Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dao cà răng

Trờng ĐHBK Hà Nội

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

------------------------------Khoa: Cơ khí
Ngành: chế tạo máy
Nhiệm vụ:

Thiết kế tốt nghiệp

1. Đầu đề thiết kế:
Thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo cà răng
2. Các thông số ban đầu:
-

Chi tiết gia công: Cặp bánh răng

Z 1 24
=
; m=4; góc ăn khớp 0 = 20 0 ;
Z 2 22

hệ số dịch chỉnh = 0
- Sản xuất hàng loạt nhỏ.
- Thiết bị công ty dụng cụ công nghiệp số 1 và xởng C8
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:


1 A0

5. Thời gian thực hiện từ: 01/03/2011 đến 30/4/2012.

Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2012
Cán bộ hớng dẫn:

PGS.TS Trịnh Minh Tứ

Nhận xét của giảng viên hớng dẫn

2


§å ¸n tèt nghiÖp

ThiÕt kÕ dao cµ r¨ng

………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………...........................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
............................................................................................................
NhËn xÐt cña gi¶ng viªn duyÖt
4


§å ¸n tèt nghiÖp

ThiÕt kÕ dao cµ r¨ng

………………………………………………………………………………

§å ¸n tèt nghiÖp

ThiÕt kÕ dao cµ r¨ng

………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………

Ngày nay ta đã có viện máy và dụng cụ công nghiệp (IMI), công ty dụng
cụ cắt số 1 tập trung nghiên cứu, chế tạo dao, phục vụ cho ngành công nghiệp
của đất nớc đang ngày một đi lên.
Bánh răng là một chi tiết máy đợc dùng rất phổ biến trong các máy móc cơ
khí cũng nh các ngành kinh tế khác nh: giao thông, vận tải, hàng hải, hàng
không, mỏ Nó là chi tiết để truyền và biến đổi chuyển động. Bánh răng là
một chi tiết mà đòi hỏi độ chính xác chế tạo cao, nhất là trong các máy móc

7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dao cà răng

hiện đại. Do vậy việc chế tạo bánh răng cũng đòi hỏi có các dụng cụ cắt bánh
răng hiện đại, chính xác.
Có rất nhiều phơng pháp để chế tạo bánh răng nh: phay răng, xọc răng, mài
răng, cà răng
Phơng pháp cà răng là một phơng pháp gia công tinh bánh răng thẳng hoặc
nghiêng, ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong. Đây là loại dụng cụ làm tăng độ
chính xác và giảm độ nhám bề mặt của bánh răng sau khi gia công bằng cắt
gọt.
Cà răng có năng suất tơng đối cao đạt độ chính xác từ cấp 6 ữ cấp 8 và khi
cà thì độ chính xác về bớc răng, profin răng, hớng răng và độ đảo profin răng
đợc tăng lên một cấp. Khi cà thì sai số tích lũy bớc răng không sửa đợc và độ
đảo hớng kính bánh răng thờng lớn hơn sai số tích lũy bớc vòng.
Dao cà răng đợc chia ra làm các loại:
- Dao cà thanh răng: gồm những thanh răng ở bên sờn răng có sẻ những
rãnh phôi.

; m = 4.
Z 2 22

Cùng với sự hớng dẫn của thầy PGS.TS Trịnh Minh Tứ
Sau thời gian làm việc chúng em đã tính toán các thông số hình học của
dao cà mới và dao cà mài sắc lại lần cuối trên cơ sở tìm mặt nguyên dao cà.
Tiến hành lập quy trình công nghệ dao và thiết kế đồ gá cho một số nguyên
công chính để gia công chế tạo dao cà.
Trong quá trình nghiên cứu về lý luận và thực tiễn để hoàn thành đồ án này
chúng em đã nhận đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy cùng các thầy cô giáo
trong bộ môn Gia công vật liệu và dụng cụ công nghiệp, kết hợp với sự nỗ lực
của bản thân nhng do trình độ và kiến thức thực tế còn hạn chế nên bản đồ án
không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em kính mong các Thầy các
cô góp thêm ý kiến để em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức trong
công tác thực tế sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Chơng I:

9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dao cà răng

Tổng quan về dao cà răng
Dụng cụ cắt bánh răng trớc khi cà
Để có lợng d cắt gọt trớc khi cà răng từ 0,04 ữ 0,06 mm dụng cụ cắt bánh
răng trớc khi cà, ngoài việc giảm chiều dày răng cho phù hợp với trị số lợng d


dần đến phần chân của profin chi tiết và do đó giảm chiều dày đờng cong
chuyển tiếp.
1. Phân tích tốc độ cắt và góc gá dao:
1.1 Cắt bánh răng bằng dao cà thanh răng:
Do chuyển động tịnh tiến qua lại của dao cà, cứ sau một hành trình phôi
dịch chuyển này nh tổng dịch chuyển của AC và CB.
AC: dịch chuyển do trụ lăn của bánh răng lăn không trợt trên mặt răng nên
không trợt trên mặt răng của dao cà gây lên.
CB: dịch chuyển do sự trợt răng dao cà dọc răng của bánh răng gây ra,
chính là tốc độ cắt khi cà.

