Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trường.........................
Khoa……………….
…………..o0o…………..
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế chế tạo dao phay lăn trục vít
- 1 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 1
Phần I: Tổng quan về truyền động bánh răng và các phương pháp
gia công răng
2
I. Tổng quan về truyền động bánh răng 2
II. Các phương pháp gia công răng 9
Phần II: Thiết kế dao phay lăn răng 14
I. Công dụng phạm vi sử dụng, phân loại 14
II Chọn vật liệu dụng cụ cắt 17
III Các dạng mài vít cơ sở của dao phay lăn trục vít 29
IV Thiết kế kết cấu dao phay lăn răng trục vít 34
Phần III: Thiết kế quy trình công nghệ gia công dao phay lăn răng 52
I.Phân tích tính công nghệ 52
II. Xác định dạng sản xuất 54
III Phương pháp tạo phôi 55
IV. Thiết kế quy trình công nghệ 57
V. Quy trình công nghệ gia công dao phay lăn răng 60
Phần IV: Tính và tra lượng dư cho các bề mặt 88
Phần V: Tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công 97
Phần VI: Tính và Thiết kế đồ gá 133
các thầy cô giáo trong bộ môn giúp em hiểu sâu hơn về môn học cũng như
phương pháp để thiết kế và chế tạo dụng cụ cắt một cách hợp lý hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Cao Thanh Long và các thầy cô trong
tổ bộ môn.
Thái Nguyên, ngày 20 - 5 - 2010
Sinh viên
Nguyễn Phạm Thạch
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG RĂNG
I. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG
- 3 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Cơ cấu bánh răng là cơ cấu có khớp cao dùng để truyền chuyển động giữa
hai trục với tỷ số truyền với tỷ số truyền xác định nhờ sự ăn khớp giữa hai
khâu có răng gọi là bánh răng. Nếu 2 trục song song với nhau ta có cơ cấu
bánh răng phẳng.
Truyền động bánh răng được rất dùng nhiều trong các ngành chế tạo
máy vì có các ưu điểm nổi bật như: Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn, hiệu
suất cao, tỷ số truyền không thay đổi, làm việc chắc chắn và bền lâu.
Hình 1
*Tuỳ theo vị trí tương đối giữa các trục có
thể chia thành truyền động bánh răng ra
các loại:
- Truyền động bánh răng trụ bánh
răng thẳng (hình 1a), răng nghiêng (hình
- 4 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
1b) hoặc răng chữ V (hình 1c), ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong dùng để
truỳên động giữa các trục song song.
điểm vì thế hiện nay được sử dụng rộng rãi.
- Bánh răng xyclôit
Biên dạng răng là đường xyclôit
- Bánh răng Nôvikôv
- 6 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Biên dạng của một bánh răng lồi, của bánh răng kia là lõm. Các biên
dạng này là các những vòng tròn.
Ngoài ra, bánh răng còn có thể chia thành bánh răng có tỷ số truỳên
không đổi và thay đổi (bánh răng không tròn) theo quy luật nhất định; truyền
động bánh răng 1 cấp (1 cặp bánh răng) và truyền động bánh răng nhiều cấp
(gồm nhiều cặp bánh răng có tỉ số truyền khác nhau ghép nối thành hộp giảm
tốc; hộp tốc độ; hộp chạy dao); bánh răng trong bộ truyền lực (dùng để truyền
công suất là nhiệm vụ chủ yếu) và trong bộ truyền động học (truyền chuyển
động đảm bảo tỷ số truyền chính xác là nhiệm vụ chủ yếu). Theo quan hệ
truyền phức tạp có truyền động bánh răng hành tinh ( cơ cấu truyền động
bánh răng – cần, trong đó một số bánh răng cùng với cần di động hành tinh
đối với bánh răng trung tâm có tỷ số truyền lớn, kích thước nhỏ, hiệu suất
cao); truyền động bánh răng sóng…
1. Bánh răng thân khai
Bánh răng thân khai với biên dạng của răng là đường thân khai vòng
tròn, ưu điểm của bánh răng thân khai so với các loại răng khác (bánh răng
xycloit) là tính công nghệ cao, dễ chế tạo với độ chính xác cao. Vì răng được
chế tạo bằng dụng cụ cắt có lưỡi thẳng, biên dạng thân khai không nhạy đối
với sai số khoảng cách tâm không làm thay đổi quy luật chuyển động và tỷ số
truyền.
