Thiết kế và lập trình công nghệ chế tạo máy dao phay lăn răng module m=4mm

Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp


§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
1
TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆI
NAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘC LẬP
–
TỰ DO
–
HẠNH
PHÚC

BỘ MÔN GCVL & DCCN
---------------------------------
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Đinh Thị
P
hươ
ng
: Lương Thị Ngọc
Q
u
yê
n
: Phạm Tiến
Thà
nh
Lớp :
CTM_KII
_
Z
113
Chuyên ngành : Chế tạo
m
á
y.
1.Đề tài thiết kế
:
Thiết kế và lập trình công nghệ chế tạo máy dao phay lăn răng module m=4mm
2.Số liệu ban
đầ
u:

- Dao phay lăn răng dùng để cắt bánh răng hình trụ có m=4(mm) ;

0
=20
0
;
f=1 cấp chính xác B.
- Dạng sản xuất hàng loạt nhỏ
- Điều kiện thiết bị : các thiêt bị nhà máy Dụng cụ cắt số 1và một số nhà
máy cơ khí ở Việt Nam.
3.Nội dung các phần thuyết minh và tính
to
á
n:
- Trình bày đặc tính cơ bản của bánh r ăng thân khai.
- Trình bày nguyên lý gia công bánh răng bằng phương pháp
bao hình của dao phay lăn răng.
- Thuyết minh phần tính toán thiết kế dao.
- Thuyết minh phần lập trình công nghệ, chế độ cắt, lượng dư.
- Thuyết minh phần thiết kế đồ gá
- Thuyết minh phần điều chỉnh dao tiện hớt lưng
- Thuyết minh phần tính toán điều chỉnh đá mài để mài sắc và hớt lưng
dao phay lăn răng.
- Thuyết minh phần tính toán sai số khi mài mặt trước dao phay lăn răng
và cách khắc phục.
4. Các bản vẽ
:
- Bản vẽ chế tạo 01 bản A
0
- Bản vẽ sơ đồ các nguyên công 05 bản A

0
- Bản vẽ đồ gá mài lỗ 01 bản A
0
- Bản vẽ đồ gá kiểm tra 01 bản A
0
Tuyên Quang. ngày …. tháng…...năm 2006
Giáo viên hướng dẫn
Trịnh
Minh
T
ứ
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
2
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Đinh Thị
P
hươ
ng
: Lương Thị Ngọc
Q
u
yê
n
: Phạm Tiến
Thà
nh
Lớp :
CTM_KII
_
Z1
13
Chuyên ngành : Chế tạo
m
á
y.
1.Đề tài thiết kế
:
Thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo ra phay lăn răng module m = 4mm
2.Khối lượng của đồ

án
1, Phần thuyết minh: …….. trang.
2, Phần bản vẽ: 08 bản A
0
3.Nôị dung nhận xét
:
- ……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
………………………………………………………… …………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
…………………………………………… ………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………… ……………………………………………
……………………………………………………………………………
………………………
Tuyên Quang. Ngày15 tháng 03.năm 2006

Giáo viên hướng dẫn
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
3
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT
Họ và tên sinh viên : Đinh Thị
P
hươ
ng
: Lương Thị Ngọc

Q
u
yê
n
: Phạm Tiến
Thà
nh
Lớp:
CTM_KII
_
Z1
13
Chuyên ngành: Chế tạo
m
á
y.
1.Đề tài thiết kế
:
Thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo ra phay lăn răng
2.Khối lượng của đồ
án
1, Phần thuyết minh: ….... trang.
2,Phần bản vẽ: …08……bản A
0
3.Nôị dung nhận xét
:
……………………………………………………………………………………
………………………………… …………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………… …………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………… …………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………
Tuyên Quang. Ngày 15 tháng 03năm 2006
Giáo viên duyệt
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
4
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp


