Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
1
TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆI
NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘC LẬP
–
TỰ DO
–
HẠNH
PHÚC

- Dao phay lăn răng dùng để cắt bánh răng hình trụ có m=4(mm) ;

0
=20
0
;
f=1 cấp chính xác B.
- Dạng sản xuất hàng loạt nhỏ
- Điều kiện thiết bị : các thiêt bị nhà máy Dụng cụ cắt số 1và một số nhà
máy cơ khí ở Việt Nam.
3.Nội dung các phần thuyết minh và tính
to
á
n:
- Trình bày đặc tính cơ bản của bánh r ăng thân khai.
- Trình bày nguyên lý gia công bánh răng bằng phương pháp
bao hình của dao phay lăn răng.
- Thuyết minh phần tính toán thiết kế dao.
- Thuyết minh phần lập trình công nghệ, chế độ cắt, lượng dư.
- Thuyết minh phần thiết kế đồ gá
- Thuyết minh phần điều chỉnh dao tiện hớt lưng
- Thuyết minh phần tính toán điều chỉnh đá mài để mài sắc và hớt lưng
dao phay lăn răng.
- Thuyết minh phần tính toán sai số khi mài mặt trước dao phay lăn răng
và cách khắc phục.
4. Các bản vẽ
:
- Bản vẽ chế tạo 01 bản A
0
- Bản vẽ sơ đồ các nguyên công 05 bản A


nghi ÖpNHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Đinh Thị
P
hươ
ng
: Lương Thị Ngọc
Q
u
yê
n
: Phạm Tiến
Thà
nh
Lớp :
CTM_KII
_
Z1
13
Chuyên ngành : Chế tạo
m
á
y.
1.Đề tài thiết kế
:
Thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo ra phay lăn răng module m = 4mm
2.Khối lượng của đồ

Giáo viên hướng dẫn
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
3
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi ÖpNHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT
Họ và tên sinh viên : Đinh Thị
P
hươ
ng
: Lương Thị Ngọc

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………… …………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………… …………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………
Tuyên Quang. Ngày 15 tháng 03năm 2006
Giáo viên duyệt
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
4
Tr êng

§HB K

H µ

1. gia công bánh răng thẳng , cấp chính sác B
2. module m= 4 (mm)
3. góc ăn khớp

= 20
0
4. hệ số chiều cao đầu răng f =1
5. dạng sản xuất : hàng loạt nhỏ .
6. đIều kiện thiết bị : các loại máy, thiết bị có ở nhà máy dụng cụ cắt số
1 và các nhà máy cơ khí việt nam.
Đồ án phải giải quyết các công việc s
a
u:
1. Chọn phương án thiêt kế và tính toá n thiết kế dao phay lăn răng m=4(B)
2. Lập quy trình công nghệ chế tạo với điều kiện sản xuất hàng loạt nhỏ và
điều kiện máy móc trang thiết bị trong nước .
3. Tính toán thiết kế đồ gá
4. Lý thuyết tính toán thông số công nghệ để tạo hình bề mặt răng cắt
5. Nội dung của đồ án là phong phú , có nhiều phần lý thuyết khó và phức
tạp
Được sự giúp đỡ tận tình của PGS. TS Trịnh Minh Tứ và các thầy trong bộ môn
GCVL và DCCN đến nay chúng em đã hoàn thành đò án theo nội dung được
giao.
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
5
Tr êng

hươ
ng
Lương Ngọc Quyên .
Phạm Tiến
Thà
nh
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
6
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi ÖpCHƯƠNG I:

–
Bánh răng, Bánh răng
–
Thanh răng, Bánh ră ng
–
trục vít) ăn khớp với nhau các Profile của răng là bao hình của nhau trong
chuyển động tương đối giữa chúng nên về nguyên tắc khi chọn đường cong dùng
làm profile thứ nhất bằng phương pháp bao hình ta luôn xác định đươc dạng
đường cong đối tiếp làm p rofile bánh răng thứ 2 thoả mãn điều kiện chuyển động
. Nói cách khác, có điều kiến tỉ số truyền bằng hằng . trong thực tế hay dùng
dạng đường cong như đương xycloit, cung tròn , đương thân khai.
Các thông số đặc trưng của bánh răng thân khai:
- m: module (được tiêu chuẩn hoá)
- D
e
: đường kính vòng đỉnh
- D
i
: Đường kính vòng đáy
- d
0
: Đường kính vòng cơ sở
- d
i
: Đường kính vòng chia
- h: Chiều cao răng
- h” Chiều cao chân răng (từ vòng tròn chia đến vòng tròn đáy răng)
- h’ Chiều cao đỉnh răng(từ vòng tròn chia đến vòng tròn đỉnh răng)
- Z: Số răng của bánh răng
p: Bước trên vòng chia của thanh răng sinh


