rà gá và khử độ rơ của bàn máy
- Biên dạng của răng không đúng
- Do chọn dao không đúng môdul, số hiệu Ta nên chú ý khi chọn dao.
- Do dao cùn, lượng chạy dao quá lớn, trục dao bị đảo, phôi bị rung động.
- Kiểm tra lại hệ thống công nghệ
- Răng đầu to đầu nhỏ
- Do khi gá không rà cho đường tâm của phôi song song với hướng chạy dao dọc
- Tuỳ theo môdul của bánh răng, số răng z là bao nhiều mà độ đều của bánh răng được kiểm tra bằng công thức: a = m ( 1,476065k + 0,0139967 Z )
Khoảng cách giữa các răng được kiểm tra được ký hiệu là a, trong khi Z đại diện cho số lượng răng của bánh răng cần gia công Môdul của răng được ký hiệu là m, và k là hệ số được xác định thông qua bảng kiểm tra Cuối cùng, n là số răng cần được kiểm tra.
* B ảng hệ số K để kiểm tra độ đều bước răng
Ngoài ra để kiểm tra chiều dày răng và kiểm tra độ song song người ta còn dùng thước cặp chuyên dùng và đồng hồ so
PHAY THANH RĂNG
1 Các thông số hình học của thanh răng
Hình 1-2: Thông số hình học của thanh răng
Với thanh răng có prôfin gốc 0 0 , hệ số chiều cao răng 0= 1, độ hở chân răng C= 0,25.m)
- Răng có độ bền mỏi tốt
- Răng có độ cứng cao, chống mòn tốt
- Tính truyền động ổn định, không gây ồn
- Hiệu suất truyền động lớn, năng suất cao a- Thanh rănh thẳng:
- Chiều dầy răng trên đường chia: S p 2
- Chiều cao phần đầu răng: h 1 = 0.m = m
- Chiều cao phần chân răng: h2 =0.m + C = m + 0,25.m = 1,25.m
- Bán kính góc lượn chân răng : R 0,4.m b.Thanh răng nghiêng:
- Bước răng theo mặt cắt pháp tuyến: p n = m n
- Bước răng theo mặt cắt ngang: p s = m s cos p n
- Môđuyn theo mặt cắt pháp tuyến: m n =
- Môđuyn theo mặt cắt ngang: m s
- Chiều dày răng trên đường chia theo mặt cắt pháp tuyến:
- Chiều cao phần đầu răng: h 1 =f0.mn= mn
- Chiều cao phần chân răng: h 2 = f0.mn+ C = mn + 0,25mn = 1,25mn
- Chiều cao răng: H = h 1 + h2 = mn + 1,25mn= 2,25mn
2 Các phương pháp gia công:
Thanh răng là bộ phận quan trọng trong cơ cấu truyền động, giúp truyền chuyển động giữa bánh răng và thanh răng Do đó, quá trình phay thanh răng cần được thực hiện một cách nghiêm ngặt để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật Gia công thanh răng thường được thực hiện trên máy phay thông dụng.
Máy phay đứng và máy phay nằm vạn năng được sử dụng trong học tập và sản xuất đơn lẻ Đối với nhu cầu sản xuất hàng loạt, máy phay chuyên dụng được sử dụng để phay thanh răng.
Nguyên tắc hình thành biên dạng răng sử dụng dao phay môđun đĩa hoặc dao phay môđun trụ đứng để tạo rãnh định hình Phương pháp số răng chia đoạn thẳng thành nhiều phần bằng nhau, với khoảng cách giữa các phần tương ứng với một bước răng (t) Các bước răng thực tế luôn là số lẽ do phụ thuộc vào hằng số π Để thực hiện phay thanh răng, có nhiều phương pháp khác nhau.
- Phay thanh răng theo cách sử dụng chia bằng giá trị du xích bàn máy ngang, bàn máy dọc.
- Phay thanh răng theo cách sử dụng bằng đĩa chia độ được lắp trực tiếp với trục vít me
- Phay thanh răng theo cách sử dụng chia bằng đầu vi sai (sử dụng bánh răng lắp ngoài
2.1 Phương pháp phay thanh răng bằng du xích b àn máy
2.1.1 Phay thanh răng thẳng a Chia theo du xích bàn máy:
Phay b ằng cánh dịch chuyển b àn máy ngang
Dùng để phay các thanh răng ngắn với độ chính xác không cao, thanh răng được cố định trên Êtô hoặc bàn máy của máy phay ngang Sau mỗi lần phay, cần dịch chuyển bàn máy một bước răng Pc để chuẩn bị cho quá trình phay răng tiếp theo.
