Đồ án công nghệ chế tạo máy thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

LỜI NÓI ĐẦU.
Cơ khí là một ngành công nghiệp nặng. Nó có nhiệm vụ là chế tạo và
sửa chữa các loại máy móc phục vụ trực tiếp cho quá trình sản xuất tạo ra
của cải vật chất cho xa hội. Cho nên việc đầu tư để phát triển ngành cơ khí
hiện đang là mối quan tâm đặc biệt của đảng và nhà nước ta.
Việc phát triển ngành cơ khí phải được tiến hành đồng trên cả hai lĩnh
vực phát triển nguồn nhân lực và các trang bị công nghệ hiện đại. Việc phát
triển nguồn nhân lực có trình độ cao đáp ứng nhu cầu xã hội là nhiệm vụ
trọng tâm của các trường đại học.
Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng
đòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến
thức cơ bản tương đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức
đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất.
Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương
trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và
các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông
nghiệp, giao thông vận tải, điện lực …
Để giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản của môn
học và giúp cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong chương trình đào
tạo , đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu
được của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy khi kết thúc môn học.
Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo
Nguyễn Trọng Bình, đến nay em đã hoàn thành xong đồ án môn học đã
được giao. Tuy nhiên do kinh nghiệm thực tế trong sản xuất còn ít ỏi, nên
trong quá trình tính toán và thiết kế vẫn chưa lường các yếu tố phát sinh khi
sản xuất, cho nên sẽ gặp phải sai sót nhất định. Cho nên em rất mong được
sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy và sự
đóng góp ý kiến của các bạn để khi làm đồ án tốt nghiệp sẽ hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn.

Hà Nội - Ngày 25 tháng 9 năm 2003

Trang 1


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

NỘI DUNG CỦA TÍNH TOÁN VÀ THUYẾT MINH.
1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết:

Theo đề bài ta phải ‘Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ
răng thẳng có m = 5 mm và Z = 24 răng với sản lượng 5000 (chi tiết/năm). Với
điều kiện sản xuất phù hợp với nền cơ khí ở Việt Nam. Có hình dạng như sau:
130h11
20H7

A
C

B

So với các cơ cấu cơ khí truyền động khác thì chuyền động bằng bánh răng
có các ưu điểm nổi bật sau:


Kích thước của cơ cấu truyền tải nhỏ gọn mà khả năng tải

lớn.

khớp êm.

Tỷ số chuyền chuyển động không thay đổi, quá trình ăn



Hiệu suất làm việc cao có thể đạt 0,97 ÷ 0,99.



Tuổi thọ cao làm việc tin cậy.

Do đó mà bánh răng là chi tiết cơ khí được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến
trong các loại máy móc khác nhau. Chúng dùng để chuyền hoặc đảo chuyển động
quay tròn cùng mômen xoắn giữa các trục (Nhờ cặp bánh răng ăn khớp với
nhau) hoặc dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến (Nhờ
bánh răng ăn khớp với thanh răng).
Do bánh răng yêu cầu gia công không có kết cấu rãnh then nên khi làm việc
bánh răng thực hiện quay tự do trên trục trơn, cho nên để bảo đảm quá trình làm
việc ổn định thì kết cấu bánh răng phải cho phép khi lắp ráp thì kết cấu lỗ của
bánh răng phải được định vị được bốn bậc tự do là rất quan trọng.
Bánh răng cần chể tạo yêu cầu được chế tạo từ thép 40X tương đương với
thép hợp kim 40Cr. Thành phần hoá học của thép 40X như sau.
C

Cr

Mn

Smax

Si

Pmax

Trang 2


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

0,40

1,00

0,7

0,35

≤0,05

0,35

Việc cho thêm hàm lượng Cr sẽ cải thiện khả năng thấm Cacbon trong khi
nhiệt luyện. Điều đó sẽ làm cho cơ tính của bánh răng đáp ứng nhu cầu làm việc
của chi tiết. Vì độ cứng tăng đồng nghĩa với tính chống mài mòn tăng sẽ làm thời
gian sử dụng bánh răng cũng tăng đáng kể.
2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết:

Ta đã biết rằng kết cấu của một chi tiết ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình
công nghệ chế tạo do đó cũng ảnh hưởng trực tiếp tới năng suất và chất lượng
của sản phẩm cùng độ bền khi làm việc. Vậy ngay từ khi thiết kế đối với bánh

răng thẳng cần chú ý tới kết cấu và hình dạng bề mặt như sau.

tự động.

Hình dạng lỗ phải thật đơn giản để tránh phải sử dụng máy


Mặt ngoài của bánh răng phải thật đơn giản, bánh răng có
tinh công nghệ cao nhất là bề mặt ngoài có dạng mặt phẳng không có
mayơ. Cố gắng tránh sử dụng bánh răng có mayơ ở cả hai phía (Giảm
năng suất khi chế tạo).

luyện.

Bề dày bánh răng phải đủ để tránh biến dạng khi nhiệt


Hình dạng và kích thước các rãnh (nếu có) phải thuận tiện
cho việc thoát dao khi gia công cơ.


Các bánh răng bậc nên có cùng một moduyl.

Căn cứ theo những nét công nghệ điển hình cần có đối với bánh răng, ta
tiến hành so sánh với kết cấu của bánh răng cần gia công nhận thì thấy rằng có
một số điểm hợp lý và bất hợp lý như sau:
Nhận thấy rằng ở cả hai phía của bánh răng đều tồn tại
phần gờ cao hơn bề mặt bên của bánh răng là 4 mm. Điều đó sã làm hạn
chế khả năng tăng năng suất khi gia công, do không thể gia công đồng
thời nhiều chi tiết trong một lần gá đặt , nếu muốn tiến hành gia công

nhiều chi tiết trong một lần gá thì ta phải sử dụng bạc đệm giữa hai bánh
răng. Điều đó làm chiều dài hành trình chạy dao khi gia công tăng làm cho
thời gian gi công cũng tăng theo. Mặt khác khi sử dụng bạc thì bề mặt
dưới của bánh răng trên tồn tại một lớp ba via kim loại do không được cắt
hết, vậy lại phát sinh thêm một nguyên công cắt ba via trong qui trình
công nghệ.


Trang 3


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

Do đường kính bánh răng là 130 mm < 150 mm nên ta có
thể không cần thiết phần rãnh B có tác dụng giảm khối lượng của bánh
răng tiết kiệm nguyên vật liệu. Tuy nhiên nếu có rãnh giảm khối lượng
trong kết cấu bánh răng thì không những ta tiết kiệm được nguyên vật liệu
mà còn được giảm chiều dài cần phải ra công ở hai mặt đầu của bánh răng
điều đó sẽ làm thời gian gia công giảm đồng thời năng suất chế tạo cũng
tăng theo. Hơn nữa trong một số trường hợp khi làm việc đòi hỏi bánh
răng quay nhanh và đổi chiều đột ngột thì việc làm giảm khối là rất quan
trọng. Do vậy trong kết cấu bánh răng có rãnh giảm khối lượng là hoàn
toàn hợp lý.


