BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LƯƠNG THẾ VINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ----***----

 

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Thiết kế quy trình công nghệ gia công trục răng côn răng thẳng

 

Giáo viên hướng dẫn:                 TS. Trần Thọ

Họ và tên sinh viên:                  

Ngành:                                        Cơ khí chế tạo máy

Khóa                                            V

1- Đề tài thiết kế tốt nghiệp:

- Thiết kế quy trình công nghệ gia công trục răng côn răng thẳng.

Với điều kiện trang thiết bị tự chọn. Sản lượng 1.000 chi tiết/năm. Vật liệu C45

2- Nội dung thiết kế tốt nghiệp:

+ Giới thiệu về các bộ truyền bánh răng côn.

+ Thiết kế quy trình công nghệ gia công trục răng côn răng thẳng:

- Phân tích đặc điểm công nghệ của chi tiết.

- Thiết kế các nguyên công, các bước trong quy trình công nghệ.

- Chọn máy, dao, gá lắp, dụng cụ đo cho từng bước nguyên công.

- Tính lượng dư cho một bề mặt cần gia công.

- Chọn chế độ cắt cho các bước và nguyên công.

Chuyên đề: Tìm hiểu về “Ứng dụng phần mềm inventor thiết kế bộ truyền bánh răng”.

 

3- Bản vẽ:

+ 1 bản vẽ chi tiết (A₁).

+ 1 bản vẽ chi tiết lồng phôi (A₁).

+ Các bản vẽ sơ đồ nguyên công (A₀).

+ Thiết kế 1 đồ gá (A₁).

+ Bản vẽ trình tự thiết kế trong Inventor (A₀)

4- Giáo viên hướng dẫn: + TS. Trần Thọ                                

5- Ngày giao đề tài tốt nghiệp:            

.........................................................

MỤC LỤC

 

LỜI NÓI ĐẦU.. 2

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN.. 3

1.1. Công dụng, phân loại và phạm vi sử dụng của bộ truyền bánh răng côn.3

1.1.1. Công dụng.3

1.1.2. Phân loại.3

1.1.3. Phạm vi sử dụng.4

1.2. Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng côn.5

1.3. Lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng côn.8

1.4. Dịch chỉnh bánh răng côn.9

1.5. Độ chính xác của bánh răng côn.9

1.6. Vật liệu và phương pháp chế tạo phôi.10

1.6.1 - Các vật liệu. 10

1.6.2 - Các phương pháp tạo phôi10

1.7. Các phương pháp gia công bánh răng côn răng thẳng.11

1.7.1. Phương pháp định hình:11

1.7.2. Phương pháp bao hình.16

1.8. Dụng cụ gia công bánh răng côn răng thẳng.18

1.8.1 - Dao phay môđun đĩa. 18

1.8.2 - Dao bào răng. 19

1.8.3 - Dao phay đĩa. 19

1.8.4 - Dao chuốt răng. 19

PHẦN 2: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC RĂNG CÔN RĂNG THẲNG.20

2.1. Phân tích đặc điểm của chi tiết cần gia công. 20

2.1.1 – Phân tích đặc điểm.. 20

2.1.2 – Tính công nghệ. 25

2.2 – Quy trình công nghệ chế tạo trục răng côn răng thẳng. 26

2.2.1. Xác định dạng sản xuất.26

2.2.2 - Tạo phôi.27

2.3.3 - Chọn chuẩn gia công trục răng.28

2.3.4. Tính lượng dư gia công.29

2.2.5. Trình tự các nguyên công. 33

2.2.6. Tính chế độ cắt cho một nguyên công. 75

Bước 3: Taro ren M10x1,5. 78

2.2.7. Tính thời gian gia công cơ bản cho các nguyên công.78

2.2.8. Thiết kế đồ gá cho nguyên công phay rãnh then.80

PHẦN 3: THUYẾT MINH CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM INVENTOR THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG BÁNH VÍT. 84

3.1: Giới thiệu phần mềm inventor84

3.2 - Ứng dụng inventor thiết kế các bộ truyền bánh răng, bánh vít87

3.2.1 – Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ. 88

3.2.2 – Thiết kế bộ truyền Trục vít – Bánh vít93

3.2.3 – Thiết kế bộ truyền bánh răng côn. 97

3.3 – Thiết kế bộ truyền bánh răng côn (Z16 – Z64) cần lập qui trinh công nghệ chế tạo.102

KẾT LUẬN.. 109

 

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, nước ta đang trên con đường CNH-HĐH đất nước, khi đó các ngành công nghiệp trở thành các ngành mũi nhọn. Một trong những ngành cần quan tâm phát triển mạnh đó là cơ khí chế tạo vì cơ khí chế tạo đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cần thiết để các ngành này phát triển mạnh hơn. Vì vậy, đối với một sinh viên sắp tốt nghiệp ra trường, sắp trở thành một kỹ sư cơ khí, việc nắm vững kiến thức, biết phân tích, đánh giá, tổng hợp và đưa ra các phương án tối ưu là một yêu cầu không thể thiếu. Việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp sẽ giúp em hoàn thiện tốt hơn kỹ năng này.

Một máy dù lớn hay nhỏ cũng đều được lắp ghép từ nhiều chi tiết máy lại với nhau vì thế chất lượng của máy được quyết định bởi chất lượng của từng chi tiết. Công nghệ chế tạo máy chính là nghiên cứu để tìm ra quy trình công nghệ tối ưu chế tạo chi tiết dựa trên cơ sở vật chất, trang thiết bị hiện có hoặc đầu tư thiết bị mới. Chất lượng chi tiết luôn gắn liền với năng suất và hiệu quả kinh tế.

Trục răng côn thẳng (răng nghiêng hoặc răng cong) là chi tiết rất quan trọng trong nhiều loại hộp giảm tốc, các loại máy móc, đặc biệt trong ngành chế tạo ôtô. Công nghệ gia công chúng cũng có nhiều phương pháp tuy nhiên phải chọn phương pháp gia công tối ưu. Đồ án tốt nghiệp của em trình bày: “Quy trình công nghệ gia công trục răng côn răng thẳng”. Bên cạnh đó để hiểu thêm về “Sử dụng phần mềm inventor trong thiết kế bánh răng”. Được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS Trần Thọ, ThS. Trần Huy Tiệp cùng các thầy, cô giáo và sự trợ giúp của các bạn cùng nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đồ án này.

Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do kiến thức hạn chế và tài liệu tham khảo còn chưa cập nhật đủ nên chắc rằng đồ án không tránh khỏi sai sót. Mong nhận được những đánh giá, nhận xét của các thầy cô để em hoàn thành đồ án tốt hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!      

....................................

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN

1.1. Công dụng, phân loại và phạm vi sử dụng của bộ truyền bánh răng côn.

1.1.1. Công dụng.

Truyền động bánh răng côn được sử dụng để truyền chuyển động quay giữa hai trục giao nhau, góc giữa hai trục thường bằng 90⁰.

So với bánh răng trụ, chế tạo và lắp ghép bánh răng côn phức tạp hơn (phải có máy và dao chuyên dùng, khi lắp phải đảm bảo cho các đỉnh côn trùng nhau). Tuy nhiên trong thực tế vẫn sử dụng bánh răng côn rất nhiều vì kết cấu máy đòi hỏi phải bố trí các trục giao nhau.

1.1.2. Phân loại.

1.1.2.1- Nếu căn cứ vào hướng răng thì chia bánh răng côn thành:

- Răng thẳng.

- Răng nghiêng.

- Răng cong.

+ Răng cong cung tròn.

+ Răng cong thân khai.

+ Răng cong epixicloid.

                     a)                                      b)                                     c)

Hình 1.1: Bánh răng côn

a) răng thẳng; b) răng nghiêng; c) răng cong

Bánh răng côn có các loại răng thẳng, răng nghiêng và răng cong. Tuỳ thuộc vào hình dáng đường cong được chọn làm đường sinh cạnh của răng mà người ta phân biệt: răng cong có góc nghiêng bằng 0 và răng cong có gớc nghiêng lớn hơn 0

Bánh răng côn răng không thẳng có khả năng tải cao hơn, làm việc êm hơn song nhạy với sai số chế tạo và lắp ráp, năng suất chế tạo thấp nên ít được sử dụng hơn răng thẳng.