Trong đó: - P : Bước răng thanh răng cần phay
- f :Giá trị một vạch trên du xích tay quay bàn tiến dọc
- n : Số vạch du xích trên tay quay bàn tiến dọc cần quay đi mỗi lần chia răng
Vạch du xích chỉ đến 0,05 nên có thể xảy ra sai số
Ví dụ trục vít me có bước là 5mm, vành du xích có 100 vạch thì ta tính:
Ví dụ: Cần phay một thanh răng có m = 2.5mm, F = 0.05mm Ta xác định mỗi lần dịch chuyển bàn máy đi một răng là: n F
Ta có thể nghiệm lại:
+ Bước răng được tính toán là: P = 3.1416 x 2.5 = 7.854 mm
+ Bước răng thực tế mà ta xác định bằng việc quay bàn máy bằng việc sử dụng du xích là: P 100
Như vậy nếu so sách với mức độ sai lệch về bước P = 7.854 mm - 7.85mm 0.004mm
Qua ví dụ trên ta thấy với mỗi máy tỉ số
Công thức n = K.m, trong đó K là hằng số đặc trưng cho máy, cho phép biểu diễn một cách cụ thể và đơn giản hơn Việc thay thế K vào công thức giúp làm rõ mối quan hệ giữa các đại lượng.
(Phương pháp này chỉ nên được sử dụng khi hệ số (K) của máy trong trường hợp là chẵn)
Phương pháp này có hạn chế là không thể gia công những thanh răng dày do hành trình ngang bị giới hạn và chiều dài trục dao ngắn Ngoài ra, việc chia theo du xích bàn máy thường gặp sai số lớn và dễ nhầm lẫn, cùng với bước răng p không đều, nên ít được ứng dụng trong thực tế.
Phay thanh răng bằng đầu phay vạn năng:
Trên một số máy phay vạn năng có trang bị đầu phay vạn năng dùng để phay các thanh răng dài (Hình 1-4)
Phôi được giá dọc theo bàn máy phay, với việc dịch chuyển bước răng bằng tay quay bàn dao dọc Cơ cấu mang đĩa chia lắp trên đầu bàn máy được sử dụng để chia đều đoạn thẳng.
Cơ cấu chia đều đoạn thẳng được lắp đĩa chia, tay quay Có hình dáng bên ngoài như (Hình 1-5a), còn cấu tạo bên trong theo nguyên lý như (hình 1-5b)
Cơ cấu chia đều đoạn thẳng của máy phay ngang vạn năng FA - 2U, sản xuất tại Tiệp Khắc, cho phép thực hiện các thao tác chính xác Khi tay quay M được quay một vòng, cặp bánh răng côn với tỷ số truyền i = 1 cùng với cặp bánh răng trụ sẽ truyền động hiệu quả, đảm bảo độ chính xác trong quá trình phay.
30 (bánh răng z = 25 được lắp sẵn ở đầu vít me bàn tiến dọc), bàn máy sẽ tiến một đoạn là t’x:
Mộ t vò ng tay qua y
30 5 mm = 6 mm Công thức tính chia răng thanh răng bằng cơ cấu chia đều đoạn thẳng: n x x t m t p
Trong đó: - p, m : Bước răng và môđuyn của thanh răng
- tx : Bước ren vít me bàn máy
- n : Số vòng quay của tay quay M trong mỗi lần chia răng
Ví dụ 1: Tính chia răng để phay thanh răng có môduyn m = 3 trên máy phay F.A- 2.U áp dụng công thức n t x m
Mỗi lần chia răng phải quay tay quay M của cơ cấu chia đều đoạn thẳng đi 1vòng và 52 lỗ trên vòng lỗ 91 của đĩa chia t x = 5
Hình 1-5 Sử dụng đĩa chia độ trực tiếp để phay thanh răng a b
Khi môđun của thanh răng không chia chẵn cho hệ số K, có thể sử dụng phương pháp chia bằng đĩa chia độ gắn trực tiếp ở đầu vítme bàn máy dọc hoặc thông qua cặp bánh răng côn với tỷ số truyền 1:1.
Để chia thanh răng với máy có K = 62,8 và m = 1,5, n sẽ là số lẻ, cụ thể n = 62,8 x 1,5 = 94,2 Phương pháp sử dụng du xích bàn máy yêu cầu quay 94 vạch cộng thêm 2/10 vạch nữa, nhưng độ chính xác không cao Ngược lại, phương pháp chia bằng đĩa chia độ không cần tay quay (1), mà sử dụng tay quay đĩa (5) và đĩa chia (4) với nhiều vòng lỗ khác nhau Để xác định phần lẻ dễ dàng, ta sử dụng doãng quạt (3) Phương pháp này cho phép chia nhiều trường hợp với các phân số khó chia hết Phôi được gá lên bàn máy (2) và mỗi lần chia để phay răng tiếp theo, cần vặn tay quay đĩa chia độ theo công thức: n p.