Do đó ta có 3 phương án sử đổi kết cấu như sau:

Ph­ ¬ng­¸n­1

Ph­ ¬ng­¸n­2

Ph­ ¬ng­¸n­3

Trong cả ba phương án trên thì mỗi phương án đều có ưu điểm và nhược
điểm nhất định. Tuy nhiên phương án 2 là phù hợp hơn cả vì nó khống những
đáp ứng việc sử dụng tiết kiệm nguyên vật liệu được đồng thời giúp cho quá trình
gia công có năng suất cao.
3. Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm.

Nhận thấy rằng trong kết cấu của bánh răng ta cần chế tạo không có rãnh
lắp then truyền mômen xoắn. Do đó trong quá trình làm việc bánh răng sẽ là chi
tiết chung gian, có nhiệm vụ chuyền chuyển động từ trục này tới trục khác một
Trang 4


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

cách gián tiếp. Vậy để đảm bảo rằng bánh răng ta chế tạo hoàn thành tốt nhiệm
vụ của nó thì khi chế tạo ta phải chú ý tới các yêu cầu kỹ thuật sau:
Độ đảo không đồng tâm giữa mặt lỗ và đường tròn cơ sở là



0,05 mm.


Độ vuông góc của mặt đầu với tâm lỗ không quá 0,03 mm.



Sau nhiệt luyện đạt độ cứng 55 ÷ 60 HRC. Độ sâu khi thấm

C là 1÷ 2mm.
Còn các yêu khác được thể hiện trên bản vẽ chế tạo.



Trong các yêu cầu kỹ thuật nói trên thì hai yêu cầu trên cùng là quan trọng
nhất. Vì nó ảnh hưởng một cách trực tiếp tới khả năng làm việc của các bánh
răng trong quá trình chuyển động. Nhận thấy rằng với các yêu cầu như vậy thì
kết cấu bánh răng như sau hoàn toàn đáp ứng được các điều kiện kỹ thuật đã đặt
ra.

l

32

20

d

Kết cấu như trên cho phép khi làm việc bánh răng khống chế
đủ 4 bậc tự do (l/d = 30/20 >1,2), đồng thời kết cấu này cho phép ta khi
gia công răng thì ta có thể gia công nhiều bánh răng cùng một lúc làm cho
năng suất chế tạo tăng rút ngắn thời gian gia công, hạ giá thành chế tạo
sản phẩm.


Sau khi gia công cơ xong ta tiện hành thấm Cacbon cũng đạt
độ cứng HRC 60 ÷ 62 đảm bảo tính chống mài mòn cho bánh răng trong

quá trình làm việc.


4. Xác định dạng sản xuất.

Để việc sản xuất đạt hiệu quả kinh tế cao nhất trong khi sản phẩm chế tạo ra
vẫn đáp ứng được các yêu câu đã đặt ra đối với sản phẩm. Ta phải căn cứ vào sản
lượng chi tiết cần chế tạo hàng năm và khối lượng của mỗi sản phẩm để quyết
định dạng sản xuất từ đó ta có hình thức tổ chức quản lý sản xuất và đường lối
công nghệ hợp lý nhất hợp lý. Có như vậy hiệu quả kinh tế mới cao.
Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức sau đây:

Trang 5


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

N = N1.m.[1 + (β+a)/100] = 5000.1.(1 + 10%) = 5500 (Chi tiết).
Trong đó: - N : Số chi tiết được sản xuất trong một năm;
- N1 : Số sản phẩm (số máy) được sản xuất trong một năm;
- m : Số chi tiết trong một sản phẩm;
- b : Số chi tiết được chế tạo thêm để dự trữ (5% đến 7%)
- a : Số chi tiết hỏng do chế tạo phôi (3% đến 6%)
Trọng lượng của chi tiết được xác định theo công thức:
Q = V.γ = 0,35.7,852 = 2,75 (Kg).
Trong đó: - V: Thể tích của chi tiết cần gia công.
- g : Trọng lượng riêng của vật liệu. g thép =7,852 (Kg/dm3).
Ở đây ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp dập nóng khi đó
hình dạng (sơ bộ) của phôi trước khi gia công có hình dạng như sau (Trang sau):

V1

60

V3

32

12

V2

19
40
Do đó thể tích của phôi được xác đinh như sau:
V = V1 + V2 + V3 ≈ 0,35 (dm3).
Vì : V1 = 3,14.32.(652 – 402).10-6 = 0,26376 (dm3)
V2 = 3,14.12.(402 – 192).10-6 = 0,04669 (dm3)
V3 = 3,14.32.192.10-6 = 0,03627 (dm3)
Căn cứ vào Q và N vừa tính toán được ta tra Bảng 2 (Trang 13 - Quyển 3).
Ta có dạng sản suất là hàng loạt lớn.
5. Chọn phương pháp chế tạo phôi:

Ta biết rằng để đạt hiệu quả kinh tế cao thì qui trình công nghệ và công tác
tổ chức sản xuất phải lựa chọn phải thật hợp lý. Có như vậy thì năng suất gia
Trang 6


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

công mới tăng, rút ngắn tối đa thời gian cần thiết để gia công xong lô sản phẩm
để kịp giao hàng. Để làm được điều đó thì ngay từ quá trình chọn phôi cùng
phương pháp để chế tạo phôi liệu ta cũng phải căn cứ vào dạng sản suất để chọn
lựa. Đối với việc sản suất bánh răng bằng thép ở dạng sản xuất hàng loạt lớn thì
có hai phương chế tạo phôi liệu phù hợp đó là:


Đúc trong khuôn cát.

Rèn và dập nóng tạo phôi có hình dạng gần giống với chi
tiết cần gia công.


Trong hai phương pháp chế tạo trên thì phương pháp dập nóng thích hợp
hơn. So sánh hai phương pháp chế tạo phôi thì nhận thấy rằng phôi chế tạo bằng
phương pháp rèn dập có cơ tính cao hơn, còn phôi đúc do tính thiên tích và rỗ khí
sẽ làm cơ tính không đồng đều ảnh hưởng tới chất lượng làm việc của bánh răng.
Qui trình công nghệ để chế tạo phôi như sau:
Chọn phôi ban đầu: Do bánh răng được chế tạo có kích
thước φ120mm.. Trước khi rèn và dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim
loại, cắt bỏ thép thanh tiết diện tròn ra từng phần nhỏ có kích thước phù
hợp với bánh răng cần gia công, quá trình cắt đó được thực hiện trên máy
cưa cần.




Tiến hành dập trong khuân kín nhiều lần.



Lần cuối cùng dập trong khuân kín thành có góc nghiêng 30.