Vận tốc £ 2..3 m/s khi dùng bánh răng côn thẳng. Vận tốc cao dùng bánh răng côn cong.

1.1.2.2 - Nếu căn cứ vào vị trí tương quan giữa hai trục quay có thể chia bánh răng côn thành:

Loại có hai trục giao nhau (vuông góc hoặc không vuông góc) và loại có trục chéo nhau.

Hình 1.2. Sơ đồ vị trí trục của truyền động bánh răng côn.

1.1.2.3 - Nếu dựa vào chiều cao răng có thể chia bánh răng côn thành:

Loại răng có chiều cao đều và loại răng có chiều cao thay đổi.

Hình 1.3. Các dạng chiều cao răng của bánh răng côn.

1.1.3. Phạm vi sử dụng.

Là những cơ cấu quan trọng trong ô tô, máy kéo, động cơ đốt trong, máy công cụ, máy nông nghiệp, máy cần cẩu và nhiều loại thiết bị khác.

1.2. Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng côn.

Ở bánh răng côn răng thẳng và răng cung tròn ứng với số răng của bánh dẹt sinh răng bánh răng có chiều cao giảm dần đều, đỉnh của mặt côn lăn và mặt côn đáy trùng nhau. Đối với bánh răng côn răng thẳng, môđun tiêu chuẩn là môđun mút ngoài m_te (m_s), còn đối với bánh răng côn răng không thẳng thường dùng môđun pháp m_nm là môđun tiêu chuẩn.

Góc nghiêng của răng thường lấy bằng đối với răng nghiêng và đối với răng cung tròn.

Hình 1.4. Thông số bộ truyền bánh răng côn.

Khi các bánh răng côn quay ăn khớp với nhau, các mặt côn khởi xuất lăn trên không trượt. Chiều dày và chiều cao của răng thay đổi chúng giảm dần theo hướng tới đỉnh côn. Nhờ đó mà bước vòng (hay môđuyn) của các bánh răng côn cũng thay đổi.

Các thông số chính của bánh răng côn được xác định ở tiết diện của răng bằng mặt phẳng côn phụ trợ có tâm trùng với tâm của bánh răng côn và các đường sinh vuông góc với các đường sinh của mặt côn chia.

- Các mặt côn có cùng đỉnh O gọi là côn đỉnh và côn đáy.

- Các góc giữa các đường sinh mặt côn và tâm bánh răng gọi là góc đỉnh và góc đáy .

- Các giới hạn đầu răng và chân răng gọi là các góc đỉnh răng g^’ và các góc chân răng g^’’

- Góc giữa đường sinh của mặt côn phụ trợ và đường tâm bánh răng gọi là góc côn phụ j.

- Góc giữa đường sinh và đường tâm của mặt côn chia gọi là góc côn chia j₁, j₂.

- Góc d giữa các đường tâm của bánh răng gọi là góc tâm (10 ¸ 170⁰). Cặp bánh răng côn có góc d = 90⁰ được sử dụng rộng rãi nhất trong chế tạo máy.

Khi thì:   tg ;     tg;

(j₁- góc côn chia của bánh răng nhỏ; j₂- góc côn chia của bánh răng lớn; z₁, z₂ - số răng của bánh răng nhỏ và số răng của bánh răng lớn).

- Số răng của bánh răng: z

- Đường kính vòng chia ngoài: d= m_tcz

- Đường kính vòng chia trung bình:

d_m = 2 (R_e - 0,5b) sinj = 2 R_esinj (1 - 0,5 )

= d (1 - 0,5 K_be )   ;   trong đó   K_be =

- Môđun trung bình: m_tb = = m_te (1-0,5 K_be)

- Chiều dài đường sinh của các mặt côn chia giữa đỉnh côn và vòng chia gọi là khoảng cách côn L_e, khoảng cách L_e được xác định bằng công thức:

Khi d = 90⁰, ta có:

(m_s – môđun mặt đầu – m_te ; m_nm)

- Chiều dài răng:   b 0,35L_e

- Khoảng cách K từ mặt đầu (mặt chuẩn) của bánh răng đến đỉnh côn là kích thước lắp ráp chuẩn. Kích thước này có quan hệ với khoảng cách M_K (từ mặt đầu của bánh răng đến đáy của mặt côn) bằng đẳng thức:

cotg

Hoặc: K = L_e.cotgj₁(j₂) - m_ssinj₁(j₂) + M_K

- Tỉ số truyền:         u =

Prôfin răng bánh răng côn nằm trên những mặt côn phụ rất gần với prôfin răng của bánh răng trụ răng thẳng có bán kính vòng chia bằng chiều dài đường sinh mặt côn phụ. Do vậy khi tính toán người ta thay thế bánh răng côn răng thẳng bằng bánh răng trụ răng thẳng có bán kính vòng chia bằng chiều dài đường sinh mặt côn phụ trung bình. Bánh răng trụ răng thẳng này gọi là bánh răng tương đương của bánh răng côn.

Với bánh răng côn răng thẳng, bánh răng trụ tương đương có các thông số:

- Chiều rộng bánh răng:                   b_v = b.

- Đường kính vòng chia:      d_vt = =     (K_be = )

- Môđun      :                      m_V = m_{t b} = (1 - 0,5 K_be ) m_te

- Số răng:                          z_V1 = = =

- Tỉ số truyền:                     u_V = = . = u²          

1.3. Lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng côn.

Lực pháp tuyến F_n được phân ra ba thành phần vuông góc

F_r1 = F₁’cosd₁ = F_t1tgacosd₁» F_a2 = F₂’sind₂ = F_t2sind₂ tga              

F_a1 = F₁’sind₁ = F_t1sind₁ tga» F_r2 = F₂’cosd₂ = F_t2tgacosd₂

F_n1 = » F_n2 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình 1.5. Lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng côn.

Lực dọc trục F_a có phương dọc trục, chiều hướng từ mút nhỏ sang mặt mút lớn.

1.4. Dịch chỉnh bánh răng côn.

Bánh răng côn cũng như bánh răng trụ có thể được chế tạo thành bánh răng dịch chỉnh.

Đối với bánh răng côn có hai phương pháp dịch chỉnh: dịch chỉnh chiều cao và dịch chỉnh tiếp tuyến.

Dịch chỉnh chiều cao về bản chất không khác so với bánh răng trụ. Chiều cao đầu răng của bánh răng nhỏ khi dịch chỉnh tăng lên một lượng , còn ở bánh răng lớn nó giảm đi một lượng tương tự. Khi dịch chỉnh góc đầu răng và góc chân răng cũng thay đổi.

Khi dịch chỉnh tiếp tuyến, chiều dày của răng bánh nhỏ theo vòng chia tăng lên còn ở bánh lớn nó giảm đi một lượng xác định. Cách dịch chỉnh này rất dễ thực hiện nhờ việc điều chỉnh dụng cụ cắt theo chiều dày răng.

Dịch chỉnh góc ở bánh răng côn không thực hiện được bởi vì cần phải thay đổi góc tâm mà theo kết cấu thì điều này là không thể được.

1.5. Độ chính xác của bánh răng côn.

Độ chính xác gia công của bánh răng côn (răng thẳng, răng nghiêng, răng cong) với các môđun m = 1 ¸ 30 mm và đường kính vòng chia £ 2000 mm được xác định theo tiêu chuẩn GOCT và TCVN. Theo các tiêu chuẩn này thì độ chính xác của bánh răng côn cũng được chia ra 12 cấp, tuy nhiên việc chế tạo bánh răng côn có độ chính xác cao khó hơn so với bánh răng trụ cho nên độ chính xác của bánh răng côn chỉ được quy định cho các cấp chính xác từ 5÷11.

Mỗi cấp chính xác của bánh răng côn cũng chứa 4 dạng tiêu chuẩn:

- Độ chính xác động học.

- Độ ổn định khi làm việc.

- Độ chính xác tiếp xúc.

- Khe hở mặt bên.

Chỉ tiêu tổng hợp của độ chính xác động học của bánh răng côn là sai số động học của bánh răng DF_Σ. Các thành phần của chỉ tiêu này bao gồm:

- Sai số tích luỹ bước vòng Dt_Σ.