Trong đó : n - là số vòng cần quay p - bước ren vítme bàn máy dọc m - môđun của thanh răng
Ví dụ 1: Thanh răng cần phay có m = 3,5, máy phay có bước ren vítme p = 4 mm Mỗi lần chia răng phải quay tay quay ở tay quay đĩa chia là: n = 4
3 = 2,749 vòng, lấy gọn là 2,75 vòng
Từ đây cần quy đổi trị số lẻ ra số lỗ trên đĩa chia để chọn số vòng lỗ thích hợp
Quy 2,75 vòng ra hỗn số: 2,75 28
Mỗi lần thực hiện quá trình chia, cần quay 2 vòng và 21 lỗ trên vòng lỗ 28 của đĩa chia Để kiểm tra sai số, ta tính bước răng theo thiết kế (ttk) là 10,9956 mm, với công thức ttk = 3,1416 x 3,5 Đồng thời, bước răng theo thực tế (ttt) được xác định là ttt = 4 x 11.
Như vậy giới hạn sai lệch giữa ttk và ttt: t = 11 - 10.9956 = 0.0044mm
Ví dụ: 2 Cần chia để phay một thanh răng có m = 1.75, P = 8mm
Tương tự như ví dụ trên ta áp dụng phương pháp chia: n p
Thay số vào ta có:
Như vậy mỗi lần chia ta chỉ việc quay 11 lỗ trên vòng lỗ 16 Vậy sai số được xác định giữa thiết kế và tính toán sẽ là: ttk = 3.1416 1.75 = 5.4978mm
Giới hạn sai lệch giữa t tk và ttt sẽ là: 5.5 - 5.4978 = 0.0022mm
Sau khi tính toán các thông số hình học của thanh răng nghiêng:
- Bước răng theo mặt cắt pháp tuyến: p n = m n
- Bước răng theo mặt cắt ngang: p s = m s cos p n
- Môđuyn theo mặt cắt pháp tuyến: m n =
- Môđuyn theo mặt cắt ngang: m s
- Chiều dày răng trên đường chia theo mặt cắt pháp tuyến:
- Chiều cao phần đầu răng: h 1 =f0.mn= mn
- Chiều cao phần chân răng: h 2 = f0.mn+ C = mn + 0,25mn = 1,25mn
- Chiều cao răng: H = h 1 + h2 = mn + 1,25mn= 2,25mn
Khi phay thanh răng nghiêng, sau khi gá phôi thẳng và phẳng, cần nghiêng phôi một góc tương ứng với góc nghiêng β của răng thanh răng, để đảm bảo mặt phẳng quay của dao song song với rãnh răng.
Hình 1-6: Sơ đồ phay thanh răng nghiêng
- Trường hợp xoay nghiêng phôi theo êtô, đồ gá (Hình 1-6a) thì chia răng theo bước răng pháp tuyến Pn : n x n t p
- Trường hợp xoay nghiêng phôi theo bàn máy (Hình 1-6b) thì chia răng theo bước răng ngang P s : n x s t
2.2 Phương pháp phay thanh răng bằng đầu phân độ.
Phay thanh răng thẳng sử dụng đồ gá bằng đầu phân độ vạn năng, có cấu tạo tương tự như ụ chia gián tiếp đơn giản nhưng được trang bị thêm trục phụ để nâng cao khả năng chia và công nghệ của máy phay Trục chính của ụ chia vạn năng có khả năng xoay nghiêng từ 0 độ đến 100 độ, cho phép điều chỉnh linh hoạt trong quá trình phay.
Chiều cao từ tâm trục chính của ụ chia đến mặt bàn máy, ký hiệu là 10 0 (H), được xác định khi trục chính ở vị trí nằm ngang Thông số (H) là yếu tố cơ bản để chỉ kích cỡ của ụ chia, với các kích cỡ phổ biến là H = 100, 135, 160, 200 (Hình 5).
Hình 1-7: Ụ chia vạn năng và các bộ phận chính của ụ chia vạn năng
Công d ụng của ụ chia vạn năng : Ụ chia vạn năng được sử dụng trong các trường hợp sau:
Gá phay các chi tiết hình tròn hoặc đoạn thẳng cần được chia thành các phần đều hoặc không đều, bao gồm các sản phẩm như bánh răng, thanh răng, dao phay, dao doa, khắc thước và khắc vạch trên các vòng du xích.
Gá phay rãnh trên mặt côn, rãnh trên mặt đầu dạng trụ, rãnh xoắn, rãnh xoáy, cam phẳng Acsimet
Các b ộ phận chính của ụ chia vạn năng
Trên (Hình 1-7) thể hiện các bộ phận chính của ụ chia vạn năng
(1)- Tay quay (M): Trên tay quay có núm xoay 14 để rút hoặc cắm chốt định vị C vào các vòng lỗ trên đĩa chia gián tiếp 9
(2)- Vỏ ụ chia để đỡ, gá các chi tiết bộ phận của ụ chia Dưới đáy vỏ có hai chốt định vị để định vị ụ chia trên rãnh T bàn máy