A

B

C
?u

Hình 1.1: Nguyên lý cà dao cà thanh răng
Chiều dài dao cà thanh răng:
L=

.mn
( Z + 2)
cos u

Trong đó:
mn: moodun pháp tuyến của bánh răng.
u : góc nghiêng của răng dao cà.


Hình 1.2: Cắt bánh răng nghiêng bằng dao cà răng nghiêng
1.2.1 Góc gá dao:
Góc gá dao là góc tạo giữa trục của dao và bánh răng gia công chuyển
lên mặt phẳng gia công chiếu lên mặt phẳng song song với trục của dao và
bánh răng gia công.
Khi gá dao để gia công thì hớng răng dao và hớng răng chi tiết phải trùng
nhau. Do đó mà góc nghiêng ot của răng chi tiết gia công và góc nghiêng d
của răng dao có ảnh hởng đến góc gá dao .
= 0t + d

Trong trờng hợp chiều nghiêng răng dao và chiều nghiêng chi tiết cùng lấy
dấu (-), nếu khác lấy dấu (+).
1.2.2 Tốc độ cắt:
12


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dao cà răng

Khi gia công bánh răng bằng dao cà răng thì dao cà và chi tiết gia công ăn
khớp với nhau. Do cà có chuyển động từ động cơ ra và chi tiết có chuyển động
bị động.
Tốc độ của dao:

V1 = V1' + V2'

V1 thẳng góc với mặt răng V1 = V1cos d
V1 tiếp tuyến với mặt răng V2= V1sin d

13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dao cà răng

Hình: 1.3: Cắt bánh răng thẳng bằng dao cà răng nghiêng
Tơng tự nh trên:
V2 = 0; V1 = V1'
Nên:

Vcat = V3

Mà:

V3 = V1tg 0t

Vậy:

Vcắt = V1tg 0t

* So sánh 3 phơng pháp cà:
Trong 3 phơng pháp cà trên thì dao cà thanh răng chế tạo và lắp ráp khó
dùng trong sản xuất hàng khối.
Phơng pháp cắt bánh răng nghiêng bằng dao cà răng nghiêng phức tạp.
Theo đầu đề thiết kế bánh răng cần là bánh răng trục răng thẳng nên ta
chọn phơng pháp cà: cắt bánh răng thẳng bằng dao cà răng nghiêng.
2. Phân loại dao cà răng và các phơng pháp cà răng:
2.1 Phân loại:


hình 1.7: Rãnh song song với mặt đầu của dao
- Rãnh hình thang:

Hình 1.8: rãnh hình thang
+ Đáy rãnh cũng có nhiều loại:
- Loại đáy rãnh thẳng xọc một lát: chiều cao của răng thay đổi không đều.
Tuổi bền của dao không cao, chỉ dùng với các modun nhỏ:
m 3mm
- Loại đáy rãnh thẳng, xọc 2 lát, chiều dày rãnh thay đổi tơng đối đều, tuổi
bền của dao có cao hơn, dùng cho các modun lớn hơn:
m 3,5mm
- Loại rãnh cong hình thân khai: với loại đáy rãnh này chiều cao của răng
thay đổi rất đều do đó tuổi bền của dao có tăng lên. Nhng khó chế tạo do
phối hợp chuyển động khó khăn. Loại này ít đợc sử dụng.
- Loại rãnh thông: để cà bánh răng có modun nhỏ (m < 1mm) (vì các kích
thớc nhỏ nên rất khó xẻ rãnh trên mặt bên của rãnh dao)
16


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dao cà răng

Dao cà răng cũng có thể dùng để gia công bánh răng có kích thớc lớn nh
bánh răng chữ V trên các tuabin. Đợc tiến hành trên các máy chuyên dùng
hoặc trên các máy lăn răng đã cải tiến. ở trên đây bánh răng là bánh chủ
động, còn dao cà đợc lắp trên ổ trục quay của bộ phận gá lắp, chuyển động
chạy dao cỡng bức song song với trục bánh răng và dao cà quay cỡng bức.
2.2 Các phơng pháp cà răng:

Điểm tiếp xúc này và đờng ăn khớp (đờng tạo profin răng) chỉ dịch chuyển
theo chiều dày dao cà.
1.2.2 Phơng pháp cà chéo:
Có 3 phơng pháp cà chéo:
Phơng pháp cà chéo thứ nhất:

L .

s

.