- Độ đảo vành răng c_o.

- Sai số bao hình Dj_Σ.

- Dao động khe hở mặt bên Dc_u.

- Dao động góc tâm D­_oj_u.

Chỉ tiêu tổng hợp của độ ổn định khi làm việc là sai số chu kỳ DF. Các thành phần của chi tiết này bao gồm:

- Sai số bước vòng Dt_c.

- Sai số của hiệu các bước vòng Dt.

- Dao động của góc tâm trên một răng D_gj_u.

Chỉ tiêu tổng hợp của vết tiếp xúc là chiều dài và chiều cao của vết tiếp xúc trên bề mặt răng. Các thành phần của chỉ tiêu vết tiếp xúc bao gồm:

- Độ không giao nhau của các đường tâm Da.

- Lượng xê dịch của đỉnh côn chia DK.

Chỉ tiêu tổng hợp của khe hở mặt bên là lượng mỏng của răng DS. Các thành phần của chỉ tiêu này bao gồm:

- Sai số giới hạn của góc tâm Dj_u.

- Sai số góc tâm Dj_n.

1.6. Vật liệu và phương pháp chế tạo phôi.

1.6.1 - Các vật liệu

- Chịu tải lớn: thép hợp kim crôm (15X, 15XA, 20XA, 40X, 45X); crôm-niken và crôm molipđen (12H3A,12XH3A, 12XH3, 40XH, 35XMA, 30XH3M, 18XGT).

- Chịu tải trung và nhỏ: thép 45 và gang.

1.6.2 - Các phương pháp tạo phôi

- Đúc.

- Dập nguội thể tích.

- Ép kim loại bột.

- Cán nóng bánh răng côn răng cong.

- Dập nóng bánh răng côn răng thẳng.

- Dập nóng bánh răng côn răng cong.

1.7. Các phương pháp gia công bánh răng côn răng thẳng.

1.7.1. Phương pháp định hình:

1.7.1.1 - Phay định hình:

Theo phương pháp này thì dụng cụ cắt có prôfin giống như prôfin của rãnh răng được gia công, trong trường hợp này là dao phay môđun (đĩa và ngón). Công việc gia công sẽ được thực hiện trên máy phay vạn năng có ụ phân độ.

Hình 1.6. Sơ đồ phay bánh răng côn răng thẳng

bằng dao phay đĩa định hình.

Chi tiết được gá vào ụ phân độ đã nghiêng đi một góc phù hợp với góc côn ở chân răng. Mỗi một rãnh răng được phay qua 3 bước:

- Phay phần vật liệu 1 của rãnh, chiều rộng này tối đa bằng chiều rộng đầu nhỏ của rãnh răng.

- Phay tiếp phần vật liệu 2 bằng cách quay bánh răng đi một góc j.

- Phay phần còn lại bằng cách quay bánh răng một góc j về phía ngược lại.

Góc nghiêng d của trục ụ chia độ được xác định căn cứ vào góc côn chân răng trên bản vẽ. Còn góc xoay j của bánh răng được tính bằng:

Trong sản xuất nhỏ và sản xuất đơn chiếc phương pháp này được dùng để gia công các bánh răng có cấp chính xác 9 ¸ 11, gia công các bánh răng có môđun lớn trên máy phay vạn năng có sử dụng đầu phân độ. Trong sản xuất hàng loạt lớn và sản xuất hàng khối phương pháp này được thực hiện trên các máy chuyên dùng với dụng cụ cắt chuyên dùng, do đó năng suất của phương pháp tăng lên rõ rệt. Ví dụ: cắt một rãnh răng bằng phương pháp chuốt vòng được thực hiện sau một vòng quay với thời gian 3 ¸ 5 giây.

1.7.1.2 - Bào theo dưỡng:

Sử dụng phương pháp này để gia công bánh răng côn răng thẳng có đường kính và môđun lớn với cấp chính xác 8 ¸ 9.

Dưỡng có bề mặt làm việc tương đương mặt thân khai của mặt bên răng gia công (prôfin của răng gia công được xác định bằng prôfin của dưỡng).

Máy để gia công bánh răng côn thẳng theo phương pháp này được dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ. Phương pháp này rất thích hợp với các nhà máy chế tạo máy hạng nặng.

Nguyên lý cắt răng theo dưỡng bằng 2 dao (hình 1.7. a): Các dao 11 thực hiện chuyển động tịnh tiến đi lại trên các máng trượt 10 và có khả năng quay tương đối so với trục nằm ngang 1, trục này được gá trên giá dao 9. Khi gia công, giá dao quay tương đối so với trục thẳng đứng 3, trục này đi qua tâm 2 của máy và đỉnh côn chia của bánh răng gia công 4. Con lăn 6 được lắp trên thanh giằng 7, nó trượt theo dưỡng 5 khi giá dao 9 quay tương đối so với trục 3. Trong quá trình gia công, phôi đứng yên, còn dao thực hiện chuyển động tịnh tiến đi lại để cắt hết chiều dài răng và chạy dao theo chiều sâu của răng. Khi thực hiện chạy dao theo chiều sâu, con lăn trượt theo dưỡng 5, còn các bánh răng 8 mở rộng các dao 11, nhờ đó mà prôfin của răng được chép lại theo tỷ lệ nhỏ hơn.

 

 

Hình 1.7. Cắt răng côn thẳng theo dưỡng

a) Sơ đồ nguyên lý cắt: 1- trục nằm ngang; 2- tâm máy;

3- trục thẳng đứng; 4- bánh răng gia công; 5- dưỡng;

6- con lăn; 7- thanh giằng; 8- các bánh răng;

9- giá dao; 10- máng trượt; 11- các dao

b) Sơ đồ các bước cắt; 1, 2, 3, 4, 5- lượng dư của bước cắt

c) Cắt răng bằng hai dao hình lăng trụ

 

Các bánh răng có môđun lớn được cắt qua 5 - 6 bước (hình 1.7. b). Bước thứ nhất là cắt rãnh răng 1 bằng dao cắt rãnh hoặc dao hình chữ V hết toàn bộ chiều sâu của răng. Nếu bước thứ nhất được cắt bằng dao cắt rãnh thì bước thứ hai cần cắt hai tiết diện tam giác 2, 3 bằng các dao chuyên dùng hoặc dao hình chữ V. Trước khi cắt tinh cần cắt thêm lượng dư 4 để còn lại lượng dư 5 (cho cắt tinh). Để nâng cao độ chính xác của mặt răng, cắt tinh được thực hiện qua hai bước:

Dùng hai dao hình lăng trụ để cắt hai rãnh răng cùng một lúc (hình 1.7.c) cho phép nâng cao năng suất của máy. Khi cắt tinh, prôfin răng được hình thành nhờ dưỡng có kích thước lớn. Mỗi máy có một bộ dưỡng, các dưỡng này được chế tạo cho góc côn chia, góc ăn khớp và số răng nhất định.  

1.7.1.3 - Chuốt định hình:

Chuốt răng côn thẳng là phương pháp có năng suất cao. Nó được sử dụng trong sản xuất hàng khối để chế tạo các bánh răng hành tinh trong các loại xe ôtô, máy kéo và các máy nông nghiệp khác.

Các bánh răng côn thẳng được cắt bằng phương pháp không lắp lẫn được với các bánh răng được cắt bằng phương pháp bào răng và phay răng. Để tránh hiện tượng cắt lẹm răng ở các bánh răng có số răng nhỏ, răng của dao phải có prôfin cong. Răng gia công có mặt côn kép, có nghĩa là các đường sinh của côn đỉnh, côn đáy và côn chia không trùng nhau. Hình dạng của răng như vậy được dùng để tăng chiều rộng của đáy, có nghĩa là mở rộng dao ở đầu trong của răng. Khi mở rộng dao, chiều rộng của đỉnh dao tăng và tăng bán kính mũi dao, do đó tăng tuổi bền của dao, tăng năng suất của máy và tăng độ bền của răng.

Để tăng độ bền của bộ truyền bánh răng người ta chọn góc prôfin lớn bằng 22⁰30^’.

Máy chuốt răng có hai loại: loại có trục gá phôi nằm ngang và loại có trục gá phôi thẳng đứng.