Tiến hành ủ bán sản phẩm sau quá trình dập để làm mềm

phôi dập.


Cắt bavia ở phôi dập.

Hình dạng sơ bộ của phôi như sau:
Ø124+0,5
Ø80

34+0,5

3°

Ø38

3°

Trang 7


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng
6. Trình tự gia công cho chi tiết.

6.1. Xác định đường nối công nghệ.
Đối với dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối thì qui trình công nghệ
được xây dựng theo nguyên tắc phân tán nguyên công kết hợp với việc sử dụng
các máy chuyên dùng để gia công. Theo phương pháp đó thì qui trình công nghệ
được chia ra thành các nguyên công đơn giản. Khi đó trên mỗi máy thực hiện
một bước gia công nhất địch và sử dụng đồ gá chuyên dùng. Tuy nhiên để thích
hợp với điều kiện sản xuất trong nước ta hiên nay thì trong quá trình thiết kế qui
trình công nghệ gia công chi tiết, ta cần xem xét thêm phương pháp tập trung
nguyên công kết hợp với việc sử dụng các máy vạn năng cùng với đồ gá thiết kế
thêm để nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất.
6.2. Chọn phương pháp gia công.
Do yêu cầu khi làm việc mà một số bề mặt của bánh răng có những yêu cầu
về độ bóng và độ chính xác kích thước nhất định. Chính điều này quyết định tới
phương pháp gia công chi tiết:
Bề mặt lỗ φ20H7 có độ bóng Ra = 1,6 mm (∇6 ÷ ∇7). Cho
nên nguyên công để gia công lỗ lần cuối là mài tinh.


Bề mặt răng có độ bóng Ra = 1,25 mm (∇7 ÷ ∇8). Cho nên
nguyên công gia công bề mặt răng lần cuối là mài răng (∇8).


6.3. Lập tiến trình công nghệ:
Trình tự các nguyên công có thể dùng để gia công bánh răng như sau;
Th

Phương án 1.

Phương án 2.

1

Tiến hành dập thể tích.

Tiến hành dập thể tích.

2

Tiến hành nhiệt luyện.

Tiến hành nhiệt luyện.

3

Gia công cơ tạo mặt chuẩn.

Gia công cơ tạo chuẩn.

4

Khoả mặt đầu, khoan, tiện

Khoả mặt đầu và khoan lỗ.

ứ tự

lỗ.
5

Tiện

φ130h11.

mặt

tròn

xoay

6

Khoan 4 lỗ φ8.

7

Gia công biên dạng răng.

Khoét vát mép và dao lỗ
φ20H7.
Tiện
φ130h11.

mặt

tròn

xoay

Khoan 4 lỗ φ8.

Trang 8

Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

8

Thực hiện nhiệt luyện bánh

Gia công biên dạng răng.

Mài tinh lỗ đạt φ20H7.

Thực hiện nhiệt luyện bánh

răng.
9
10

răng.

Mài biên dạng răng.

Tiến hành mài biên dạng
răng.

11
12

Mài tinh lỗ φ20H7.

Tiến hành kiểm tra sản
phẩm..

Tiến hành kiểm tra sản
phẩm.

Trong hai phương án trên ta nhận thấy rằng phương án 1 là phương án có
tính công nghệ nhất. Nó cho phép chế tạo ra sản phẩm có chất lượng đồng đều
và chính xác cao hơn, do đã sử dụng chuẩn tính thống nhất trong quá trình gia
công.
Để gia công khoả mặt đầu và khoan lỗ φ20 trên máy tiện có sử dụng mân
cặp 3 chấu làm đồ gá, ta cần hạn chế được ít nhất 5 bậc tự do. Trong khi bề mặt
tròn xoay ngoài chỉ có khả năng khống chế được 2 bậc tự do (l/d = 32/120 <1), do
đó ta phải sử dụng thêm bề mặt đầu để hạn chế thêm 3 bậc tự do nữa. Thế nhưng
do phôi được chế tạo bằng phương pháp dập nóng nên không thể tránh được việc
trên bề mặt phôi vẫn tồn tại bavia hoặc nhấp nhô bề mặt đồng, thời vị trí tương
quan giữa các bề mặt lại không đảm bảo chính xác. Cho nên không thể bảo đảm
rằng trong quá trình kẹp chặt phôi không bị xô lệch khỏi vị trí định vị sẽ làm cho
chất lượng gia công không bảo đảm. Do đó trước quá trình gia công cơ ta phải
tiến hành nguyên công tạo chuẩn để bắt đầu gia công cơ.
6.4. Thiết kế các nguyên công.
6.4.1. Nguyên công 1: Tiến hành chế tạo phôi:
Tham khảo lại phần chọn phương pháp chế tạo phôi.
6.4.2. Nguyên công 2: Tiến hành nhiệt luyện phôi:
Do trong quá trình dập nóng phôi để tạo ra hình dáng ban đầu cho phôi
trước khi tiến hnàh gia công cắt gọt tạo ra chi tiết. Dưới tác dụng của nhiệt độ và
tải trọng dùng để gây biến dạng cơ học đã làm cho phôi tạo ra có bề mặt bị biến
cứng và cơ tính không đồng đều do hiện tượng tập trung ứng suất gây ra. Do đó
nếu tiến hành gia công ngay thì lưỡi cắt sẽ chóng bị mòn có thể mẻ hoặc gẫy làm

Trang 9


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

quá trình gia công cơ gặp nhiều khố khăn, chất lượng bề mặt lại không ổn định.
Vì quá trình cắt diễn ra không đồng đều. Vậy trước khi gia công cơ ta phải tiến
hành nhiệt luyện để làm mền loại bỏ lớp kim loại biến cứng tăng khả năng cắt
gọt của phôi.
6.4.3. Nguyên công 3: Gia công tạo chuẩn thô sơ bộ:
- Sơ đồ định vị (Hình 1):
- Định vị: Chi tiết gia công được định vị trên mâm
cặp ba chấu tự định tâm, mặt đầu B hạn chế 3 bậc tự do
nhờ định vị bằng mặt phẳng còn bề mặt tròn xoay C hạn
chế 2 bậc tự do nhờ ba chấu kẹp. Như vậy ta đã khống
chế được 5 bậc tự do cho chi tiết.

n

B

- Kẹp chặt: Sau khi chi tiết đã được định vị trên
mâm cặp ba chấu ta ta tiến hành xiết mâm cặp để tạo lực
kẹp cần thiết. Phương của lực kẹp chặt vuông góc với bề
mặt tròn xoay φ130mm. Sau khi chi tiết được kẹp cố định
ta tiến hành gia công theo các bước sau:


Tiện thô bề mặt C.



Tiện thô bề mặt A.