LỜI NÓI
ĐẦU
Trong công nghiêp cơ khí các nhà máy là tổ hợp của nhiều loại chi tiết lắp
ghép với nhau.nhờ đó mà nó được thực hiện qua những nhiệm vụ nhất định.
Bánh răng là một loại chi tiết quan trọng được dùng phổ biến trong các loại máy,
với tác dụng truyền động, muốn chế tạo thì phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
với năng xuất cao, giá thành hạ vì vậy việc tính toán thiết kế để chế tạo ra nó
đóng vai trò rất quan trọng .
Dao phay lăn răng là loại dụng cụ gia công bánh răng theo phương pháp bao
hình cho năng xuất cao và đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật. Song công nghệ chế
tạo dao phay lăn răng có nhiều khó khăn do dao có hình dạng về hình học rất
phức tạp. yêu cầu đảm bảo các thông số kết cấu c ao, đIều kiện gia công khó cho
việc tính toán thiết kế, chế tạo các thiết bị gá lắp , lập trình công nghệ hợp lý,
tính toán các thông số gá đặt để hớt lưng và mài sắc dao nhằm nâng cao độ chính
xác khi chế tạo dao phay lăn răng là cần thiết.
Được sự phân công của khoa cơ khí và các thầy trong bộ môn GCVL và DCCN
chúng em được dao nhiệm vụ : “ thiết kế và lập quy trính công nghệ chế tạo dao
phay lăn răng” với các thông số ban đầu:

1. gia công bánh răng thẳng , cấp chính sác B
2. module m= 4 (mm)
3. góc ăn khớp

= 20
0
4. hệ số chiều cao đầu răng f =1
5. dạng sản xuất : hàng loạt nhỏ .
6. đIều kiện thiết bị : các loại máy, thiết bị có ở nhà máy dụng cụ cắt số
1 và các nhà máy cơ khí việt nam.
Đồ án phải giải quyết các công việc s
a
u:
1. Chọn phương án thiêt kế và tính toá n thiết kế dao phay lăn răng m=4(B)
2. Lập quy trình công nghệ chế tạo với điều kiện sản xuất hàng loạt nhỏ và
điều kiện máy móc trang thiết bị trong nước .
3. Tính toán thiết kế đồ gá
4. Lý thuyết tính toán thông số công nghệ để tạo hình bề mặt răng cắt
5. Nội dung của đồ án là phong phú , có nhiều phần lý thuyết khó và phức
tạp
Được sự giúp đỡ tận tình của PGS. TS Trịnh Minh Tứ và các thầy trong bộ môn
GCVL và DCCN đến nay chúng em đã hoàn thành đò án theo nội dung được
giao.
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
5
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp


Mặc dù đã có nhiều cố gắng t rong việc tìm tòi học hỏi nhiều tài liệu có liên
quan, được sự hướng dẫn tận tình của PGS. TS Trịnh Minh Tứ, các thầy trong bộ
môn GCVT và DCCN và các bạn trong lớp, song, do còn có hạn chế về khả năng
nhận thức và kiến thức nên không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình làm
đồ án .
Vì vậy chúng em kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy trong
hội đồng chấm tốt nghiệp bộ môn để đồ án của chúng em được hoàn chỉnh hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn PGS. TS Trịnh Minh Tứ, cảm ơn các thầy
trong bộ môn cùng toàn thể các bạn đồng nghiệp đã hướng dẫn, giúp đỡ và đóng
góp ý kiến giúp chúng em hoàn thành đồ án này.
Tuyên Quang, Ngày ....... tháng 3 năm 2006
Nhóm sinh viên thực hiện:
Đinh Thị
P

hươ
ng
Lương Ngọc Quyên .
Phạm Tiến
Thà
nh
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
6
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp


CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ DAO PHAY LĂN
RĂNG
I - TÌM HIỂU VỀ BÁNH RĂNG THÂN KHAI
.
Bánh răng là một loại chi tiết có thể giúp chúng ta truyền chuyển động từ nhỏ
đến lớn nên nó được dùng rất phổ biến trong máy móc cơ khí hiện nay. So với
chuyển động cơ khí thì truyền chuyển động bánh răng có một số ưu điển sau:
Ưu
đi
ể
m
:
- Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn.
- Tỷ số truyền không thay đổi.
- Hiệu xuất cao có thể đạt 0,97

0,99.
Nhược
đi
ể
m
:
- Chế tạo phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao.
- Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn.
Truyền động bánh răng có nhiều loại nhưng trong đó truyền động bánh răng thân
khai được dùng phổ biến rộng rãi nhất vì bánh răng được gia công bằn g công cụ
cắt gọt có cạnh thẳng để đảm bảo độ chính xác cao không bị ảnh hưởng bởi sai số
khoảng cách trục (do đó không làm thay đổi quay luật và tỷ số truyền).
Profile thân khai:
Khi 2 chi tiết (bánh răng