 

Đối với loại máy có trục gá phôi nằm ngang, trong quá trình gia công, phôi đứng yên còn dao quay và dịch chuyển song song với đường sinh của côn đáy.

Đối với loại máy có trục gá phôi thẳng đứng, dao quay còn bàn máy với phôi dịch chuyển. Trên các máy loại này dùng dao chuốt răng tổ hợp có các thành phần răng cắt thô, cắt bán tinh, cắt tinh và chỉ sau một vòng quay của dao toàn bộ chiều sâu của rãnh răng được gia công.

Gá phôi 1 trên đồ gá được thực hiện ở vị trí ban đầu của máy – điểm A (hình 1.8.a). Sau đó cho đầu dao 2 quay ngược chiều kim đồng hồ, còn bàn máy và phôi 1 dịch chuyển song song với đường sinh của côn đáy từ điểm A tới điểm B (hình 1.8.b)

Trong thời gian này đầu dao quay được 3 bloc dao cắt thô 3 (15 dao) và cắt một phần rãnh răng. Tại điểm B bàn máy và dao dừng lại còn đầu dao dịch chuyển hướng kính để cắt toàn bộ chiều sâu rãnh răng.

Cắt thô răng được thực hiện bằng 10 bloc dao 3 (50 dao). Hướng của đường cắt khi cắt thô theo tiết diện ngang (hình 1.8.c). Sau khi cắt thô, răng có độ côn không chính xác. Mặt răng nằm bên trái đường ab (hình 1.8.b) được chuẩn bị để cắt tinh, còn mặt răng ở bên phải đường ab có lượng dư lớn và lượng dư này được hớt bởi 5 dao cắt bán tinh của bloc dao 4 (hình 1.8.a) khi phôi dịch chuyển lên phía trên từ điểm B tới điểm C. Trong thời gian đi qua phần dao không có răng 6, dao 12 thực hiện vát mép răng (hình 1.8.d) lúc đầu từ đáy rãnh sau đó từ hai mặt răng ở đầu lớn của răng. Dao vát mép 12 nhận chuyển động quay từ bánh răng kẹp trên trục chính.

Số vòng quay của dao vát mép là 24 vòng/phút

Cắt tinh răng được thực hiện bằng 4 bloc dao 7, 8 (20 răng). Khi bàn máy và phôi dịch chuyển từ điểm C tới điểm D. Mỗi dao cắt tinh có hình dạng của rãnh răng nhờ đó mà prôfin răng được tạo thành.

Trên hình d thể hiện các vết cắt 11 của các dao cắt tinh, số lượng vết cắt thường bằng 12.

Phân độ phôi đi một răng được thực hiện khi bàn máy và phôi dịch chuyển từ điểm D đến điểm A và phần dao không có răng 10 đi qua phôi. Trong thời gian phân độ đầu dao vẫn quay. Các chốt định vị 5 và 9 (hình 1.8.a) được dùng khi lắp ráp để gá các bloc dao đầu trên.

Bánh răng côn răng thẳng được chế tạo bằng phương pháp chuốt có độ chính xác cấp 8 – 9 có nghĩa là thấp hơn khi gia công bằng phương pháp bao hình. Chuốt răng có năng suất cao gấp 4 lần so với cắt răng bằng hai dao phay đĩa.

1.7.2. Phương pháp bao hình.

Hiện nay phương pháp này là phương pháp chính để gia công các bánh răng côn thẳng. Khi cắt răng bằng phương pháp bao hình prôfin được tạo thành nhờ ăn khớp của bánh răng gia công với bánh dẹt sinh. Bánh dẹt sinh này được coi như bánh côn với góc đỉnh của côn chia là 180⁰. Các lưỡi cắt thẳng của các dao bào hoặc các răng của dao phay đĩa trong quá trình chuyển động bao hình tạo ra prôfin của răng gia công.

Cắt răng côn thẳng bằng phương pháp bao hình được thực hiện trên các máy bào răng côn bằng hai lưỡi dao và trên các máy phay răng bằng hai dao phay đĩa. Bào răng là phương pháp có tính vạn năng cao nhưng năng suất thấp, do đó nó chỉ được dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ. Cắt răng bằng hai dao phay đĩa trên máy phay răng có năng suất cao hơn và được dùng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.

1.7.2.1 - Phay bao hình bằng hai dao phay đĩa:

Phương pháp này có quá trình cắt được thực hiện bằng hai dao phay đĩa nhưng nghiêng về hai phía và cùng nằm trong một rãnh răng gia công. Dao có đường kính lớn, dạng răng chắp, mặt bên là cạnh của hình thang giống dạng răng của thanh răng.

Các mảnh lưỡi cắt của dao này nằm xen giữa các mảnh lưỡi cắt của dao kia. Trục chính của hai dao phay đĩa được đặt trên mặt đầu của một bàn trượt quay mà số vòng quay n_d của nó liên hệ với số vòng quay n­_c của bánh răng tạo nên chuyển động lăn giữa lưỡi cắt và mặt bên của bánh răng gia công.

Các dao phay thực hiện chuyển động quay để cắt và có thêm chuyển động thẳng đứng để cắt hết chiều rộng răng (nếu đường kính của dao lớn hơn nhiều chiều rộng bánh răng thì không cần). Sau khi gia công xong một rãnh, bàn quay (mang dao) quay đến vị trí ban đầu, vật gia công được quay đi một bước bằng dụng cụ chia độ và chu trình làm việc được lặp lại.

Gia công bánh răng côn theo phương pháp này có năng suất cao (so với bào).

1.7.2.2 - Bào răng bao hình:

Bào răng bao hình thường được sử dụng để gia công các bánh răng côn có môđun nhỏ.

Trong quá trình cắt, bánh răng gia công và bánh dẹt sinh ăn khớp với nhau. Các dao bào răng thực chất là một răng của bánh dẹt sinh, còn lưỡi cắt thẳng của dao là các phía của các răng kề nhau của bánh dẹt sinh.

Phương pháp này mỗi lần gia công được một cạnh bên của răng, gia công xong, người ta tiến hành phân độ để gia công tiếp cạnh bên của răng tiếp theo. Khi đã gia công xong cạnh bên của tất cả các răng, để gia công các cạnh bên đối diện của các răng, bánh răng gia công vẫn được gá đặt như cũ nhưng dao sẽ được thay bằng dao khác có lưỡi cắt ngược với lưỡi cắt ban đầu.

Vì mỗi lần chỉ cắt một bên cạnh răng nên bào một dao cho năng suất thấp. Do vậy để năng cao năng suất, ngày nay người ta thường dùng phương pháp bào bằng hai dao với dao vừa có chuyển động cắt, vừa có chuyển động bao hình do giá dao lắc 1 quay quanh trục của nó, còn chi tiết chỉ quay quanh trục của nó.

Hình 1.10. Sơ đồ bào bao hình bằng hai dao và kết cấu của đầu dao.

Khi cắt, mỗi dao cắt một cạnh bên của răng và hai dao luôn chạy ngược chiều nhau để khử quán tính. Giá dao (có bánh dẹt sinh tưởng tượng) chỉ quay lắc lư vì nếu quay toàn vòng thì cần thêm một bàn dao nữa, sẽ rất phức tạp.

1.8. Dụng cụ gia công bánh răng côn răng thẳng.

1.8.1 - Dao phay môđun đĩa

Dao phay môđun đĩa được dùng để gia công các bánh răng có độ chính xác thấp. Theo tiêu chuẩn có 2 bộ dao phay, bộ dao gồm 8 dao được dùng để cắt các bánh răng có m £ 8 mm, còn bộ dao gồm 15 dao được dùng để cắt các bánh răng có m > 8 mm. Chọn dao phay trong bộ dao để cắt răng côn thẳng được thực hiện theo số răng quy đổi của bánh răng gia công:                        

Với: z₁, z₂ - số răng của bánh răng nhỏ và số răng của bánh răng lớn;

         d₁, d₂ – góc côn chia của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn

 

 

 

Số thứ tự của các dao phay môđun đĩa phụ thuộc vào số răng gia công như sau:

STT dao	1	2	3	4	5	6	7	8
Zqđ	12-13	14-16	17-20	21-25	26-34	35-54	55-134	135

 

Vật liệu làm dao phay đĩa thường làm bằng thép gió (P18) và hợp kim cứng (T15K6, T5K10, T14K8). Với vật liệu là hợp kim cứng cho phép tăng năng suất gia công tới 2 ¸ 2,5 lần so với dao phay thép gió.