A
C

W

S1

S2

H×nh­1

- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy tiện vạn năng T620
của Liên Xô công suất của động cơ là 7,5 kW.
- Chọn dao: Dùng mảnh kim loại làm lưới cắt là T15K6, còn thông số hình
học của lưỡi cắt như sau: ϕ = 300; γ = 00 ; λ = 00; r = 0,5 mm.
- Lương dư gia công: - Gia công bề mặt A: t = 1 mm.
- Gia công một phần bề mặt C: t = 1 mm.
- Chế độ cắt: Ta có t = 1 mm, S = 1 (mm/vg).
Khi đó tốc độ cắt xác định theo công thức:



V=

CV
.k v

T .t x .S y
m

(m/ph).

Trong đó: - Các hệ số Cv và các số mũ m, x, y được xác định theo Bảng 517 (Trang 14-Quyển2). Đối với dao tiện sử dụng mảnh hợp kim T15K6 làm lưỡi
cắt thực hiện chạy dao S = 1 > 0,7 ta có: Cv = 340, m = 0,2; x = 0,15; y = 0,35.
- T là trị số trung bình tuổi bên của dao T = 30 ÷ 60 (phút).
- kv là hệ số hiệu chỉnh chung cho tốc độ: kv = kMV.knv.kuv.

Trang 10


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

kMV là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công cho trong
Bảng 5-1 ÷ 5-4 (Quyên 2) đối với thép ta có.

kMV =

 750 

k n .
σ
 B 

nv

=

 750 
1.

 750 

1

=1

Ở đây: - σb : Giới hạn bền của vật liệu, σb = 750 Mpa.
- Kn là hệ số điều chỉnh ∈ vào nhóm thép theo tính gia công, kn = 1.
- nv là số mũ cho trong Bảng 5-2: nv = 1.
- knv là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi: knv = 0,8.
- kuv- hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: kuv = 1.
Tra bảng 5-5 ⇒ knv còn bảng 5-6 ⇒ kuv
Vậy kv = kMV.knv.kuv = 1.0,8.1 = 0,8.
Tiến hành thay các giá trị m,x,y,CV,kv vào công thức ta xác định được V:
V=

CV
350
.
k
=
.0,8 =
v
T m .t x .S y
450,2.10,15.10,35

127 (m/ph).

Khi đó tốc đô quay của trục chính sẽ được xác định như sau:

n tt =

1000.V 1000.127
=
= 306(vg / ph )
π.D
3,14.132

Vậy ta chọn tốc độ quay của trục chính khi gia công là: n gc = 300 (vg/ph).
Khi đó vận tốc cắt thực tế khi gia công sẽ là: V = n.p.D/1000 = 124,34 m/ph
Khi đó công suất cắt của máy được tính như sau:
N = Pz.V/1020.60 (kW).
Ở đây lực cắt Pz được xác định bởi công thức như sau:
Pz = 10.Cp.tx. Sy. Vn. kp (N) (*).
Với dao sử dụng mảnh hợp kim T15K6 làm lưới cắt, còn thông số hình học
của lưỡi cắt như sau: ϕ = 300; γ = 100 ; λ = 00; r = 0,5 mm. Ta tiến hành tra bảng
5-22 và 5-23 để xác định các hằng số để xác định Pz như sau:
k

kγp

Kλp

krp

Cp

x

y

n

1

1,

1,

1,

30

1,

0,

-

ϕp

,08

0

0

0

0

0

75

0,15

Còn chế độ cắt: t = 1 mm; S = 1(mm/vg) ;V = 124,34
Trang 11


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

Thay các giá trị vào công thức (*) ta có:
Pz= 10.Cp.tx. Sy. Vn. kp = 10.300.11.0,50,75.113,04-0.15.1,08.1.1.1 = 1354(N).
Vậy công suất cắt được xác định như sau:
N = 1345.124,34/1020.60 = 2,754(kW) < Nmáy.η = 7,5.0,8 = 6 (kW).
Như vậy máy đủ công suất để cắt được hết lượng dư kim loại theo yêu cầu
của quá trình gia công cơ.
6.4.4. Nguyên công 4: Gia công mặt đầu còn lại, khoan lỗ và
tiện lỗ trong.
- Sơ đồ định vị (Hình 2):
- Định vị: Chi tiết gia công được định vị trên
mâm cặp ba chấu tự định tâm, mặt đầu B hạn chế 3
bậc tự do nhờ định vị bằng mặt phẳng còn bề mặt tròn
xoay C hạn chế 2 bậc tự do nhờ ba chấu kẹp. Như vậy
ta đã khống chế được 5 bậc tự do cho chi tiết.

S2

n

S3

A

- Kẹp chặt: Sau khi tiến hành định vị trên mâm
cặp ba chấu ta sử dụng luôn mâm cặp để kẹp tạo lực
kẹp chặt. Phương của lực kẹp chặt vuồn góc với bề
mặt tròn xoay φ120mm. Sau đó ta tiến hành các bước
gia công theo thư tự sau:

B

S1

H×nh­2



Tiện khoả mặt đầu B.



Khoan lỗ φ18 mm.



Tiện tinh từ φ18 lên φ19,8 mm đạt độ bóng ∇7.



Tiện vát mép lỗ φ19,8 mm.

- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy tiện vạn năng T620
của Liên Xô công suất của động cơ là 7,5 kW.
- Chọn dao: + Dùng dao tiện có gắn mảng hợp kim T15K6.
+ Dùng mũi khoan thép gió để khoan lỗ φ18 mm.
+ Dùng dao tiện có gắn mảng hợp kim T15K6 để tiện tinh lỗ.
- Lương dư gia công: + Tiện bề mặt B: t = 1 mm.
+ Gia công khoan lỗ φ18 mm: t = 9 mm.
+ Tiện tinh lỗ φ18 mm: t = 0,9 mm.
+ Tiện vát mép lỗ φ19,6 mm.
Trang 12


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

- Chế độ cắt khi gia công cơ đối với mỗi bước nguyên công được xác định
bằng cách tra các bảng tương ứng với mỗi phương pháp ta cần gia công như sau:
Đối với bước gia công tiện mặt đầu B: Tra bảng 5-72 (Trang
64-Quyển 2) ta có t = 1mm; Sdọc = 0,34 (mm/vg) ; n = 235 (vg/ph).


Đối với bước gia công khoan lỗ φ18 mm: Tra bảng 5-58
(Trang 84-Quyển 2) ta có t = 9mm; S = 0,36 (mm/vg) ; V = 30.1 = 15
(m/ph).


n tt =

1000.V 1000.15
=
= 265(vg / ph )
π.D
3,14.18

Chọn tốc độ quay của trục chính khi khoan là n tc = 235 (vg/ph). Khi đó vận
tốc khi gia công là: V = ntc.p.D/1000 = 14,98 (m/ph).
Đối với bước gia công tiện lỗ: Tra bảng 5-62 (Trang 54Quyển 2) khi sử dụng dao tiện có r = 2mm gia công đạt độ bóng bề mặt
Ra = 2,5 ta đã có t = 0,9 mm, S = 0,14 (mm/vg) và V = 40 (m/ph).


Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính như sau:

n tt =

1000.V 1000.40
=
= 649,9(vg / ph )
π.D
3,14.19,6

Chọn tốc độ quay của trục chính khi cắt là ntc = 600 (vg/ph). Khi đó vận tốc
khi gia công là: V = ntc.p.D/1000 = 36,93 (m/ph).
Đối với nguyên công vát mép lỗ: Thực hiện bằng tay, tốc độ
cắt như bước gia công tiện trong.


6.4.5. Nguyên công 5: Tiến hành gia
công bề mặt ngoài tròn xoay của phôi.
- Sơ đồ định vị (Hình 3):
- Định vị: Do lúc này trên chi tiết hầu hết các bề
mặt đã được gia công tinh đặc biệt là bề mặt lỗ φ19,6H7.
Cho nên ta tiến hành lắp chi tiết lên trục gá có vai, khi đó
chi tiết được định vị 1 bậc tự do nhờ mặt đầu B tiếp xúc
với vai trục còn 4 bậc tự do còn lại được định vị nhờ trụ
S3
dài lắp vào lỗ φ19,6H7.

n

S1
H×nh­3

S2

Trang 13


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

- Kẹp chặt: Để cố định chi tiết trên trục gá ta sư dụng mối ghép ren để tạo
lực kẹp chặt dữ chi tiết cố định trên trục khi gia công. Sau khi kẹp chặt chi tiết ta
tiến hành gia công theo các bước sau:


Tiện thô toàn bộ bề mặt tròn xoay để đạt kích thước φ131+0,4



Tiện tinh bề mặt tròn xoay φ130-0,25 mm.



Tiến hành vát mép 450 ở cả hai bên của phôi.

mm.

- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy tiện vạn năng T620
của Liên Xô công suất của động cơ là 7,5 kW.
- Chọn dao: Dùng dao tiện có gắn mảng hợp kim T15K6.
- Lương dư gia công: + Tiện thô bề mặt C: t = 1,5 mm.
+ Tiện tinh bề mặt C: t = 0,5 mm để đạt ∇7 ÷∇8.
- Chế độ cắt khi gia công cơ đối với mỗi bước nguyên công như sau:
Đối với bước gia công tiện thô bề mặt φ120mm: Tra bảng
5-60 và 5-63 (Trang 52 và 55- Quyển 2) ta đã có t = 1,5 mm, S = 0,26
(mm/vg), V = 106 (m/ph). Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính như sau:


n tt =

1000.V 1000.106
=
= 259(vg / ph )
π.D
3,14.131

Chọn tốc độ quay của trục chính khi cắt là ntc = 235 (vg/ph). Khi đó vận tốc
khi gia công là: V = ntc.p.D/1000 = 96,66 (m/ph).
Đối với bước gia công tiện tinh bề mặt φ120mm: Tra bảng
5-62 (Trang 54- Quyển 2) khi sử dụng dao tiện có r = 2mm gia công đạt
độ bóng bề mặt Ra = 1,25 ta đã có t = 0,5 mm, S = 0,17 (mm/vg) và V =
110 (m/ph).


Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính như sau:

n tt =

1000.V 1000.100
=
= 244,98(vg / ph )
π.D
3,14.130

Chọn tốc độ quay của trục chính khi cắt là ntc = 235 (vg/ph). Khi đó vận tốc
khi gia công là: V = ntc.p.D/1000 = 95,93 (m/ph).
Đối với nguyên công vát chi tiết: Ta thực hiện chạy dao
bằng tay, tốc độ cắt như nguyên công tiện tinh.


Trang 14


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

6.4.6. Nguyên công 6: Khoang 4 lỗ φ8 mm.

- Sơ đồ định vị (Hình 4) trang sau:
S

n

H×nh­4

- Định vị: Tiến hành định vị trên đồ gá chuyên dùng, mặt đầu B hạn chế
được 3 bậc tự do còn lỗ φ20H7 hạn chế được 2 bậc tự do nhờ lần lượt sử dụng
phiến tỳ phẳng dạng đĩa và một chốt trụ ngắn có đường kính φ19,6h7.
- Kẹp chặt: Để cố định chi tiết trên đồ gá ta sử dụng mối ghép ren để tạo lực
kẹp chặt dữ chi tiết cố định trên trục khi gia công. Sau khi chi tiết được kẹp chặt
ta tiến hành gia công 4 lỗ φ8mm trên máy khoan. Để tăng năng suất gia công
trong đồ gá ta lắp phiến dẫn có 4 bạc dẫn hướng tương ứng với 4 vị trí cần
khoan.
- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy khoan cần K125 của
Liên Xô công suất của động cơ 2,8 kw còn hiệu suất η = 0,8.
- Chọn dao: Dùng mũi khoan thép gió để khoan lỗ φ8 mm.
- Lương dư gia công: Gia công khoan lỗ φ10 mm: t = 4 mm.
- Chế độ cắt: t = 4mm, n = 1008 (vg/ph) còn S = 0,17 (mm/vg)
(Tính toan cụ thể ở phần tính chế độ cắt cho một nguyên công)

6.4.7. Nguyên công 7: Gia công biên dạng của bánh răng.
- Sơ đồ định vị (Hình 5):

Trang 15


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

S

n2

H×nh­5
n1

- Định vị: Để định vị ví trí chi tiết trong quá trình gia công ta sử dụng trục
bậc để gá chi tiết gia công lên đó. Khi đó phôi hạn chế được 5 bậc tự do nhờ sử
dụng vai trục và bề mặt trụ dài. Việc định vị như vậy giúp ta có thể gá được
nhiều chi tiết trong một lần gia công nhờ đó năng suất gia công tăng nâng cao
hiệu suất của quá trình gia công.
- Kẹp chặt: Để cố định chi tiết trên đồ gá ta sử dụng mối ghép ren để tạo lực
kẹp chặt giữ chi tiết cố định trên trục khi gia công. Sau khi chi tiết được kẹp chặt
ta tiến hành gia công biên dạng răng bằng dao phay lăn răng chuyên dùng.
Chú ý trong quá trình gia công ta phải tiến hành gá dao nghiêng so với trục
của vật gia công một góc đúng bằng góc nâng của đường xoắn vít trên trục chia
của dao.
- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy phay lăn răng 5324
của Liên Xô. Công suất động cơ của máy mài là 2,8 kW còn hiệu suất η = 0,7.
- Chọn dao: Sử dụng dao phay lăn răng bằng thép gió: D = 112 mm .
- Chế độ cắt: Do bánh răng cần chế tạo có m = 5 mm nhưng độ chính xác
sau khi gia công yêu cầu đạt cập chính xác cấp 8. Cho nên khi chế tạo ta tiến
hành gia công trực tiếp biên dạng răng bằng dao phay trục vít một đầu mối. Mặt
khác để gia công được hết toàn bộ bề mặt các răng thì trong quá trình cắt dao
thực hiện hai chuyển động quay tròn và tịnh tiến dọc theo trục của phôi để cắt bề
rộng của bánh răng, còn phôi thức hiện chuyển động quay tròn để dao cắt hết
toàn bộ các răng có trên bánh răng.Vậy thống số điều chỉnh máy khi cắt răng như
sau.

