TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY

-------o0o-------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CỤM ĐỒ GÁ ĐỂ MÀI BIÊN
DẠNG DAO XỌC RĂNG BAO HÌNH TRÊN MÁY MÀI RĂNG MAAG
HSS-30

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS. NGUYỄN HỒNG SƠN
SINH VIÊN THỰC HIỆN : LẠI THANH TUẤN
LỚP

: CƠ - ĐIỆN TỬ K46

HÀ NỘI - 5/2010


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................................2
CHƯƠNG 1. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BÁNH RĂNG VÀ NGUYÊN LÝ MÀI
RĂNG.....................................................................................................................................4
1.1 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BÁNH RĂNG.............................................................4
1.1.1 Phương pháp chép hình.........................................................................................4
1.1.2 Phương pháp bao hình...........................................................................................5

HSS-30.............................................................................................................................37
3.4.1 Tính toán để cụm đồ gá đạt độ nghiêng theo yêu cầu.........................................37
3.4.2 Kết cấu của cụm thân đồ gá.................................................................................49
3.4.3 Định vị và kẹp chặt trong cụm đồ gá...................................................................56
3.5 LẮP GHÉP CỤM ĐỒ GÁ LÊN BÀN MÁY.............................................................59
3.6 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG KÍNH TANG LĂN ĐỂ MÀI DAO XỌC THIẾT KẾ..........60
3.7 HÌNH ẢNH CỤM ĐỒ GÁ HOÀN CHỈNH..............................................................62
3.8 MÁY MÀI HSS-30....................................................................................................63
3.8.1 Nguyên lý mài của máy HSS-30.........................................................................64
3.8.2 Nguyên lý hoạt động của máy.............................................................................66
3.8.3 Chức năng của một số tay điều khiển đá mài......................................................67
SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

3.8.4 Khả năng của máy...............................................................................................68
3.8.5 Chế độ cắt của máy.............................................................................................68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..............................................................................................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................70

LỜI NÓI ĐẦU
Bánh răng là một chi tiết máy quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong
các máy móc, thiết bị hoạt động trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp,
giao thông vận tải v.v… Nó là một chi tiết máy phức tạp về yêu cầu kỹ thuật
và thiết kế chế tạo

Đề tài gồm ba chương:
Chương 1: Phương pháp gia công bánh răng và nguyên lý mài
răng
Chương 2: Lý thuyết cơ bản về dao xọc răng
Chương 3: Tính toán thiết kế cụm đồ gá để mài dao xọc răng trên máy
mài HSS-30
Tuy nhiên do còn hạn chế về khả năng cũng như kiến thức, đồ án của em
không thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em mong được sự đóng góp ý kiến
của các thầy cô giáo cùng toàn thể các bạn để đồ án này được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cám ơn T.s Nguyễn Hồng Sơn cùng toàn thể cán bộ
công nhân viên công ty Cơ Khí Hồng Lĩnh và thầy cô giáo trong bộ môn
Kỹ Thuật Máy đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ em hoàn thành tốt nhiệm
vụ được giao.

SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

Hà nội, tháng 5 năm 2010
Sinh viên
Lại Thanh Tuấn

CHƯƠNG 1. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BÁNH RĂNG VÀ
NGUYÊN LÝ MÀI RĂNG



Hình 1.1: Phương pháp phay chép hình
1.1.2 Phương pháp bao hình
Phương pháp bao hình là phương pháp tạo nên hình dáng bề mặt của răng
bằng cách lặp lại chuyển động tương đối của hai chi tiết ăn khớp nhau như
chuyển động của hai bánh răng, của thanh răng – bánh răng, chuyển động trục
vít - bánh vít. Nếu một chi tiết có những lưỡi cắt, trong quá trình chuyển
động tương đối, nó sẽ tạo nên hình dáng của răng ở chi tiết kia.
Nói cách khác là lưỡi dao khi chuyển động ăn khớp sẽ vẽ trong không
gian hình dáng răng của một bánh răng hay một thanh răng nào đó gọi là
SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