1.8.2 - Dao bào răng

Dao bào răng được dùng để gia công tinh bánh răng côn răng thẳng có môđun 0,3 ¸ 20 mm. Các dao này được chế tạo theo 4 loại: Loại 1 có chiều dài L = 40 mm, loại 2 có chiều dài L = 75 mm, loại 3 có chiều dài L = 100 mm và loại 4 có chiều dài L = 125 mm .

1.8.3 - Dao phay đĩa

Dao phay đĩa được dùng để gia công bánh răng côn thẳng có môđun 0,5 ¸ 12 mm. Dao phay đĩa răng chắp có đường kính 150, 278 và 450 mm. Dao phay có đường kính 150 mm được dùng để gia công bánh răng côn có môđun 0,5 ¸ 3, dao phay có đường kính 278 mm để gia công bánh răng côn có môđun 1,5 ¸ 8 mm, còn dao phay có đường kính 450 mm để gia công bánh răng có môđun 3 ¸ 12 mm. Các lưỡi dao được chế tạo từ thép gió (vì dao phay đĩa thường là dao răng chắp) có độ cứng HRC 62 ¸ 65.

1.8.4 - Dao chuốt răng

Dao chuốt răng được dùng để gia công các bánh răng hành tinh trong các loại ôtô tải và ôtô du lịch, trong các loại máy kéo và các máy nông nghiệp. Dao chuốt răng được chế tạo theo 3 đường kính: 406,4; 533,4 và 635 mm và theo 3 loại: loại tổ hợp, loại cắt thô và loại cắt tinh.

PHẦN 2: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TRỤC RĂNG CÔN RĂNG THẲNG.

2.1. Phân tích đặc điểm của chi tiết cần gia công

2.1.1 – Phân tích đặc điểm

Chi tiết có kết cấu dạng trục, ở phần đầu có răng Z16, m_nm = 4 (mm)

2.1.1.1 - Phần trục

Đặc điểm, chức năng làm việc của chi tiết dạng trục.

Các chi tiết dạng trục là loại chi tiết được dùng rất phổ biến trong ngành chế tạo máy. Chúng có bề mặt cơ bản cần gia công là mặt tròn xoay ngoài. Mặt này thường dùng làm mặt lắp ghép.

Chi tiết dạng trục có nhiều loại và mỗi loại có đặc trưng riêng về công nghệ cũng như điều kiện làm việc… Tuỳ theo kết cấu mà có thể chia các chi tiết dạng trục ra các loại sau: trục trơn, trục bậc, trục rỗng, trục răng, trục lệch tâm.

Chi tiết trục thường được dùng để truyền mômen xoắn giữa hai trục song song, vuông góc hoặc tạo với nhau một góc nào đó. Nhờ truyền động cơ khí giữa các cặp bánh răng, bánh vít, trục vít ăn khớp hay nhờ truyền động đai ma sát... Trong quá trình làm việc trục dễ bị biến dạng do tác dụng của tải trọng và điều kiện làm việc. Vì vậy chi tiết phải được gia công chính xác để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra, cơ lý tính đạt yêu cầu.

Các chi tiết dạng trục được gia công trên máy tiện là chủ yếu, ngoài ra còn dùng phương pháp: phay, mài…

Việc gia công bánh răng liền trục tiết kiệm nguyên công hạ giá thành sản phẩm, nhưng có nhược điểm là khi làm việc bề mặt răng bị tróc rỗ, gẫy, mòn thì phải thay cả trục.  

Điều kiện kỹ thuật của chi tiết dạng trục.

Khi chế tạo các chi tiết dạng trục cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau:

Kích thước đường kính các cổ lắp ghép yêu cầu cấp chính xác 7 ¸ 10, trong một số trường hợp cần đạt cấp 5.

Độ chính xác về hình dáng hình học như độ côn, độ ôvan của các cổ trục nằm trong giới hạn 0,25 ¸ 0,5 dung sai đường kính cổ trục.

Bảo đảm dung sai chiều dài mỗi bậc trục trong khoảng 0,05 ¸ 0,2 mm.

Độ đảo của các cổ trục lắp ghép không vượt quá 0,01 ¸ 0,03 mm.

Độ không song song của các rãnh then hay then hoa đối với tâm trục không vượt quá 0,01 mm trên 100 mm chiều dài.

Độ nhám của các cổ trục lắp ghép đạt R_a = 1,25 ¸ 1,16; của các mặt đầu R_z= 40 ¸ 20 và bề mặt không lắp ghép R_z = 80 ¸ 40.

Về tính chất cơ lý của bề mặt trục như độ cứng bề mặt, độ thấm tôi tùy từng trường hợp cụ thể.

Ngoài ra đối với một số trục làm việc với tốc độ cao còn có yêu cầu cân bằng tĩnh và cân bằng động.

Yêu cầu kết cấu phần trục

Sản phẩm là trục răng côn có đường lớn nhất là f71,76 (mm); đoạn đường kính lớn này dùng để gia công phần răng côn của trục. Các đoạn còn lại có đường kính giảm dần dùng để lắp ổ lăn và lắp ghép với các chi tiết khác.

+ Kích thước bao:

- Chiều dài:

- Đường kính lớn nhất

+ Kết cấu của trục răng côn:

- Phần ren M10 dùng bắt bulông để giữ cố định bánh đai khi chúng lắp vào đoạn trụ f35.

- Tiếp theo đoạn trụ , trên đoạn trụ này có rãnh then. Ta có thể dùng máy tiện vạn năng để gia công. Do yêu cầu cao về độ nhám để lắp ghép nên ta phải để lượng dư sau khi tiện tinh cho nguyên công mài. Gia công rãnh then bằng máy phay đứng dao phay ngón.

- Đoạn trụ f36 phần đoạn trụ nối dài

- Tiếp theo là đoạn trụ f39 trên đoạn trụ này có phay rãnh và ren dùng để lắp đệm cánh và đai ốc để hãm ổ lăn vào bề mặt trụ f40. Ta dùng máy tiện vạn năng để gia công đoạn trụ f39, tiện ren M39x1,5 và phay rãnh bằng máy phay đứng dao phay ngón.

- Đoạn trụ ϕ36 dài 4 (mm) dùng làm rãnh thoát dao khi tiện ren M39x1,5

- Đoạn trụ dùng để lắp với ổ do đó cần độ chính xác cao cả về kích thước lẫn độ sai lệch hình dạng hình học (độ trụ, độ côn, ô van ) đặc biệt là độ nhám nhỏ vì thế sau khi tiện tinh ta để lại lượng dư cho nguyên công mài.

- Đoạn trụ dài 37,5 (mm) tạo khoảng cách giữa hai đầu lắp ráp ổ lăn trên hai đoạn trụ kề bên.

- Đoạn trụ dùng để lắp với ổ do đó cần độ chính xác cao cả về kích thước lẫn độ sai lệch hình dạng hình học (độ trụ, độ côn, ô van ) đặc biệt là độ nhám nhỏ vì thế sau khi tiện tinh ta cũng phải để lại lượng dư cho nguyên công mài.

- Đoạn trụ f50 chiều dài 17(mm) đây là gờ tỳ cho ổ lăn, do đó mặt tỳ yêu cầu độ chính xác cao về độ đảo hướng tâm.

- Đoạn côn có chiều dài 43,33(mm), đầu mút nhỏ có đường kính côn lớn f71,76 (mm); góc côn 15^o46’^±10’’ . Đoạn này dùng để gia công răng côn răng thẳng.

Hình 2.1. Thông số của trục răng côn răng thẳng cần chế tạo.