–
Bánh răng, Bánh răng
–
Thanh răng, Bánh ră ng
–
trục vít) ăn khớp với nhau các Profile của răng là bao hình của nhau trong
chuyển động tương đối giữa chúng nên về nguyên tắc khi chọn đường cong dùng
làm profile thứ nhất bằng phương pháp bao hình ta luôn xác định đươc dạng
đường cong đối tiếp làm p rofile bánh răng thứ 2 thoả mãn điều kiện chuyển động
. Nói cách khác, có điều kiến tỉ số truyền bằng hằng . trong thực tế hay dùng
dạng đường cong như đương xycloit, cung tròn , đương thân khai.
Các thông số đặc trưng của bánh răng thân khai:
- m: module (được tiêu chuẩn hoá)
- D
e
: đường kính vòng đỉnh
- D
i
: Đường kính vòng đáy
- d
0
: Đường kính vòng cơ sở
- d
i
: Đường kính vòng chia
- h: Chiều cao răng
- h” Chiều cao chân răng (từ vòng tròn chia đến vòng tròn đáy răng)
- h’ Chiều cao đỉnh răng(từ vòng tròn chia đến vòng tròn đỉnh răng)
- Z: Số răng của bánh răng
p: Bước trên vòng chia của thanh răng sinh

1- Đặc tính cơ bản của bánh
răng
thân khai
:
1.1. Nguyên lý tạo đường thân khai
:
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
7
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp


Cho một đường thẳng


lăn không trượt trên một vòng tròn

âm 0 và
bán kính r
0
khi đó quỹ đạo của một điểm M bất kỳ trên đường thẳng

chính
là một đường thân khai, như hình vẽ:
Vòng tròn (0,r
0
) gọi là vòng tròn của đườ ng thân khai
1.2- Tính chất đường thân
k
ha
i
:
* Gọi một điểm M trên đường thân khai, M
0
là chân của đường thân khai này
trên vòng tròn cơ sở và N là tiếp điểm của vòng tròn cơ sở, với đường tiếp
tuyến của nó kẻ từ điểm M ta có:
NM
0
= NM
*Các đường thân khai của một vòng tròn cơ sở là các đường cách đều nhau
theo phương pháp tuyến. Thật vậy nếu gọi M,M
’
là 2 điểm trên đường thẳng


, thì khi cho

lăn không trượt trên đường tròn (O,ro) ta luôn có:
MM
’
= M
0
M
o
* Pháp tuyến đường th ân khai là tiếp tuyến của vòng tròn cơ sở và ngược lại,
còn tâm cong của đường thân khai luôn nằm trên đường cơ sở. ở hình vẽ trên
tiếp điểm N giữa vòng tròn cơ sở và đường thẳng

là tâm cong của đường
thân khai tại điểm M.
1.3 Đặc điểm của đường thân kh
a
i
:
Trong ăn khớp của 2 profin thân khai của cặp bánh răng, các điểm tiếp xúc
nằm trên đường ăn khớp, có nghĩa là đường pháp tuyến chung cho cạnh răng
thân khai tại bất kỳ vị trí tiếp xúc nào đều đi qua một điểm cố định trên
đường tiếp tuyến với vòng t ròn cơ sở của bánh răng. Đường thân khai dùng
làm cạnh răng bánh răng thì sẽ đảm bảo tỷ số truyền cố định.
r
x x
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh

Líp CTM K2
-Z113
8
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp


1.4- Phương
trình
đường thân khai
:
Phương trình đường thân khai cần thiết cho việc nghiên cứu chế độ ăn khớp
của bánh răng và ta dùng toạ độ cực để biểu diễn đường thân khai.
Ta lấy tâm O của vòng tròn cơ sở làm gốc toạ độ và cho trục OX đi qua
điểm M
0
là chân của đường thân khai trên vòng tròn cơ sở.