bánh răng sinh hay thanh răng sinh. Kết quả của chuyển động ăn khớp nói
trên là cắt được các răng ở trên phôi, hình dáng của răng là những vị trí bao
hình kế tiếp nhau của lưỡi dao.
Tóm lại: phương pháp bao hình gia công bánh răng là nhắc lại sự ăn khớp
truyền động theo kiểu các cặp bánh răng – bánh răng hay bánh răng – thanh
răng mà trong đó một đóng vai trò của dao và một đóng vai trò của phôi 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


S2

Hình 1.3: Mài chép hình
Khi mài, đá mài (1) 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 do đá mài thực hiện theo hướng kính, nhưng tốt hơn là do
phôi quay đi một góc nhất định (chạy dao vòng). Trường hợp chạy dao theo
hướng kính, đá mài chịu tải trọng không đều nên độ mài mòn cũng không đều
trên bề mặt định hình.

SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

Chạy dao hướng kính có tải trọng lớn khi gia công ở chân răng nên đầu đĩa
mài chóng mòn hơn ở chân. Trường hợp chạy dao vòng thì tải trọng được
phân bố đều.
1.2.2 Phương pháp bao hình
Phương pháp bao hình nhắc lại sự ăn khớp giữa bánh răng và thanh răng.
Ở đây thanh răng giữ vai trò là một đá mài đĩa, nhưng thường là hai đá mài
đĩa
Ở phương pháp mài một đĩa, đỉnh đá mài cần nhỏ hơn chiều rộng rãnh
răng một khoảng t= 0,2m (m-môđun).
Mài hai đá các đá mài có thể được gá theo hai cách: gá song song với nhau

12

2

11
10

5

9

13

Q2
Q

Q

S1

1

S
Q1

S1

S1

6

trường hợp gia công răng xoắn. Chuyển động này được thực hiện từ lượng di
động dọc S của bàn trượt (6), đưa khung (4) có con trượt (7) di động trong
rãnh (8) đặt lệch với hướng di động dọc một góc bằng với góc nghiêng của
răng gia công, làm khung (4) di động một lượng S2. Lượng di động S2 qua cơ
cấu tang lăn – băng thép biến thành chuyển động Q2.
Hai chuyển động phức tạp (S1 Q1) và (S Q2) chỉ có một khâu chấp hành là
trục phôi. Tổ hợp hai chuyển động này do cơ cấu tang lăn – băng thép thực
hiện và tạo thành một chuyển động vòng Q1±Q2 của trục phôi.
Hai đĩa đá mài hình thành một rãnh của thanh răng nên cạnh mài tạo với
đường thẳng đứng một góc α = 15º - 20º (góc ăn khớp của bánh răng gia
công). Hai đá thường gia công trong cùng một rãnh răng, hoặc có thể ở hai
rãnh kế cận nhau. Bề mặt tham gia cắt gọt của đá chiếm khoảng 2mm chiều
rộng ở vành ngoài và tiếp xúc với bề mặt gia công ở dạng điểm.
Trên máy mài Maag được trang bị cơ cấu để chỉnh vị trí đá mài. Nó gồm
có hai tay đòn (9), trên mỗi tay đòn lắp con lăn (10) luôn tiếp xúc với biên

SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

dạng của cam (11) nhờ lò xo (12). Cuối tay đòn có đặt mũi dò kim cương
(13), và từng 2s một nó chạm vào bề mặt của đá mài, khi con lăn (10) rơi vào
chỗ lõm của cam (11). Nếu đá mài mòn quá mức cho phép, khi đó mũi kim
cương sẽ không chạm vào đá, và tiếp điểm điện (14) ở đầu trên của tay đòn sẽ
đóng mạch điện, thực hiện chuyển động dịch trục của đá mài.