lăn không trượt trên một vòng tròn

âm 0 và
bán kính r
0
khi đó quỹ đạo của một điểm M bất kỳ trên đường thẳng

chính
là một đường thân khai, như hình vẽ:
Vòng tròn (0,r
0
) gọi là vòng tròn của đườ ng thân khai
1.2- Tính chất đường thân
k
ha
i
:
* Gọi một điểm M trên đường thân khai, M
0
là chân của đường thân khai này
trên vòng tròn cơ sở và N là tiếp điểm của vòng tròn cơ sở, với đường tiếp
tuyến của nó kẻ từ điểm M ta có:
NM
0
= NM
*Các đường thân khai của một vòng tròn cơ sở là các đường cách đều nhau
theo phương pháp tuyến. Thật vậy nếu gọi M,M
’
là 2 điểm trên đường thẳng

Líp CTM K2
-Z113
8
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp1.4- Phương
trình
đường thân khai
:
Phương trình đường thân khai cần thiết cho việc nghiên cứu chế độ ăn khớp
của bánh răng và ta dùng toạ độ cực để biểu diễn đường thân khai.
Ta lấy tâm O của vòng tròn cơ sở làm gốc toạ độ và cho trục OX đi qua
điểm M
0
là chân của đường thân khai trên vòng tròn cơ sở.

Với

x
là góc giữa bán kính véc tơ r
x
và bán kính r
0
nối tâm của vòng tròn cơ
sở và tâm của đường thân khai tại M. Góc

x
cũng là góc giữa pháp tuyến của
đường thân khai tại M và vận tốc của điểm M khi vòng tròn cơ sở quay quanh
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
9
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

r
0
r
0
Ta có:
tg

NM

 
tg


0
Từ đó ta có phương trình đường thân khai như sau:
r
x

r
0
cos

x


x

tg



1.2 Cắt
răng
theo phương pháp bao
hì
nh
:
Profile của bánh răng gia công là đường bao các vị trí khác nhau của lưỡi cắt
dụng cụ trong quá trình cắt. Dụng cụ l àm việc theo phương pháp này là dao bào,
dao xọc, dao phay, dao cà, bánh mài.
Nhìn chung các phương pháp gia công này có những đặc điểm sau:
- Trong quá trình cắt, tiết diện cắt luôn thay đổi theo từng răng và khi gia
công thì một số răng dao cùng cắt mộ t lúc.
- Tại từng điểm của lưỡi cắt lực tác dụng khác nhau. Thường ở mỗi điểm
của lưỡi cắt thì tốc độ cắt cũng khác nhau và lượng chạy dao cũng khác
nhau (xọc răng, lăn răng).
- Vì lưỡi cắt có hình dạng phức tạp, chuyển động tương đối của lưỡi cắt so
với phôi cũng phức tạp nên góc mài sắc cũng như góc cắt thường không
đạt được trị số của điều kiện cắt hợp lý.
- Đối với dao cắt răng thì yêu cầu độ chính xác cao( chính xác về thiết kế,
về chế tạo, nhiệt luyện, mài sắc) có thể cắt với năng suất lớn, tuổi bền cao.
- Dụng cụ cắt chiếm 50% giá thành sản phẩm do đó phải xuất phát từ quy
luật cắt mà lựa chọn dụng cụ cắt có kết cấu hợp lý và chế độ cắt hợp lý.
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
10
2- Cắt
răng

- Đặc tính về kết cấu của dao phay đĩa mô đun:
+ Hình dạng răng dao phụ thuộc vào mô đun và số răng của bánh
răng gia công.
+ Khi góc mài dao thay đổi thì đồng thời cũng làm thay đổi profile
răng dao.
+ Thường góc trước dao  = 0. Góc trước  > 0 làm cho điều
kiện cắt tốt hơn nhưng sẽ làm cho profin răn g thay đổi sau mỗi lần
mài lại mặt trước. Góc sau tại mỗi điểm trên lưỡi cắt có khác nhau.
+ Khi mài lại răng dao thì mài theo mặt truớc và tất cả các răng phải
mài theo cùng trị số của góc trước.
+ Độ mòn dao được xác định theo mòn mặt sau: Gia công thô h
s
=
0,8