2.1.1.2 - Phần răng côn răng thẳng:

Cấp chính xác : TCVN: 8

STT	Thông số	Kí hiệu	Công thức	Kết quả
1	Mô đun vòng ngoài	mte		4(mm)
2	Chiều rộng vành răng	b	b=Kbe..Re (Kbe≤0,3)	45 (mm)
3	Tỉ số truyền	u	Z2/Z1=64/16	4
4	Góc ăn khớp	α		20o
5	Chiều dài côn ngoài	Re	131,94(mm)
6	Đường kính chia ngoài	de1	de1 = mte.Z1 = 4.16	64(mm)
		de2	de2 = mte.Z2 = 4.64	256(mm)
7	Góc côn chia	δ1	14o2’
		δ2	75o58’
8	Hệ số dịch chỉnh	x		0
9	Chiều cao răng ngoài	he	he=2.mte+c=2.4 + 0,25.4 c=0,25.mte	9(mm)
10	Chiều cao đầu răng ngoài	hae1	hae1=mte + x = 4 + 0	4(mm)
		hae2	hae2=2.mte - hae1=2.4 - 4	4(mm)
11	Chiều cao chân răng ngoài	hf1	hf1 = he – hae1 = 9 – 4	5 (mm)
		hf2	hf2 = he – hae2 = 9 – 4	5 (mm)
12	Đường kính đỉnh răng ngoài	dae1	dae1 = de1 + 2hae1.cosδ1 = 64 + 2.4.cos14o2’	71,76 (mm)
		dae2	dae2 =de2 + 2hae2.cosδ2 = 256 + 2.4.cos75o58’	257,94 (mm)

 

2.1.2 – Tính công nghệ

Phần răng vô cùng quan trọng và đòi hỏi độ chính xác, độ bền, độ cứng cao. Vì thế sau khi gia công răng phải nhiệt luyện bề mặt răng để nâng cao cơ, lý tính của răng.

- Do trục răng có nhiều bậc trục có đường kính khác nhau nên có các mép vát, góc lượn ở phần chuyển tiếp giữa các đoạn trục có tác dụng làm giảm ứng suất tập trung.

Bên cạnh đó:

- Thiết kế trục phải dựa vào điều kiện làm việc cụ thể của chi tiết. Nếu tải trọng của trục nhỏ ta có thể giảm đường kính trục để giảm kích thước phôi, giảm giá thành sản phẩm.

- Trong quá trình gia công ta nên sử dụng hai lỗ tâm làm chuẩn tinh thống nhất (nghĩa là sử dụng hai lỗ tâm định vị để thực hiện tất cả các nguyên công) làm giảm sai số do gá đặt.

- Do trục răng thường dài nên độ võng, góc xoay lớn do vậy phải lưu ý tới các biện pháp xử lý nhiệt.

2.1.2.1 - Biện pháp gia công lần cuối

Các bề mặt lắp ghép đạt độ bóng Ñ7 đạt được bằng phương pháp mài.

Các bề mặt như rãnh then đạt được bằng phương pháp phay.

Bề mặt rãnh then đạt được Ñ5 khi phay.

Mặt đầu của trục không tham gia vào lắp ghép nhưng có tham gia vào chuẩn định vị trong quá trình gia công nên cũng cần gia công chính xác đảm bảo độ vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm của trục, phương pháp gia công cuối cùng là tiện tinh.

2.1.2.2 - Độ cứng vững của chi tiết

Các bề mặt trên trục có thể gia công được bằng các dao tiện thông thường

Đường kính các cổ trục giảm dần nhưng vẫn đảm bảo độ cứng vững của chi tiết khi làm việc.

→ Trục đảm bảo đủ độ cứng vững khi gia công.

Trục có khả năng gia công trên các máy chép hình thuỷ lực.

Trong trường hợp gia công trục bằng nhiều dao cùng lúc độ cứng vững của trục được đảm bảo khi gia công.

2.1.2.3 - Dụng cụ kiểm tra

Trong quá trình gia công thường là thước cặp, panme, đồng hồ so, dưỡng đo, calip, dụng cụ đo chuyên dùng.

Ta có thể áp dụng một số biện pháp làm tăng năng suất cũng như hạ giá thành sản phẩm:

+ Máy, gá, dao chuyên dùng.

+ Sử dụng nhiều dao trong một lần gia công.

+ Ngoài ra ta nên sử dụng máy móc tự động, máy CNC, trung tâm gia công … để làm giảm thời gian gá đặt, rút ngắn số nguyên công.

2.1.2.4 - Vật liệu làm trục răng.

Vật liệu để chế tạo các chi tiết dạng trục bao gồm thép các bon như thép 35, 40, 45; thép hợp kim như thép crôm, crôm-niken; 40X; 40G; 50G;…

2.2 – Quy trình công nghệ chế tạo trục răng côn răng thẳng

2.2.1. Xác định dạng sản xuất.

Số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm được xác định theo công thức sau đây:

Trong đó:

- số lượng sản phẩm cần chế tạo trong năm theo kế hoạch.

- số chi tiết trong một sản phẩm, .

- số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công cơ (5% - 7%).

- lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi chế tạo phôi (3% - 6%)

...............................

2.1.2.3 - Dụng cụ kiểm tra

Trong quá trình gia công thường là thước cặp, panme, đồng hồ so, dưỡng đo, calip, dụng cụ đo chuyên dùng.

Ta có thể áp dụng một số biện pháp làm tăng năng suất cũng như hạ giá thành sản phẩm:

+ Máy, gá, dao chuyên dùng.

+ Sử dụng nhiều dao trong một lần gia công.

+ Ngoài ra ta nên sử dụng máy móc tự động, máy CNC, trung tâm gia công … để làm giảm thời gian gá đặt, rút ngắn số nguyên công.

2.1.2.4 - Vật liệu làm trục răng.

Vật liệu để chế tạo các chi tiết dạng trục bao gồm thép các bon như thép 35, 40, 45; thép hợp kim như thép crôm, crôm-niken; 40X; 40G; 50G;…

2.2 – Quy trình công nghệ chế tạo trục răng côn răng thẳng

2.2.1. Xác định dạng sản xuất.

Số lượng chi tiết tổng cộng cần chế tạo trong một năm được xác định theo công thức sau đây:

Trong đó:

- số lượng sản phẩm cần chế tạo trong năm theo kế hoạch.

- số chi tiết trong một sản phẩm, .

- số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ cho hỏng hóc và phế phẩm trong quá trình gia công cơ (5% - 7%).

- lượng sản phẩm dự phòng do sai hỏng khi chế tạo phôi (3% - 6%)

(chi tiết)

Khối lượng của chi tiết: (kg)

Trong đó: - trọng lượng riêng của vật liệu. C45:

- thể tích chi tiết (cm³);

Ta có thể tính khối lượng nhờ phần mềm inventor

Hình 2.2. Thông số Q, V từ phần mềm Inventor

Q = 2,83 (kg) Tra bảng 2.6 Tr 31, [1] ta được dạng sản xuất LOẠT VỪA.

2.2.2 - Tạo phôi.

2.2.2.1 - Cơ sở việc lựa chọn phôi.

Việc chọn phôi dựa trên cơ sở sau:

- Vật liệu và cơ tính mà chi tiết gia công đòi hỏi.

- Hình dáng kết cấu và kích thước của chi tiết gia công.

- Dạng sản xuất.

- Điều kiện cụ thể của cơ sở sản xuất.

- Việc chọn phôi phụ thuộc rất nhiều vào dạng sản xuất.

Việc xác định phương pháp tạo phôi hợp lý không những đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà còn ảnh hưởng lớn đến giá thành sản phẩm. Chọn phôi hợp lý sẽ làm cho quá trình công nghệ đơn giản, ít phí tổn vật liệu, kích thước của phôi phải đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho quá trình gia công, hình dáng của phôi phải gần giống hình dáng của chi tiết gia công, giảm sai số dẫn đến tăng năng suất hạ giá thành sản phẩm.

Với chi tiết gia công là trục răng vật liệu là thép 45 có cơ tính tốt độ bền cao dạng sản xuất là loạt lớn ta có nhiều phương pháp chế tạo phôi khác nhau, mỗi phương pháp có ưu nhược điểm khác nhau. Căn cứ vào ưu nhược điểm của từng phương pháp mà ta đưa ra một phương pháp chế tạo phôi hợp lý nhất.

2.2.2.2         - Các phương pháp tạo phôi.