Trang 16


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

Đối với dao: Lượng chạy dao sau khi chi tiết quay được 1
vòng S0 = 1,25 (mm/vg) còn tốc độ cắt V = 36 (m/ph).


Quy đổi ra tốc độ quay của trục chính mang dao:
n tt =

1000.V 1000.36
=
= 102,37(vg / ph )
π.D
3,14.112

Chọn tốc độ quay của trục chính khi cắt là n tc = 96 (vg/ph). Khi đó vận tốc
khi gia công là: Vthô = ntc.p.D/1000 = 33,76 (m/ph)


Đối với phôi: Tốc độ quay của phôi được xác định bởi công

thức.
ϖd nd Zc
=
=
ϖc nc Zd

nc =

⇒

n d .Z d
Zc

(vg/ph)

Trong đó: - wd,nd,Zd : Tốc độ góc, số vòng quay, số răng của dao.
- wc,nc,Zc : Tốc độ góc, số vòng quay, số răng của bánh răng.
Vậy tốc độ quay của chi tiết khi gia công là:
n .Z
96.1 96
nc = d d =
=
Zc
22 22
(vg/ph).
Để tạo ra tốc độ quay của phôi chuyển động của dao cắt đẻ chế tạo ra chi
tiết có biên dạng răng đạt yêu cầu, ta sử dụng các cặp bánh răng thay thế phù hợp
để tạo ra tỉ số truyền phù hợp.
6.4.8. Nguyên công 8: Tiến hành nhiện luyện bánh răng.
Để bánh răng có độ cứng đạt 55 ÷ 60 HRC . Ta tiện hành nhiệt luyện thấm
Cacbon, đối với thép 40Cr thì độ cứng bề mặt sau khi thấm Cacbon là 60 ÷ 62
HRC. Tuy nhiên sau quá trình nhiệt luyện thì độ chính xác của chi tiết giảm đi
một cấp còn độ nhám bề mặt tăng 1 tới 2 cấp. Do đó ta phải tiến hành thêm
nguyên công mài lại các bề mặt làm việc của bánh răng để đạt độ bóng yêu cầu.
6.4.9. Nguyên công 9: Tiến hành mài bóng hai bề mặt răng.
Sau quá trình nhiệt luyện để tăng độ cứng cho chi tiết, chi tiết sẽ bị biến

dạng nhiệt làm giảm cấp chính xác và độ bóng bề mặt của chi tiết tăng, cho nên
để đảm bảo bề mặt răng có Ra = 1,25 mm thì chi tiết phải được mài lại biên dạng
răng. Nhưng do để bài yêu cầu thiết kế qui trình công nghệ phù hợp với điều kiện

Trang 17


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

gia công trong nước. Cho nên nguyên công này có thể bỏ qua, vì hiện tại trong
nước chưa có mái bài biên dạng răng chuyên dùng. (Hình 6)

n

L

S

H×nh­6

6.4.10. Nguyên công 10: Tiến hành mài lỗ đạt φ20H7 sau khi
nhiệt luyện.
- Sơ đồ định vị (Hình 7):

1,6

15

n2
S2

20

S1

Ø12.5

n1

- Định vị: Ta sử dụng mặt đầu bánh răng để hạn chế 3 bậc tự do nhờ mặt
đầu mâm cặp còn 2 bậc tự do còn lại ta sử dụng bề mặt mâm cặp kẹp vào bề mặt
biên dạng răng gián tiếp qua hai viên bi đũa có đường kính d được chọn theo gia
trị m (d = p.m/2 = 7,85 mm. Chọn d = 8 mm )
- Kẹp chặt: Sử dụng mâm cặp ba chấu tự định tâm để tạo lực kẹp chắt cần
thiết giữ cố định chi tiết khi gia công.

Trang 18


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

- Chọn máy gia công: Chi tiết được gia công trên máy mài tròn trong
3A227 của Liên Xô. Công suất động cơ của máy mài là 3 kW
- Dụng cụ cắt: Đá mái có đường kính D = 12,5 mm.
- Lương dư gia công: Mài lỗ φ20H7 sau nhiệt luyện : h = 0,1 mm.
- Chế độ cắt: Xác định theo bảng 5-207 (Trang 184 và 185-Quyển 2) ta có:
Lượng chạy dao dọc lấy theo chiều dày đá sau một vòng quay chi tiết:S
=0,5
Lượng chạy dao ngang sau một hành chình kép của bàn máy:Sn= 0,0045mm
Tốc độ của chi tiết Vct = 30 (vg/ph).

n ct =
⇒

1000.V 1000.30
=
= 477,70(vg / ph )
π.D
3,14.20

Căn cứ vào khả năng vận hành của máy ta chọn ngc = 475(vg/ph).
Khi đó vận tốc mài: V = ngc.p.D/1000 = 29,83 (m/ph).
6.4.11. Nguyên công 11: Tiến hành kiểm tra chất lượng của
bánh răng.
Sơ đồ kiểm tra chất lượng sản phẩm.

Hình a: Sơ đồ đo độ vuông góc giữa mặt đầu với mặt lỗ φ20.
Hình b: Sơ đồ đo độ đảo hướng kính của bánh răng.

Trang 19


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

Ở đây ta chỉ nên ra hai sơ đồ điển hình dùng để kiểm tra xem bánh răng có
đạt các yêu cầu kỹ thuật hay không.
7. Tính lượng dư cho mỗi bề mặt gia công.