2. Bánh răng xyclôit
Trong bánh răng xyclôit, biên dạng răng của bánh răng là những đường
cong thuộc họ xyclôit. Sự phát triển của bánh răng xyclôit gắn liền với công
nghiệp chế tạo đồng hồ.
dạng răng không thoả mãn định lý ăn khớp nữa. Do đó khi lắp ráp phải đảm
bảo khoảng cách trục thật chính xác.
- Không có khả năng lắp lẫn vì biên dạng răng của mỗi bánh răng phụ
thuộc vào vòng sinh của bánh răng đối tiếp với nó.
- Biên dạng sinh của thanh răng sinh là đường xycloit vì thế việc chế
tạo dao khó khăn.
- 8 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
- Góc ăn khớp biến đổi trong quá trình chuyển động nên tải trọng ở ổ
trục là tải trọng biến thiên.
Vì lý do trên, bánh răng xycloit tuy vẫn được dùng nhiều trong kỹ thuật
nhưng phạm vi sử dụng còn bị hạn chế, không rộng rãi như bánh răng thân
khai.
3. Bánh răng trụ tròn.
Khi xét sự ăn khớp của các bánh răng trên một tiết diện thẳng góc với
trục của chúng, chú ý đến chiều dày của bánh răng ta sẽ thấy tuỳ theo hình
dạng của giao tuyến giữa mặt răng và các mặt trụ đồng trục với trục quay của
bánh răng (mỗi giao tuyến này được gọi là một đường răng trên mặt trụ tương
ứng) sẽ có nhiều kiểu bánh răng trụ tròn khác nhau:
- Bánh răng trụ tròn răng thẳng: Đường răng là đường thẳng
(song song với trục quay của bánh răng)
- Bánh răng trụ tròn răng nghiêng: Đường răng là đường xoắn ốc
trụ tròn.
- Bánh răng trụ tròn răng chữ V: Đường răng là hai đường xoắn
ốc trụ tròn nối tiếp và đối chiều nhau.
3.1 Bánh răng trụ tròn răng thẳng.
Bánh răng trụ tròn răng thẳng có thể coi là một hình trụ do một tiết diện
vuông góc với trục của nó vạch ra, khi tịnh tiến dọc theo trục ấy. Bề dày của
bánh răng trụ tròn giới hạn bởi hai mặt phẳng vuông góc với trục quay của
bánh răng.
pháp cố định bánh răng trên trục, phải dùng ổ chặn...
Để khắc phục nhược điểm của bánh răng nghiêng đồng thời vẫn giữ
được những ưu điểm của chúng người ta dùng những bánh răng chữ V hoặc
bánh răng nghiêng đối xứng.
Hai bánh răng nghiêng có chiều nghiêng ngược nhau, được
ghép lại với nhau ta được bánh răng chữ V. Trong bánh răng
chữ V các lực tác động theo chiều trục của từng cặp bánh răng
nghiêng sẽ tự triệt tiêu.
- 10 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Bánh răng chữ V khắc phục được nhược điểm của bánh răng nghiêng là
khi ăn khớp có phát sinh lực theo chiều dọc trục.
Hình 4
3.2. Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn (bánh răng Nôvicốp)
M.N Nôvicốp đã đề xuất một kiểu ăn khớp với biên dạng răng là cung
tròn. Loại bánh răng này ngày càng được áp dụng rộng rãi trong ngành chế
tạo máy, nhờ khả năng truyền tải lớn.
- Cấu tạo mặt răng: Biên dạng răng (biến dạng lõm và lồi là những cung
trong bán kính R
1
và R
2
xấp xỉ bằng nhau cho nên biên dạng răng tiếp xúc
theo điểm: điểm M. Các cung tròn này thực hiện chuyển động xoắn vít dọc
theo bánh răng sẽ tạo nên mặt răng.
- Sự khác nhau giữa ăn khớp Novikov với ăn khớp thân khai là đường ăn
khớp không nằm theo chiều ngang mà nằm theo chiều cao tạo thành góc 90º
với phương của răng.
- Đặc điểm ăn khớp: ở mỗi tiết diện, hai răng chỉ tiếp xúc tại một điểm
M, nên ε
không song song với nhau. Khi hai trục giao nhau người ta sử dụng cặp bánh răng
nón và khi hai trục chéo nhau ding cặp bánh răng trụ chéo, cặp bánh răng hypoid và
cặp trục vít – bánh vít.
4.1 Bánh răng trụ chéo
Cặp bánh răng trụ chéo là cặp bánh răng trụ tròn ngoại tiếp có góc
nghiêng không đối xứng ( β
1
≠β
2
) dùng để truyền chuyển động giữa hai trục
chéo nhau ( Hình 1e).
Vì hai trục không song song nên hai mặt lăn của hai bánh răng chỉ tiếp
xúc nhau tại một điểm.