1 mm, khi gia công tinh h
s
= 0,25

3
mm.
- Công thức tính lượng chạy dao phút S
ph
của dao phay đĩa mô đun tiêu
chuẩn thép gió:
S

ph

C


0,12 mm; khi cắt gang chọn
S
z
= 0,18

0,2 mm.
3. Cắt
răng
bằng dao phay lăn
r
ă
ng
:
- Dao phay lăn răng dùng để gia công tinh và gia công thô các bánh răng
hình trụ răng thẳng, răng nghiêng. Khi gia công thô thì dùng dao ph ay lăn
có hai hoặc nhiều mối ren. Khi gia công tinh dùng dao phay lăn có một
mối ren.
- Khi gia công dao có chuyển động quay tròn trên trục của nó, đồng thời có
chuyển động thẳng( chuyển động chạy dao s
0
) theo hướng trục bánh răng
gia công. Phôi quay quanh t rục của nó thực hiện chạy dao vòng.
- Tốc độ cắt bằng dao phay lăn răng được tính theo công thức sau:
 

Dn
1000
(m/ph)
Trong đó:

0
: là góc ăn khớp

n
: là góc nâng của rãnh xoắn vít dao phay
T
S
T
S
T
S
t
n
: là bước răng dao phay
- Tốc độ cắt dựa vào tuổi bền của dao phay là một hàm số của lượng chạy
dao vòng S
vg
của phôi, của mô đun bánh răng gia công, và còn phụ thuộc
vật liệu gia công và vật liệu làm dao.
Các công thức tính tốc độ cắt cho vài trường hợp:
Khi cắt thô bánh răng môđun m = 2 - 16
- Với thép 45 có làm nguội:
v

C
v
K
cv
K
m

C
m
0,5

K
K
v 
v cv m
(m/
p)h
0,5
vg
0,8

So sánh 2 phương pháp phay bằng dao phay đĩa mô đun và phay
bằng dao phay lăn răng:
- Phương pháp chép hình có ưu điểm thiết bị rẻ tiền nhưng số dao nhiều hơn
do phải dùng theo bộ, độ chính xác gia công không cao.
- Phương pháp bao hình độ chính xác gia công cao hơn, số lượng dao dùng
ít hơn, chỉ cần dùng 1 dao trên một loại mô đun phay được các bánh răng
có số răng khác nhau nhưng giá thành dao đắt hơn.
III . TÌM HIỂU VỀ DAO PHAY LĂN RĂNG :
1. Công dụng, nguyên lý làm việc và các loại kết cấu dao phay lăn
r
ă
ng
:
1.1. Giới thiệu về dao phay lăn
răng
:

góc với hướng xoắn vít của răng trên mặt trụ chia trung bình (đường tâm tích)
phải có bước răng t
0
, góc profile

0
,
và môđun m
0
lần lượt bằng bước răng t
1
, góc profin

1

và môđun m
1
của bánh răng gia c ông trong tiết diện pháp
tuyến theo mặt trụ chia(vòng tròn tâm tích) của bánh răng: t
0
= t
1
,

0
=

1
,
m

=
t

d


.d

tb
.

cos

Hoặc:
sin



t
u


.d
tb

m
u
d

tb

dao phay (thanh răng khởi thuỷ K
2
).
Các điểm giới hạn khả năng làm việc của đường tạo hình xác định chiều dài
tạo hình L của dao phay đi theo hướng tâm tích dao trong hình chiếu lên mặt
đầu bánh răng .
Theo hình vẽ ta tính được chiều dài L như sau :
L = K
K
.

cos




P
K  K K 
PK

.

cos


1 2 1 1 2 0
2 '
L =

R

1
và bước chiều trục của dao phay có thể
xác định được số lát cắt để tạo ra prôfile răng . Các răng dao phay nằm bên trái
điểm K
1
không tham gia tạo hình . Các răng đó tham gia cắt sơ bộ đường kính
rãnh phôi để giảm tải trọng ở các răng ban đầu.
2.Nguyên lý thiết kế dao phay lăn
r
ă
ng
:
Dao phay lăn răng tron g phạm vi thiết kế là loại dao phay hớt lưng có prôfin
mài. Dùng để gia công các chi tiết có bề mặt định hình như:bánh răng , bánh vít,
ren, trục then hoa.
* Đường cong hớt lưng của dao phay :
Đường cong hớt lưng có thể là: đường xoắn Acsimet, đường x oắn lôgarit, đường
thẳng và các đường khác. Song thực tế hay dùng đường xoắn Acsimet, số gia của
các véc tơ bán kính tỷ lệ thuận với số gia góc độc cực. Bởi vậy, có thể gia công
cam bằng cơ khí trên bất kỳ các máy có chuyển động quay và chuyển động tịnh
tiến ứng với số gia nói trên. Ngoài ra cam này còn c0s tính chất vạn năng .
* Phương trình đường xoắn Acsimet:

= B.