Nhận thấy rằng để từ phôi dập nóng trở thành bánh răng có thể làm việc
được thì ta phải tiến hành gia công cơ để bóc đi một lượng kim loại nhất định ở
một số bề mặt nhất định. Lượng kim loại bị bóc đi để tạo sản phẩm hoàn thiện

chính là lượng dư gia công. Việc xác định chính xác lượng dư kim loại về trị số
và dung sai sẽ góp phần bảo đảm hiệu quả kinh tế của quá trình gia công.
Đối với chi tiết bánh răng ta phải tiến hành gia công cơ tại cả bốn bề mặt
sau: Hai mặt đầu cùng hai mặt tròn xoay. Tuy nhiên trong bốn bề mặt phải gia
công thì chỉ có hai bề mặt trong xoay là phải đạt độ chính xác và độ bóng nhất
định. Do thời gian có hạn cho nên trong các bề mặt cần gia công đó ta chỉ cần
tính lượng dư kim loại cho một bề mặt còn các bề mặt khác ta tiến hành tra bảng
trong sổ tay công nghê chế tạo máy. Ở đây ta chọn bề mặt tròn xoay φ130-0,25mm
độ nhẵn bóng Ra = 1,25 mm để xác định lượng kim loại cần cắt bỏ.
7.1. Xác định lượng dư khi gia công bề mặt φ130h11 (Ra =
1,25 mm).
Đối với mặt tròn xoay ngoài cùng thi lượng kim loại dư được xác đinh:
2.Z0 = ΣZi = dph - dct.
Trong đó: - Z0 : tổng lượng dư kim loại cần loại bỏ qua mọi nguyên công.
- dph : Kích thước đường kính phôi.
- dct : Kích thước đường kính chi tiết.
Để gia công được φ130-0,25mm; Ra = 1,25 mm ta phải trải qua hai bước gia
công sau: Tiện thô, tiện tinh (Các bước nguyên công này đều được thực hiện
trong một lần gá), cho sai số gá đặt giữa các bước gia công ε = εch = 0,5.Smax. Do
mối ghép giữa bánh răng với trục gá là mối ghép trung gian φ19,6H7/h7 cho nên
độ hở lớn nhất của mối ghép được xác định như sau:

Lỗ φ19,6H7

ES = 21µm

EI = 0µm

; Trục φ20h7

es = 0µm

ei = −21µm

⇒

S max = 21 − ( −21) = 42µm

S min = 0 − 0 = 0µm

Vậy Smax = 42 mm ⇒ ε = εch = 0,5.Smax = 21 mm.
Tuy nhiên do mỗi bước gia công cơ học lại đạt những độ chính xác và độ
bóng nhất định và không hề cố định. Cho nên lượng dư cần thiết cho một bề mặt

Trang 20


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

là một giá trị nằm trong khoản giá trị xác định. Do đó ta phải đi xác định lượng
dư lớn nhất Zmax, lượng dư lớn nhất Z min và lượng dư danh nghĩa Z i cho một bề
mặt được xác định như sau:
7.1.1. Xác định lượng dư nhỏ nhất Zmin.
Đối với mặt tròn xoay ngoài thì Zmin được xác định như sau:

[( R

Z

+ h ) i −1 + ∆2Σi −1 + ε 1

]

2.Zmin = 2
.
Trong đó: - RZi-1 : Chiều cao nhấp nhô tế vi do bước công nghệ sát trước để lại.
- hi-1 : Chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do bước công nghệ sát trước để
lại
- ∆Σi-1: Tổng sai lệch về vị trí không gian do bước công nghệ sát trước
để lại.
- εi : Sai số gá đặt chi tiết ở bước công nghệ đang thực hiện.
Do tính chất in dập các sai sô sau mỗi bước gia công cơ. Cho nên sai số vị
trí không gian cũng có thể được xác định gần đúng bởi công thức: ∆ci = Kchx. ∆ph.
(Kchx: Hệ số chính xác ứng với mỗi bước nguyên công).
Tra bảng 3.88 (Trang 245 - Quyển 1) ta có đối với tiện thô: K = 0,06 còn
tiện thô: K = 0,04.
*) Do phôi là phôi dập tra bảng 3.71 (Trang 218-Quyển 1) thì đối với phôi
có khối lượng ∈ (0,25 ÷ 4) kg ta có RZ0 = 160mm và h0 = 200mm.
Ở đây ∆Σ gồm có sai số về độ cong vênh và độ lệch tâm của phôi khi được
tạo lên từ hai nửa khuôn khác nhau. Do đó sai lệch vị trí không gian tổng cộng
được xác định theo công thức sau:

∆2Σcv + ∆2Σlt

∆Σ =

Giá trị cong vênh ∆Σcv của lỗ được tính theo cả hai phương hướng kính và
hướng trục như sau:
∆Σcv =

( ∆ .d )
k

2

+ ( ∆ k .l ) =
2

( 0,3.130 )

2

+ ( 0,3.100)

2

= 49 µm.

Trong đó: - ∆k = 0,3(mm/mm) theo bảng 15 (Trang 43-Quyển 3)
- l,d là chiều dài của trục gá và đường kính bề mặt gia công.
Giá trị lệch tâm khi dập ∆Σlt lấy theo bảng 16 (Trang 13-Quyển 3) ta có ∆Σlt
= 0,8 mm = 800µm.

Trang 21


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

492 +8002

⇒ ∆Σ =
= 802 µm.
*) Tiện thô: Theo bảng 3.84 (Trang 242-Quyển 1) thì sau khi gia công bán
thành phẩm có RZ1 = 100mm và h1 = 100mm.
Do sai số gá đặt ε = 42 (Gá đặt trên hai mũi tâm của trục gá).
Vậy lượng dư nhỏ nhất của bước tiện thô được xác định như sau:

[( R

Z

+ h ) 0 + ∆2Σi −1 + ε 1

] [(160 + 200) +

8022 + 422

]

2.Zmin1=2
=2.
=2324mm.
*) Tiện tinh: Theo bảng 3.84 (Trang 242-Quyển 1) thì sau khi gia công bán
thành phẩm có RZ2 = 50mm và h2 = 50mm.
Lượng dư nhỏ nhất của bước tiện tinh được xác định như sau:

[(100 + 100) +

482 + 422

]

⇒2.Zmin2= 2.
= 2.264 = 528 mm.
Vậy ta có lượng dư gia công nhỏ nhất Zmin được xác định như sau:
2

∑Z
2.Zmin = 2.

i =1

min i

=2.(Zmin1 + Zmin2) = 2324 + 528 = 2852 mm.
7.1.2. Kích thước tính toán:

*) Kích thước tính toán dtt được xác định bởi tổng số giữa kích thước của
chi tiết với lượng dư kim loại cần bóc bỏ:
Tiện tinh:

dtt2 = dctmin = 130 - 0,25 = 129,75 mm.

Tiện thô:

d tt1 = dtt2 + 2.Zmin2 = 129,75 + 0,528 = 130,278 mm.

Phôi:

d ttf = dtt1 + 2.Zmin1 = 130,278+ 2,324 = 132,602 mm.

*) Kích thước giới hạn nhỏ nhất dmin là giá trị kích thước tính toán sau khi
được làm tròn ở miền dung sai của nguyên công đó.
Tiện tinh: dmin2 = 129,75 mm.
Tiện thô: d min1 = 130,3 mm.
Phôi:

d minf = 132,6 mm.

*) Kích thước giới hạn lớn nhất dmax được xác định bởi tổng số giữa kích
thước giới hạn nhỏ nhất của chi tiết với dung sai chế tạo:
Tiện tinh: dmax2 = dmin2 + dtiệntinh = 129,75 + 0,12 = 129,87 mm.
Tiện thô: dmax1 = dmin1 + dtiệnthô =130,3 + 0,40 = 130,7 mm.
Phôi:

dmaxf = dminf + dphôi = 132,6 + 2,0 = 134,6 mm.