Phương pháp tạo phôi phụ thuộc phụ thuộc vào rất nhiều vấn đề như chức năng và kết cấu của chi tiết máy trong cụm máy, vật liệu sử dụng, yêu cầu kỹ thuật, hình dáng bề mặt và kích thước của chi tiết, qui mô và tính linh hoạt của sản xuất. Có các phương pháp tạo phôi sau:

Phương pháp cán

Phương pháp đúc

Phương pháp rèn

Dập nóng

2.2.2.3 - Chọn phôi và xác định kích thước phôi

Nhận xét: Chi tiết trên có độ chênh lệch về đường kính không lớn do đó ta chọn phôi thanh.

Kích thước phôi: theo lượng dư gia công

Kích thước lớn nhất của chi tiết: D = 71,76(mm); L = 276,8(mm)

2.2.3 - Chọn chuẩn gia công trục răng.

Trong quá trình gia công việc chọn chuẩn vô cùng quan trọng vì nó dùng để định vị phôi, ảnh hưởng tới sai số gia công.

2.2.3.1 - Chọn chuẩn thô

Chuẩn thô là chuẩn chưa được gia công và sử dụng ở nguyên công đầu tiên, khi chọn chuẩn thô phải chú ý:

Chọn chuẩn thô sao cho lượng dư phân bố đủ cho các bề mặt gia công còn lại, phải đảm bảo chính xác về vị trí tương quan với các mặt không gia công và chuẩn thô chỉ sử dụng một lần.

Đối với phôi thanh tròn dùng chế tạo trục răng ta có thể dùng hai mặt đầu hoặc mặt trụ ngoài làm chuẩn thô để tạo ra chuẩn tinh.

Tuy nhiên nếu sử dụng hai mặt đầu làm chuẩn thô thì lượng dư gia công sẽ lớn tốn thời gian, mà lại không tạo ra được chuẩn tinh thống nhất do đó phương án tốt nhất là chọn mặt trụ ngoài làm chuẩn thô tạo ra chuẩn tinh thống nhất là hai lỗ tâm.

2.2.3.2 - Chọn chuẩn tinh

Ta sử dụng lỗ tâm làm chuẩn tinh thống nhất dùng để định vị thực hiện tất cả các nguyên công tiếp theo. Với việc sử dụng hai lỗ tâm làm chuẩn tinh thống nhất sẽ làm giảm sai số do gá đặt trong quá trình gia công. Ngoài ra việc chọn lỗ tâm làm chuẩn tinh thì kết cấu đồ gá sẽ đơn giản và thuận tiện khi sử dụng.

2.2.4. Tính lượng dư gia công.

Tính lượng dư gia công cho mặt côn f71,76 góc 15^o46’.

Với các bước công nghệ tiện thô, tiện tinh. Chi tiết được gá đặt trên hai mũi tâm nên sai số gá đặt theo phương hướng kính coi bằng không, sai lệch về vị trí không gian của phôi được xác định theo công thức:

Trong đó:

- độ cong vênh của phôi

Với: - độ cong đơn vị trên 1mm chiều dài,

Tra bảng 3-63, trang 234, tập 1, [2]: Δ_k = 10^-3

- chiều dài mặt gia công: l = 45 (mm)

- sai lệch do tạo lỗ tâm

- dung sai đường kính mặt chuẩn phôi dùng gia công lỗ, mm

0,25- sai số do điều chỉnh máy khi khoan lỗ tâm, với phôi độ chính xác nâng cao thì , tra bảng 2-8, trang 34, [1]

Sai lệch không gian của phôi

Sai lệch không gian còn lại sau nguyên công tiện thô

Sai lệch không gian còn lại sau nguyên công tiện tinh

Lượng dư tối thiểu được xác định theo công thức. (Bảng3.1, Tr 69, [1])

Trong đó: :lượng dư gia công nhỏ nhất.

: chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại.

: chiều sâu lớp kim loại bề mặt bị hư hỏng do bước công nghệ sát trước để lại.

: sai lệch về vị trí tương quan và sai số không gian tổng cộng do bước công nghệ sát trước để lại.

Do đó :

Khi tiện thô: tra bảng 3.2, trang 70, [1] có

→

Khi tiện tinh: tra bảng 3.4, trang 71, [1] có

→

Kích thước được xác định như sau: = kích thước tính toán của bước ngay sau nó cộng với lượng dư tính toán nhỏ nhất.

Tiện thô:          

Phôi:                

Xác định kích thước giới hạn lớn nhất bằng cách cộng kích thước giới hạn nhỏ nhấtvới dung sai .

Tiện tinh:          

Tiện thô:          

Phôi:                

Xác định lượng dư giới hạn với:

- hiệu các kích thước giới hạn lớn nhất

- hiệu các kích thước giới hạn nhỏ nhất

Tiện tinh:        

Tiện thô:          

Tiện tinh:        

Tiện thô:          

Lượng dư tổng cộng lớn nhất là tổng các lượng dư trung gian lớn nhất, còn lượng dư tổng cộng nhỏ nhất là tổng các lượng dư trung gian nhỏ nhất.

Lượng dư danh nghĩa tổng cộng:

- giới hạn trên của dung sai phôi và chi tiết

Kích thước danh nghĩa của đường kính:

 

Bảng phân bố lượng dư

Bước	Các TP lượng dư (mm)				(mm)	(mm)	(mm)	Kích thước GH(mm)		Lượng dư GH(mm)
	e
Phôi	150	200	618	0	-	74,4	1200	74,4	76,6	-	-
Tiện thô	30	30	37	0	2.1018	72,4	400	72,4	72,8	2036	2836
Tiện tinh	10	20	15	0	2.170	71,88	120	71,9	72,02	340	520
Tổng										2376	3356

 

Trong đó: - độ nhám.

- chiều sâu lớp kim loại bề mặt bị hỏng do nguyên công trước để lại.

- dung sai.

- sai số không gian.

- sai số gá đặt.

Vậy ta có bản vẽ lồng phôi:

 

Hình 2.3. Bản vẽ lồng phôi.

2.2.5. Trình tự các nguyên công

1, Cắt phôi.

2, Khỏa mặt đầu, khoan tâm, taro ren M10.

3, Tiện thô, tiện tinh, tiện rãnh thoát dao, vát mép.

4, Tiện ren M39x1,5.

5, Đảo đầu tiện thô, tiện tinh mặt côn.

6, Phay hai rãnh then.

7, Kiểm tra trung gian.

8, Phay răng côn răng thẳng.

9, Nhiệt luyện.

10, Mài hai lỗ tâm.

11, Mài các cổ trục.

12, Tổng kiểm tra.

13, Bảo quản, đóng gói, bao nhãn.

2.2.5.1 - Nguyên công 1: Cắt phôi.

Ta chọn phôi thanh, do vậy ta phải cắt phôi để có kích thước phôi theo yêu cầu: với chiều dài gần bằng chiều dài chi tiết nhưng phải đảm bảo đủ lượng dư để gia công.

Khi chọn phương pháp cắt đứt phôi cần xét đến các yếu tố sau:

   - Độ chính xác cắt đứt như độ chính xác chiều dài phôi, độ phẳng và độ thẳng góc của mặt cắt với đường tâm của phôi.

   - Bề rộng miệng cắt lớn hay bé có liên quan đến chi phí vật liệu nhiều hay ít, nhất là đối với những kim loại quý.

   - Năng suất cắt.

Các phương pháp cắt.

Có rất nhiều phương pháp cắt phôi như: cắt đứt bằng cưa tay; cắt đứt trên máy cưa cần; cắt đứt bằng cưa đĩa, cưa đai; cắt đứt bằng bánh ma sát; cắt đứt bằng bánh mài; cắt đứt trên máy tiện; cắt đứt trên máy cắt chuyên dùng; cắt đứt bằng phương pháp cực dương cơ khí; cắt đứt bằng khí ôxy; cắt đứt bằng hồ quang v.v...

Tuy nhiên chọn phương pháp cắt sao cho phù hợp với điều kiện trang thiết bị công nghệ hiện có, đạt năng suất, chất lượng. Ở đây do sản xuất với số lượng lớn nên ta chọn phương pháp cắt phôi bằng cưa cần.