Khi đó một điểm M bất kỳ trên đường thân khai được xác địn h bằng các toạ
độ là bán kính véc tơ r
x
và góc toạ độ

x
.
Trong đó: r
x
= OM

x
= MOM
0
Từ hình vẽ ta thấy:

x
= MOM
0
= NOM
0
- NOM
Hay
 
NM

0


0

Với

x
là góc giữa bán kính véc tơ r
x
và bán kính r
0
nối tâm của vòng tròn cơ
sở và tâm của đường thân khai tại M. Góc

x
cũng là góc giữa pháp tuyến của
đường thân khai tại M và vận tốc của điểm M khi vòng tròn cơ sở quay quanh
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
9
Tr êng

§HB K

H µ

N«i

§ å

¸n

t èt

nghi Öp


O do đó góc

x
gọi là góc áp lực.
r
x x x x
Ta có:
r
x

r
0
cos

x
NM
NM
Mặt khác do tính chất đường thân khai: NM
0
= NM


0


r
0
r
0
Ta có:
tg

NM

 
tg


0
Từ đó ta có phương trình đường thân khai như sau:
r
x

r
0
cos

x


x

tg


x



x
= inv

x
II . CÁC PHƯƠNG PHÁP CHÍNH ĐỂ GIA CÔNG BÁNH RĂNG THÂN KHAI
:
1- Các đặc tính của quá
trình
gia công
Profile
bánh
răng
:
- Quá trình cắt răng là quá trình cắt bỏ lớp kim loại ở rãnh răng để tạo nên
rãnh răng. Đảm bảo độ chính xác của răng chủ yếu đảm bảo độ chính xác
của profin răng, độ chính xác bước răng( khi ăn khớp), độ đồng tâm của
vòng chia với tâm quay của bánh răng.
- Theo cách hình thành profin răng người ta chia việc gia công răng thành
phương pháp định hình và phương p háp bao hình:
1.1 Cắt
răng
theo phương pháp chép hình :
Profile răng dụng cụ hoặc hình chiếu profile đó là bản chép lại nguyên hình
của profile rãnh giữa các răng của bánh răng được gia công. Trong quá trình cắt
profile dụng cụ ở tất cả các điểm đều trùng với profin rãnh. Dụng cụ làm việc
theo phương pháp này là dao phay đĩa mô đun, dao chuốt...

1.2 Cắt
răng
theo phương pháp bao
hì
nh
:
Profile của bánh răng gia công là đường bao các vị trí khác nhau của lưỡi cắt
dụng cụ trong quá trình cắt. Dụng cụ l àm việc theo phương pháp này là dao bào,
dao xọc, dao phay, dao cà, bánh mài.
Nhìn chung các phương pháp gia công này có những đặc điểm sau:
- Trong quá trình cắt, tiết diện cắt luôn thay đổi theo từng răng và khi gia
công thì một số răng dao cùng cắt mộ t lúc.
- Tại từng điểm của lưỡi cắt lực tác dụng khác nhau. Thường ở mỗi điểm
của lưỡi cắt thì tốc độ cắt cũng khác nhau và lượng chạy dao cũng khác
nhau (xọc răng, lăn răng).
- Vì lưỡi cắt có hình dạng phức tạp, chuyển động tương đối của lưỡi cắt so
với phôi cũng phức tạp nên góc mài sắc cũng như góc cắt thường không
đạt được trị số của điều kiện cắt hợp lý.
- Đối với dao cắt răng thì yêu cầu độ chính xác cao( chính xác về thiết kế,
về chế tạo, nhiệt luyện, mài sắc) có thể cắt với năng suất lớn, tuổi bền cao.
- Dụng cụ cắt chiếm 50% giá thành sản phẩm do đó phải xuất phát từ quy
luật cắt mà lựa chọn dụng cụ cắt có kết cấu hợp lý và chế độ cắt hợp lý.
§inh.T.Ph¬ng_L¬ng.N.Quyª
n
Ph¹m.T.Thµnh
Líp CTM K2
-Z113
10
2- Cắt
răng