II

I
L
Hình 2.2.1.2: phơng pháp cà chéo thứ nhất
Hớng dịch chuyển S của bàn máy tạo với trục của phôi một góc nằm cùng
phía với góc gá dao so với trục của chi tiết gia công và

19


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dao cà răng

sin
L = Bct sin( + )

Để có chiều rộng dao d và lợng dịch chuyển L nhỏ nhất ta có phơng pháp
cà chéo thứ ba.
Phơng pháp cà chéo thứ ba:

.

.

s

II

I
L
hình 2.2.1.4: phơng pháp cà chéo thứ ba
Với phơng pháp này, hớng dịch chuyển S của bàn máy vuông góc với trục
dao cà, tạo với trục của chi tiết gia công góc = 90 0 , khác phía với góc gá
dao so với trục của chi tiết gia công.
Sơ đồ nguyên lý phơng pháp cà chéo thứ ba.


.

Hình 2.2.1.5 phơng pháp cà tiếp tuyến
Phơng pháp cà tiếp tuyến còn gọi là phơng pháp cà vuông góc.
ở phơng pháp này hớng chuyển dao S của bàn máy vuông góc với trục của
bánh răng dao trong quá trình dịch chuyển của bàn máy.
Chiều rộng dao cà:
Bd =

Bct
cos

Lợng dịch chuyển S của bàn máy:
L = B0ttg
ở phơng pháp này không có thành phần dịch chuyển theo trục của dao cà.
Nên khi gia công bằng dao cà thông thờng có các rãnh dao nằm trên cùng một
mặt phẳng song song với mặt đầu sẽ gây ra quá trình lặp lại trong cắt gọt nên
bề mặt bánh răng sau khi gia công có gợn sóng. Chiều cao nhấp nhô có thể từ
0,005 ữ 0,02, nên không dùng dao thông thờng để gia công đợc ở phơng pháp
21


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dao cà răng

gia công này mà phải dùng loại dao cà mà các rãnh trên mặt răng dao không
nằm trên cùng mặt phẳng song song với mặt đầu dao. Sự xê dịch rãnh trên hai
dao răng bằng nhau tỉ số về bớc của rãnh và số răng của dao.

m=4

1 = 0

Thông số của bánh răng ăn khớp với nó:
Z2 = 22

= 20 0

m=4

1 = 0

1.1 Đờng kính vòng chia của hai bánh răng ăn khớp:
dc1 = m.Z1 = 4.24 = 96(mm)
dc2 = m.Z2 = 4.22 = 88(mm)
1.2 Đờng kính vòng cơ số của hai bánh răng ăn khớp:
d01 = dc1cos = 96 cos 200 =90,211 (mm)
Chọn d01 = 90,211mm
d02 = dc2cos = 88 cos 200 = 82,694 (mm)
Chọn d02 = 82,694
1.3 Đờng kính vòng đỉnh của hai bánh răng ăn khớp:
de1 = dc1 + 2m = 96 + 2.4 = 104(mm)
de2 = dc2 + 2m = 88 + 2.4 = 96(mm)
1.4 Bớc răng trên vòng chia của bánh răng:
t = .m = 3,14.4 = 12,56(mm)
1.5 Chiều dày răng trên vòng chia của bánh răng:

23


Vì đây là cặp bánh răng thẳng nên:
a = = 20 0

Vậy thay số vào ta đợc:
l = ( 104 2 90,2112 + 96 2 82,692 2 )0,5 - 92sin200 = 19(mm)
1.7 Bán kính cong tại điểm đầu tiên của phần profin làm việc:
= 0,5 De21 d 012 -l = 0,5 104 2 90 2 - 19 = 7(mm)

1.8 Khoảng điều chỉnh cần thiết của profin răng dao cà:
0,15.m

0,15.4

0,6

l = sin = sin 20 0 = 0,3420
0
1.9 Hệ số trùng khớp khi bánh răng ăn khớp với dao cà:
=

1 + l
19 + 1,75
=
= 1,74
0
sin . .m. cos c sin 90 .3,14.4. cos 20 0

: góc nâng của đờng vít trên hình trụ cơ sở của bánh răng.

Vì bánh răng gia công là bánh răng thẳng nên = 900

=
=
=0
x1 y1 1

x1

y1

z1

Do đó theo hình học vi phân ta có thể viết:
z1= f(x1, y1)
Dùng công thức chuyển tọa độ ta có sự liên hệ giữa tọa độ của hệ H1(tọa độ
gắn chặt với chi tiết) với tọa độ của hệ H2(hệ tọa độ gắn chặt với dao).
Ta có:
x1 = x1 ( x 2 , y 2 , z 2 , 1 , i12 )

y1 = y1 ( x 2 , y 2 , z 2 , 1 , i12 )
z = z ( x , y , z , , i )
1
2
2
2
1 12
1

(2-A)

Nếu thay (2-A) vào (1-A) và rút gọn ta có phơng trình họ mặt chi tiết trong