B

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).
2.1.3 Phạm vi ứng dụng
Dao xọc là một dụng cụ cắt răng vạn năng nhất nó có thể thay thế các loại
dao cắt răng khác để gia công bất cứ bánh răng hình trụ nào. Phạm vi của nó
được ứng dụng: Cắt răng có vai gờ, cắt bánh răng bậc, bánh răng ăn khớp
trong, bánh răng chữ V có hoặc không có rãnh thoát, cắt vành răng v.v…
2.1.4 Các loại dao xọc
- 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).
SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn


Nhưng muốn cắt gọt được phải tạo ra lưỡi cắt đó là giao tuyến của mặt
trước và mặt sau và tại điểm trên lưỡi cắt phải đảm bảo góc trước γ và góc
sau α luôn > 0. Mặt khác để tăng tuổi thọ của dao, số lần mài sắc phải lớn đến
giới hạn bền cho trước.
Có thể coi dao xọc là một bánh răng dịch chỉnh với răng thẳng hoặc (răng
nghiêng) có các góc cắt tương ứng. Để tạo nên góc sau đỉnh và góc sau bên
răng dao được hình thành bằng cách dịch chỉnh thanh răng để ở mỗi tiết diện
thẳng góc với trục dao, có khoảng dịch chỉnh x = ξ. m.
Xét các tiết diện thẳng góc với trục dao.
- AA là tiết diện có khoảng dịch chỉnh dương ξ.m > 0.
- BB là tiết diện có khoảng dịch bằng không ξ.m = 0.
Tiết diện BB là bánh răng quy chuẩn
- CC là tiết diện có khoảng dịch chỉnh âm ξ.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 αđ và trên phía bên răng αb.
Như vậy dao xọc có thể coi như tập hợp của vô số bánh răng có chiều dày
nhỏ vô hạn ∆H và lượng dịch dao ∆ξm trên cùng một trục ghép lại có lượng
dịch chỉnh dương, băng không và âm. Mỗi bánh răng thành phần đều được tạo
ra bằng chuyển động bao hình của thanh răng có prôfin αu'

SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

Hình 2.3: Sự hình thành prôfin răng dao xọc

C

Hình 2.4: Khoảng dịch chỉnh của dạng sinh thanh răng khi cắt dao xọc bằng
dao phay lăn răng
Để dao xọc có góc sau dương (+) thì khi thanh răng (dao phay) di chuyển
dọc trục xác định phải theo một phương không song song với trục mà
nghiêng với trục một góc. Khi đó chuyển động tạo hình vẫn không thay đổi.
Với chuyển động như thế dao xọc tạo thành sẽ có bề mặt ngoài (mặt đỉnh
răng) là mặt côn và lưỡi cắt ở đỉnh dao xọc có góc sau αđ bằng góc giữa trục
dao xọc và phương chuyển động tịnh tiến của thanh răng (dao phay).
Các cạnh bên của thanh răng khi chuyển động sẽ tạo thành các mặt bên của
dao xọc, kết hợp chuyển động: Tạo hình đường thân khai quay đều quanh trục
dao xọc và chuyển động thẳng đều dọc trục thì đường thân khai sẽ tạo nên
mặt xắn thân khai trong không gian. Do đó mặt bên tạo thành của răng dao
xọc sẽ là mặt xoắn vít thân khai. Điều đó cho phép khi chế tạo có thể mài mặt
bên bằng đá mài phẳng và như vậy sẽ đạt được độ chính xác gia công cao.