Cắt phôi bằng máy cưa cần được dùng rất phổ biến trong các nhà máy cơ khí vì nó dễ sử dụng. Một công nhân có thể đứng được nhiều máy, mạch cưa tương đối hẹp từ 1 ¸ 2,5 mm.

Tuy nhiên việc cắt phôi theo phương pháp này còn hạn chế đó là: Khi cắt phôi tròn càng vào tâm tiết diện cắt càng tăng sau đó lại giảm dần. Như vậy công suất cắt thay đổi từ min tới max rồi lại trở về min, do đó ở giai đoạn đầu và cuối máy làm việc không hết công suất.

Máy: Máy cưa vòng.

Gá: Đồ gá chuyên dùng.

Đồ gá chuyên dùng này gồm có khối V dài định vị 4 bậc tự do, bậc tự do quay quanh trục ox (quay quanh đường trục phôi) không cần khống chế. Mặt định vị trong trường hợp này là mặt phẳng. Ngoài ra còn cơ cấu tự động đạt kích thước khống chế một bậc tự do.

Kẹp chặt bằng cơ cấu khí nén piston-xi lanh.

Dao: Lưỡi cưa vòng (cưa lá).

Lưỡi cưa chuyển động được là do thân lưỡi cưa tiếp xúc với bánh đà nhờ ma sát, lưỡi cưa như một dây đai vì vậy lưỡi cưa chịu rất nhiều lực đặc biệt là lực uốn, kéo thay đổi theo chu kỳ gây ra hiện tượng đứt lưỡi cưa rất nguy hiểm cho người đứng máy vì vậy trước khi làm việc phải kiểm tra lưỡi cưa đảm bảo lưỡi cưa làm việc ổn định…

Kiểm tra: Thước cặp.

Dùng thước cặp dài hoặc thước dây để kiểm tra chiều dài phôi.

Chiều dài của phôi cần đạt: L = 280^+0,5 (mm)

Tra bảng (1-6) Tr 163, (3-6) Tr 164 [8]. Xác định được chế độ cắt

Thông số	V (m/ph)	t (mm)	S (mm/rg)
Trị số	32	1,5	0,08

 

 

Hình 2.4. Sơ đồ gia công cắt đứt phôi..

 

2.2.5.2 - Nguyên công 2: Phay 2 mặt đầu, khoan 2 lỗ tâm, taro ren M10x1,5

Máy: Máy khỏa mặt khoan tâm bán tự động MP-73M.

Đặc tính kỹ thuật của máy MP-73M:

- Đường kính phôi gia công, mm: 25 ¸ 125.

- Chiều dài chi tiết gia công, mm: 500 ¸ 1250.

- Số cấp tốc độ của trục chính dao phay: 6.

- Số vòng quay của trục chính dao phay, vg/ph: 249; 358.

- Hành trình lớn nhất của trục chính đầu phay, mm: 220.

- Lượng chạy dao của dao phay (điều chỉnh vô cấp), mm/ph: 20 ¸ 400.

......................

KẾT LUẬN

Qua quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: ’’Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo trục răng côn răng thẳng’’ đã giúp em rèn luyện kỹ năng chuyên môn, tổng hợp các kiến thức đã học trên mọi phương diện: Rèn luyện tính tự chủ và tinh thần trách nhiệm trong công việc, phát huy tính độc lập, sáng tạo và có thể tự nghiên cứu để đưa ra qui trình công nghệ chế tạo sản phẩm tối ưu nhất. Bên cạnh đó trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp em cũng học được thêm nhiều kiến thức mới phục vụ cho công việc sau này của mình.

Phần chuyên đề với nội dung: ’’Ứng dụng phần mềm Inventor tính toán thiết kế các bộ truyền bánh răng, bánh vít’’. Nhận thấy rằng, khi tính toán thiết kế thông số các bộ truyền cơ khí, đặc biêt là việc tính toán kiểm nghiệm điều kiện bền theo yêu cầu làm việc của bộ truyền ta phải dựa vào các công thức tính toán và tra bảng. Công việc này mất rất nhiều thời gian đồng thời phần nào sai lệch và bị giới hạn do tài liệu không thể trình bày hết được.

Nhờ sử dụng phần mềm Inventor việc tính toán thiết kế các bộ truyền cơ khí trở nên đơn giản, tiết kiệm thời gian và có thể thay đổi một cách dễ dàng theo ý muốn. Tuy nhiên, để hiểu rõ hơn và thấy được những ưu điểm, lợi ích khi sử dụng phần mềm mang lại và sử dụng một cách tối ưu nhất, việc hiểu các thông số cấu tạo cũng như các thông số về khả năng làm việc là một yêu cầu bắt buộc. Do đó, việc nắm được bản chất và tính toán thành thạo nhờ vào các công thức, bảng tra cũng là một điều rất quan trọng nhờ vào đó mà những người thiết kế có thể nắm vững được, tránh xảy ra những sai xót không đáng có.

Em xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo: TS. Trần Thọ, ThS. Trần Huy Tiệp cùng các Thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật công nghiệp trường ĐH LƯƠNG THẾ VINH đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.

Em xin chân thành cảm ơn!

                                   TÀI LIỆU THAM KHẢO

(1)- Hướng dẫn thiết kế đồ án CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

                        HỒ VIẾT BÌNH-PHAN MINH THANH

Xuất bản năm 2013

(2)-Giáo trình CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

                  HỒ VIẾT BÌNH-PHAN MINH THANH

Nhà xuất bản đại học quốc gia thành phố HCM

(3)-CHẾ ĐỘ CẮT GIA CÔNG CƠ KHÍ

                  NGUYỄN TRỌNG ĐÀO

                 HỒ VIẾT BÌNH

Nhà xuất bản Đà Nẵng,2001

(4)-Sổ tay CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY tập 1               

NGUYỄN ĐẮC LỘC

LÊ VĂN TIẾN

NINH ĐỨC BỐN

TRẦN XUÂN VIỆT

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật ,2010

(5)-Sổ tay CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY tập 2

NGUYỄN ĐẮC LỘC

LÊ VĂN TIẾN

NINH ĐỨC BỐN

TRẦN XUÂN VIỆT

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật

(6)-ATLAS ĐỒ GÁ

                  TRẦN VĂN ĐỊCH

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật ,2003

(7)-Sách CÔNG NGHỆ KIM LOẠI

                  NGUYỄN TÁC ÁNH

                 HOÀNG TRỌNG BÁ

(8)-Sách DUNG SAI KỸ THUẬT ĐO

      TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY. – TRẦN VĂN ĐỊCH. NXB KHKT 2000
2. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY. – ĐHSPKT 2000. –HỒ VIẾT BÌNH – NGUYỄN NGỌC ĐÀO.
3. CHẾ ĐỘ CẮT GIA CÔNG CƠ KHÍ. – NXB ĐÀ NẴNG 2001. NGUYỄN NGỌC ĐÀO – HỒ VIẾT BÌNH.
4. SỔ TAY CNCTM TẬP 1,2. NXB KHKT 2001. –NGUYỄN ĐẮC LỘC – LÊ VĂN TIẾN.
5. ĐỒ GÁ GIA CÔNG CƠ KHÍ. NXB ĐÀ NẴNG 2000. – HỒ VIẾT BÌNH – LÊ ĐĂNG HOÀNH – NGUYỄN NGỌC ĐÀO.
6. SỔ TAY VÀ ATLAS ĐỒ GÁ. – NXB KHKT 2000. –TRẦN VĂN ĐỊCH.
7. CÁC SÁCH GIÁO KHOA VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY.
8. CƠ SỞ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY. – ĐHSPKT 2002. – NGUYỄN NGỌC ĐÀO – HỒ VIẾT BÌNH – PHAN MINH THANH.

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT THÂN ĐỒ GÁ RÃNH ĐUÔI ÉN ĐHCN HÀ NỘI
1] : Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy
[2] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 (bộ 3 tập)
[3] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 (bộ 3 tập)
[4] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2 (bộ 3 tập)
[5] : Sổ tay nhiệt luyện
[6] : Công nghệ chế tạo máy tập 1
[7] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1 (bộ 7 tập)
[8] : Sổ tay công nghệ chế tạo máy toàn tập (trường ĐHBK