- Cấu tạo mặt răng
Trong các loại bánh răng trụ chéo thường gặp nhất là bánh răng trụ chéo
với mặt răng xoắn ốc thân khai (còn gọi là bánh răng xoắn thân khai). Vì vậy
cấu tạo mặt răng và các thông số của bộ truyền giống như bánh răng nghiêng.
Do tiếp xúc điểm, nên phần làm việc trên mặt răng của mỗi bánh răng
trụ chéo chỉ là một đường cong nào đó nằm chéo trên mặt răng, các điểm còn
lại trên mặt răng không làm việc. Hiện tượng này là hiện tượng trượt tương
đối dọc đường răng làm cho mặt răng của cặp bánh răng trụ chéo chóng mòn
và mòn không đều.
- 12 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
4.2 Cơ cấu trục vít
Cặp Trục vít – Bánh vít dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục
chéo nhau ( thông thường là trực giao).
Bánh vít là một bánh răng thân khai, trục vít- bánh vít cững ăn khớp
điểm như cặp bánh răng trụ chéo. Vì vậy việc tính toán tỷ số truyền của trục
vít – bánh vít tương tự như với cặp bánh răng trụ chéo. Tuy nhiên vì ren của
Góc nghiêng của bánh vít , trục vít khác nhau nhiều, nên vận tốc trượt
tương đối theo dọc răng sẽ rất lớn. Vì vậy: hiệu suất của cơ cấu trục vít thấp
nhiệt độ ở vùng tiếp xúc sẽ rất cao.
Hình 6
Nếu cắt trục vít – bánh vít bằng một mặt phẳng chứa đường tâm của trục
vít và thẳng góc với trục chính của bánh vít sẽ thấy tiết diện của trục vít là
một thanh răng ( hình 6) và ở mặt cắt này – thường gọi là mặt cắt chính – sự
ăn khớp của trục vít- bánh vít là quá trình ăn khớp của một thanh răng và một
bánh răng.
- 14 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trục vít hình trụ phụ thuộc vào loại hình bề mặt dùng làm mặt răng của
trục vít.
- Các loại mặt dùng để làm mặt răng của trục vít: mặt xoắn ốc acsimet,
convolut và mặt xoắn ốc thân khai.
+ Trục vít acsimét: là trục vít mà mặt ren là mặt xoắn ốc acsimet. Măt
xoắn ốc này là quỹ tích chuyển động của một đường thẳng luôn luôn dựa trên
một đường xoắn ốc trụ tròn và giao nhau với trục của hình trụ một góc γ
không đổi. Trục vít acsimet ( hình 7a) có cạnh răng thẳng trong mặt cắt dọc
chứa đường tâm trục vít. Giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang (vuông
góc với trục) là đường xoắn ốc acsimet
+ Trục vít convolut: là trục vít mà mặt ren là đường xoắn ốc convolut.
Mặt xoắn ốc này là quỹ tích chuyển động của một đường thẳng luôn tiếp xúc
với một hình trụ tròn tại các điểm trên một đường xoắn ốc và làm với đường
xoắn ốc này một góc γ không đổi. Khi góc γ=0 ta có mặt xoắn ốc thân khai.
Vậy mặt xoắn ốc thân khai là trường hợp đặc biệt của mặt xoắn convolut. Khi
bán kính của mặt trụ cơ sở bằng không, mặt xoắn ốc convolut biến thành mặt
xoắn ốc acsimet, do đó mặt xoắn ốc acsimet cũng là trường hợp đặc biệt của
mặt xoắn convolut. Trục vít convolut (hình 7b) có cạnh ren thẳng trong mặt
cắt pháp tuyến, giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang là đường thân khai
Đường răng là đường thân khai của vòng tròn bán kính P (h5.e)
- 17 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Hình 9
4.3.3. Cặp bánh răng Hypoit
Cặp bánh răng hypoit là cặp bánh răng nón răng xoắn có các góc
nghiêng không đối xứng ( β
1
≠ β
2
) dùng để truyền chuyển động quay giữa hai
trục chéo nhau.
Hình
Trong trường hợp hai bánh răng hypoit là bánh răng nón răng nghiêng
thì hai mặt răng chỉ tiếp xúc nhau tại một điểm. Ngoài cặp bánh răng tiếp xúc
điểm còn có những loại bánh răng hypoit răng xoắn tiếp xúc đường.