Trang 22


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

7.1.3. Lượng dư giới hạn (Zmin; Zmax):
Do lượng dư giới hạn nhỏ nhất Zmin là hiệu của các kích thước giới hạn nhỏ
nhất còn lượng dư giới hạn lớn nhất Z max là hiệu của các kích thước giới hạn lớn
nhất giữa các bước gia công liên tục tại bề mặt gia công.
Tiện tinh: 2.Zmax2 = dmax1 - dmax2 = 130,7 - 129,87 = 0,83 mm = 830 mm.
2.Zmin2 = dmin2 - dmin2 = 130,3 - 129,75 = 0,55 mm = 550 mm
Tiện thô: 2.Zmax1 = dmaxf - dmax1 = 134,6 + 130,7 = 3,9 mm = 3900 mm.
2.Zmin1 = dminf - dmin1 = 132,6 - 130,3 = 2,3 mm = 2300 mm.

Bảng tính toán lượng dư (mm) như sau:
Bướ
Yếu tố tạo thành
c
gia lượng dư
công.

Z
min

Zi

Phô
i

Σ

i

1
60

Tiệ

2
00

1

n thô

00

Tiệ
n tinh

m

1

5

Tổn

e
0

1
22,632

4

0

2
324

5

0

0
-

D
min

8

g

-

1

5

-

20

-

1

.Zmax

-

-

300

-

50
-

852

3
900

5

1
19,9

19,78

2

1
20,7

1

-

.Zmin

2

24,6

20,3
1

2

1

1

4

1

D
max

22,6

00

19,78

2

2

000

20,308

28

-

gh

mm

i

7

Lượng dư

m

06

00

0

∆

h

d
Kích
m thước tt (*)

tt

m
R

d

8
30

2
850

4
730

(*) Đơn vị đo là mm.
Kiểm tra: Tph - Tct = 2000 -120 = 2.Zmax - 2.Zmin = 4730 - 2850 = 1880 mm.
Vậy lượng dư cần thiết để gia công được bề mặt tròn xoay đạt kích thước
φ120h11 trước khi cắt răng là Z tổng = 4000 mm = 4 mm ⇒ lượng dư mỗi phía là
2 mm.
7.2. Tính lượng dư của các bề mặt còn lại.
Các bề mặt còn lại lượng dư kim loại cần cắt gọt được tra trong sổ tay công
nghệ chế tạo máy tập 1 ta thu được các giá trị như sau:
+ Đối với mặt đầu: Z = 1 mm bảng 3.125 (Trang 269 - Quyển 1).
+ Đối với bề mặt lỗ thì để đạt cấp chính xác 7 ta tiến hành gia công theo thư

tự như sau: Khoan lần một bằng mũi khoan có đường kính φ18 mm, sau đó tiến

Trang 23


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

hành tiện bề mặt lỗ để đạt kích thước 19,8 mm cuối cùng tiện hành mài lỗ sau khi
nhiệt luyện bánh răng để đạt kích thước φ20H7(Ra = 1,6mm).
Vậy hình dạng của phôi trước khi thực hiện gia công như sau:
124+0,5
Ø120-0,22
1,25

Ø20+0,021

32±0,1

34+0,5

Ø8x4

1x45
2x45

A

1,6

29.5±0,1

3°

8. Tính chế độ cắt.

Do yêu cầu chỉ cần tính chế độ cắt cho một nguyên công trong toàn bộ quy
trình gia công bánh răng. Ta tính chế độ cắt cho nguyên công khoan 4 lỗ φ8mm.
Vì các thông số đó phục vụ cho việc thiết kế đồ gá sau này.
Các thông số công nghệ khi gia công cơ như sau:


Chiều sâu cắt: t = 0,5.D = 0,5.8 = 4 mm.



Lượng chạy dao: S = 0,15 (mm/vg). Tra bảng 5-25 (Trang

21-Quyển2).


Gia công trên máy khoan cần K125 có hiệu suất 0,8.
8.1. Tốc độ cắt khi khoan được xác định như sau:

V=

C V .D q
.k v
T m .S y

(m/ph) với kv = kMV.kUV.klV.

Trong đó: - Các hệ số Cv, m, y, q được xác định theo Bảng 5-28 (Trang 23Quyển2). Đối với mũi khoan có lưỡi cắt làm bằng P6M5 thực hiện chạy dao S =
0,15 < 0,2 ta có: Cv = 7, m = 0,2; q = 0,40; y = 0,7.
- T là trị số trung bình tuổi bên của dao T = 25 (phút).
- kv là hệ số hiệu chỉnh chung cho tốc độ: kv = kMV.knv.kuv.

Trang 24


Đồ án: Thiết kế qui trình công nghệ để chế tạo bánh răng trụ răng thẳng

kMV là hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu gia công cho trong
Bảng 5-1 ÷ 5-4 (Quyên2) đối với thép ta có.

kMV =

 750 

k n .
σ
 B 

nv

=

 750 
1.

 750 

1

=1

Ở đây: - σb : Giới hạn bền của vật liệu, σb = 750 Mpa.
- Kn là hệ số điều chỉnh ∈ vào nhóm thép theo tính gia công, kn = 1.
- nv là số mũ cho trong Bảng 5-2: nv = 1.
- knv là hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của phôi: kUV = 0,8.
- kuv- hệ số phụ thuộc vào vật liệu của dụng cụ cắt: klV = 1.
Tra bảng 5-5 ⇒ knv còn bảng 5-6 ⇒ kuv
Vậy kv = kMV.kUV.klV = 1.0,8.1 = 0,8.
Tiến hành thay số vào công thức ta có:
C V .D q
7.80, 4
V = m y .k v = 0, 2
.0,8
T .S
25 .0,150, 7

= 25,50 (m/ph).
Khi đó tốc độ quay của trục mũi khoan là:

n tt =

1000.V 1000.25,5
=
= 1014,69(vg / ph )
π.D
3,14.8

Vây ta chọn tốc độ quay của trục chính khi gia công là: n gc = 1008 (vg/ph).
Khi đó vận tốc cắt thực tế khi gia công sẽ là: V = n.p.D/1000 = 25,32 m/ph
8.2. Momen xoắn Mx và lực chiều chục Po.
Mômen xoắn (MX) và thành phần lực chiều trục (P o) được xác định bởi công
thức như sau:
Mx = 10.CM.Dq.tx.Sy.kp.
Po = 10.Cp.Dq.Sy.kp.
Trong đó các hệ số được xác định như sau:
- Tra bảng bảng 5-32 (Trang 25-Quyển 2) ta có: CM = 0,0345; q = 2; y =
0,8 và Cp = 68; q = 1; y = 0,7.
- Chiều sâu cắt t = 4 mm.

Trang 25