Trong đó :

- bán kính độc cực.
 - góc độc cực.
B

Dtg

/z
Trong đó : D - đường kính dao phay

- góc giữa tiếp tuyến và đường xoắn Acsimet.
IV- CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG
:
1, Các bề mặt xoắn vít và sự tạo hình của chúng :
Dao phay lăn răng được hình thành từ mặt vít cơ bản là mặt vít kẽ , nghĩa là bề
mặt xoắn đó một đường sinh thẳng chuyển động xoắn tạo thành . Cách hình thành
được mô tả trên hình
Trong không gian ba chiều , dựng hệ trục 0xyz , trục 0z thẳng đứ ng được dùng
làm đường trục của chuyển động vít và là của bề mặt vít. Dựng một mặt trụ tròn
xoay, bán kính là r
0
, gọi là mặt trụ cơ sở hay mặt trụ dẫn. Trên mặt trụ dựng một
đường vít xuất phát từ điểm G nằm trên 0x có bươc xoắn là H , góc nghiêng của
đường vít là  và góc nâng là

= 90
0
-

Bước xoắn của đường vít (cũng là của mặt vít) tính theo :
H= 2 .r
o
.cotg (1-1)
Đường thẳng AB tiếp xúc với bề mặt trụ , đồng thời tựa trên đường vít tại
điểm N và hợp với 0z một góc  tuỳ ý. Cho AB thưc hiện hai chuyển động :một

+
MM ' 
ON

'

N

'
N  NC 
CM
Trong toạ độ Đề các thì toạ độ của điểm M được viết như sau:
x = r
0
.cos

- t.sin

.sin

y = r
0
.sin

+ t.sin

.cos

(1-3)
z = p.

.cos

(1-4)
z = p.

+ t.cos

Mặt xoắn vít Acsimet kín có những đặc tính sau :
 Mặt vít này không kh ai triển được trên mặt phẳng hay bề mặt bất kỳ nào
mà nó chỉ tạo hình đúng bằng đường thẳng. Đặc tính này của mặt xoắn
Acsimet kín là nguyên nhân gây ra sai số khi mài mặt trước dao phay lăn
răng bằng đá mài côn đĩa .
 Giao tuyến của mặt xoắn Acsimet kín vớ i mặt phẳng vuông góc với trục
Oz (z = 0) là đường cong acsimet.Từ (1 -4) nếu cho z = 0 ta có phương
trình :

B =
p.tg

.
p = B.

Đây là phương trình đường Acsimet trong hệ toạ độ cực.
 Khi cắt mặt xoắn Acsimet kín bằ ng một mặt phẳng đi qua trục chuyển
động vít ta được giao tuyến là đường thẳng nghiêng vứi trục một góc

.
Đặc tính này cho phép dùng lưỡi cắt thẳng để tạo hình bề mặt xoắn vít dễ
dàng và đạt độ chính xác prôfile.
Ví dụ như mặt phẳng c hứa trục x= 0 (hoặc y = 0) sẽ cho giao tuyến là đường

0
cotg

.tg

Đây là phương trình biểu diễn đường cong phẳng quan hệ giữa z và x có một
tham số là

* Giao tuyến của mặt xoắn vít côngvôluý t với mặt phẳng vuông góc với
đường vít hoặc rãnh vít là đường thẳng. Do đó có thể dùng lưỡi cắt thẳng để tạo
hình trục vít này và kiểm tra độ chính xác prôfin dễ dàng.
* Giao tuyến của mặt xoắn vít côngvôluýt với mặt phẳng vuông góc với trục
là đường thân khai kéo dài. Từ phương trình tổng quát ta cho z = 0

p =
r
2

k


2
với hệ số k = 2p
2
tg
2

* Giao tuyến của mặt xoắn vít côngvôluýt với mặt phẳng tiếp xúc với mặt trụ
Oz, ở đây có thể lấy mặt phẳng y = r
0