- 18 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
PHẦN II:
CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG RĂNG
Truyền động bánh răng theo phương pháp ăn khớp, được sử dụng rộng
rãi trong ngành cơ khí. Bánh răng cần có độ bền và tuổi thọ cao để trong quá
trình làm việc không gây tiếng ồn và có hiệu suất làm việc cao. Chất lượng
truyền động chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác chế tạo bánh răng.
Độ chính xác của bánh răng gia công phụ thuộc vào độ chính xác của
dụng cụ cắt răng và các phương pháp gia công răng, cách hình thành prôfin
răng.
Hiện nay đang sử dụng hai phương pháp để cắt răng của bánh răng.
- Phương pháp định hình (còn gọi là phương pháp chép hình).
- Phương pháp bao hình
- Dao có biên dạng của rãnh răng tuy nhiên rãnh răng lại thay đổi
theo mođun và số răng. Do đó, để đảm bảo tính thiết kế, dao phay định được
sản xuất theo bộ 8, 15 và 26 con với cùng modun và góc ăn khớp. Mỗi dao
ding để sản xuất một loại bánh răng trong phạm vi số răng nhất định và có
hình dáng răng gần đúng.( với với m < 8 dùng bộ 8 dao, 8 ≤ m ≤ 16 dùng bộ
15 dao, 16≤m dùng bộ 26 dao).
1.2 Dao chuốt răng định hình
Gia công bánh răng bằng phương pháp chuốt định hình cho năng suất
cao và độ chính xác cao, thường dùng ở dạng sản xuất loạt lớn hàng khối.
Hình
Theo phương pháp này, dao chuốt có profil giống profil của rãnh răng,
có thể chuốt một rãnh hoặc nhiều rãnh cùng lúc.
Phương pháp chuốt được sử dụng để gia công bánh răng thẳng và bánh
răng nghiêng ăn khớp trong và ăn khớp ngoài.
1.3 Dao bào răng định hình
Bào răng định hình được thực hiện trên máy bào răng với dao định hình
cũng có profil giống profil rãnh răng hoặc dao thông thường với dưỡng. Khi
gia công các rãnh răng thì cũng dùng đầu phân độ cho từng răng.
Phương pháp này dùng chủ yếu để gia công thô các bánh răng ăn khớp
ngoài và trong có mođun lớn.
1.4 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng của phương pháp cắt răng định hình
- 21 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Khi cắt răng theo phương pháp này thường xảy ra các chuyền động sau
đây:
- Chuyển động cắt chính: do dao đảm nhận
- Chuyển động phân độ của phôi
- Chuyển động chạy dao: do dao hoặc phôi đảm nhận
- Chuyển động để cắt hết chiều sâu của rãnh răng
* Ưu điểm
2.1 Dao phay lăn răng
Dao phay lăn răng trục vít dùng để cắt răng theo phương pháp bao hình
dựa trên nguyên lý ăn khớp giữa bánh răng với trục vít. Thực chất dao là một
trục vít trên đó chế tạo rãnh để tạo ra mặt trước của răng và các lưỡi cắt.
Hình
Để tạo ra góc sau, mặt sau của răng dao được hớt cũng theo đường xoắn
acsimet.
Dao phay lăn răng dùng để gia công bánh răng hình trụ ăn khớp ngoài,
bánh vít, bánh răng chữ V đôi khi dùng để gia công một phần bánh răng ăn
khớp trong... Phương pháp này cho năng suất và độ chính xác cao (cấp 3, 4)
Đặc điểm của phay lăn răng:
- Phương pháp này có tính vạn năng cao, sử dụng 1 dao để gia công
nhiều loại bánh răng có số răng khác nhau.
- Độ chính xác gia công thấp hơn so với xọc răng.
- Năng suất gia công cao.
- 23 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
- Cần khoảng thoát dao lớn nên không thể gia công các bánh răng bậc.
- Dao phức tạp khó chế tạo
2.2 Dao xọc răng
Xọc răng là phương pháp cắt bao hình, ở đây dao xọc có dạng bánh răng
( hình chậu ) hay dao có dạng thanh răng ( hình lược).
* Xọc răng bằng dao xọc dạng bánh răng
Phương pháp này có thể gia công bánh răng thẳng răng nghiêng răng bậc
mà khoảng cách giữa các bậc nhỏ và đặc biệt để sản xuất bánh răng ăn khớp
trong.
Hình : Sơ đồ xọc răng bằng dao xọc bánh răng
Về bản chất dụng cụ cắt là một bánh răng mà mặt đầu được tạo thành
mặt trước còn các mặt bên được tạo thành mặt sau của lưỡi cắt. Trong qúa
trình gia công, dụng cụ cắt chuyển động cắt theo hướng dọc trục của bánh
Copyright: Tài liệu đại học ©