Khảo sát tiết diện I - I
Tiết diện I - I vuông góc với trục dao xọc ở tiết diện đó đường trung bình
của thanh răng khởi thuỷ và vòng tròn tâm tích của dao xọc tiếp xúc nhau. Ở
SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

tiết diện này khoảng dịch chỉnh của biên hình thanh răng ξ.m = 0 được gọi là

=
m
m

SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

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.
Prôfin răng dao xọc không thay đổi khi chuyển từ tiết diện này sang tiết
diện khác (tiết diện vuông góc với trục) do đó bán kính vòng chia của dao xọc
khi ăn khớp với thanh răng không thay đổi.
Đó cũng là vòng chia của dao xọc có bước răng của thanh răng khởi thuỷ
tu= µ.m.
Do đó vòng tròn cơ sở có bán kính là:
r0U = r∂U . cos α u

Trong đó:

r∂U : Bán kính vòng chia dao xọc.

α u : Góc prôfin của thanh răng khởi thuỷ.

2.3 CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA DAO XỌC

- Khi chiều dày răng được đo ở tiết diện mặt trước thì ta có:
S ∂i =

π .m
+ ∆S ∂U + 2.a.tgα đ .tgα ∂
2

a - là khoảng cách khởi thủy
Như vậy ở tiết diện bất kỳ chiều dày răng dao xọc theo vòng chia khác với
chiều dày răng dao xọc ở tiết diện khởi thuỷ một lượng.
S δi = S ∂i − S n = 2.y. tgαđ . tg α ∂

2.3.2 Profin răng dao ở tiết diện bất kỳ thẳng góc
Prôfin của dao xọc ăn khớp đúng với prôfin thanh răng khởi thuỷ. Nên nó
là đường thân khai, đường thân khai đó ở mỗi tiết diện vuông góc với trục
được tạo thành từ một vòng cơ sở có bán kính r 0. Nghĩa là ở các tiết diện khác
nhau, prôfin thân khai của răng dao xọc là những đoạn thẳng khác nhau của
một đường thân khai. Khi chuyển từ tiết diện khởi thuỷ sang tiết diện khác
đường thân khai sẽ quay một góc quanh trục của nó.
SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

Góc quay của đường thân khai của răng dao xọc ε đo theo cung vòng chia
chuyển từ tiết diện khởi thuỷ đến tiết diện bất kỳ với khoảng cách y giữa các

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: T.s Nguyễn Hồng Sơn

c. Giá trị trước ở đỉnh răng
- Góc trước ở đỉnh răng γ ®
Góc trước ở đỉnh răng được đo bởi mặt phẳng hướng kính đi qua trục dao
xọc. Góc trước thường được chọn theo tiêu chuẩn là 5 0. Trong trạng thái tĩnh
cũng như trạng thái động góc trước γ ®là không đổi, nó có ảnh hưởng đến góc
prôfin của dạng sinh αu.
- Góc trước γ A trên mặt bên prôfin
Góc trước γ A được khảo sát ở một điểm bất kỳ trên prôfin cắt trong mặt cắt
chính AB vuông góc tại điểm A với hình chiếu lưỡi cắt bên lên mặt đáy. Trong
mặt cắt này góc γ A được đo giữa đường tiếp tuyến với mặt trước ở điểm A và
mặt phẳng nằm ngang.
Góc trước γ A được xác định như sau:
tgγ A = tgγ đ.cos (900 - αA) = tgγ đ. sinαA.
αA: Góc áp lực của đường thân khai đối với điểm A.
αA được xác định theo công thức
cosα A =

rOC
OA

Góc γ thay đổi theo sự thay đổi bán kính vòng tròn trên đó có điểm khảo
sát.

SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

22

e
=
hu h − cb

cb = dc. tgαđ = h.tgγ đ. tgαđ

Hình 2.7: Xác định góc prôfin
tgα u =

e
1
.
h (1 − tgγ đ .tgα đ )

e
= tgα ∂
h
Do đó:

tgα u =

tgα ∂
(1 − tgγ đ .tgα đ )

Như vậy muốn cắt được bánh răng góc có góc prôfin α∂ thì dao xọc phải
có prôfin αu > α∂.

SVTH: Lại Thanh Tuấn - Lớp: Cơ-Điện Tử K46

24