bằng phương pháp dùng dao phay đĩa mô đun(
P
hươ
ng
pháp chép hình)
:
- Dao phay thực hiện chuyển độn g quay tròn còn phôi thì thực hiện chuyển
động chạy dao. Các chuyển động này có thể thực hiện trên máy phay ngang.
Sau khi cắt xong một răng thì dùng đầu phân độ quay chi tiết đi một góc để
cắt răng tiếp theo và cứ như vậy đến khi gia công hết bánh r ăng. Trong
phương pháp này, profin dao phay( hay hình chiếu của nó trên mặt đầu của
bánh răng gia công) phải hoàn toàn giống như profin rãnh giữa các răng của
bánh răng được gia công.
Như vậy rãnh sẽ chép hình đúng profin bộ phận làm việc của răng dao . Do
đó phương pháp này được gọi là phương pháp chép hình.
- Sai số của phương pháp này sinh ra là độ không chính xác của đầu phân
độ, dao phay và của máy.
- Muốn đảm bảo độ chính xác của profin răng thì cứ một mô đun m, một số
răng Z cần một dao cắt riêng. Nh ưng như vậy thì cần một số lượng dao
phay khá lớn do đó người ta chế tạo dao phay ra từng bộ gồm 8, 15 hoặc
26 con dao. Các bộ dao được tính theo mô đun, còn trong một bộ thì mỗi
dao có thể gia công một phạm vi số răng nhất định. Do đó mà độ chính
xác gia công bằng dao phay mô đun thấp. Ngoài ra do phải phân độ để cắt
từng răng một, do hình dạng của lưỡi cắt khó chọn phù hợp với chế độ cắt
hợp lý nên năng suất thấp.
- Có thể tăng năng suất bằng cách dùng hai dao cắt đồng thời: dao thứ nhất
bằng hợp kim có pro fin hình thang dùng để cắt thô rãnh răng, dao thứ hai
dùng để cắt tinh.
- Dao phay đĩa mô đun được thiết kế như dao phay đĩa định hình thông
thường. Mặt sau của dao tạo nên bằng cách hớt lưng theo đường ácsimet.

- Đặc tính về kết cấu của dao phay đĩa mô đun:
+ Hình dạng răng dao phụ thuộc vào mô đun và số răng của bánh
răng gia công.
+ Khi góc mài dao thay đổi thì đồng thời cũng làm thay đổi profile
răng dao.
+ Thường góc trước dao  = 0. Góc trước  > 0 làm cho điều
kiện cắt tốt hơn nhưng sẽ làm cho profin răn g thay đổi sau mỗi lần
mài lại mặt trước. Góc sau tại mỗi điểm trên lưỡi cắt có khác nhau.
+ Khi mài lại răng dao thì mài theo mặt truớc và tất cả các răng phải
mài theo cùng trị số của góc trước.
+ Độ mòn dao được xác định theo mòn mặt sau: Gia công thô h
s
=
0,8

1 mm, khi gia công tinh h
s
= 0,25

3
mm.
- Công thức tính lượng chạy dao phút S
ph
của dao phay đĩa mô đun tiêu
chuẩn thép gió:
S

ph

C

s
m
0,5
(m/ m )
ph
Trong đó :
công
m
–
mô đun
C
–
Hệ số tỷ lệ phụ thuộc tính chất của vật liệu gia
- Công thức tính lượng chạy dao phút:
S
ph
= S
z
.Z.n (mm/ph)
Trong đó :
Z
–
số răng dao phay
n
–
số vòng quay trong 1 phút
Khi phay thô bằng dao phay có răng gắn hợp kim cứng thì khi cắt thép chọn
lượng chạy dao theo răng S
z
= 0,1


0,12 mm; khi cắt gang chọn
S
z
= 0,18

0,2 mm.
3. Cắt
răng
bằng dao phay lăn
r
ă
ng
:
- Dao phay lăn răng dùng để gia công tinh và gia công thô các bánh răng
hình trụ răng thẳng, răng nghiêng. Khi gia công thô thì dùng dao ph ay lăn
có hai hoặc nhiều mối ren. Khi gia công tinh dùng dao phay lăn có một
mối ren.
- Khi gia công dao có chuyển động quay tròn trên trục của nó, đồng thời có
chuyển động thẳng( chuyển động chạy dao s
0
) theo hướng trục bánh răng
gia công. Phôi quay quanh t rục của nó thực hiện chạy dao vòng.
- Tốc độ cắt bằng dao phay lăn răng được tính theo công thức sau:
 

Dn
1000
(m/ph)
Trong đó:

D: là đường kính dao phay, mm
n : là số vòng quay của dao phay trong một phút (vòng/ phút )
- Lượng chạy dao dùng để tính toán khi phay là S
vg
là lượng dịch chuyển
của phôi khi quay một vòng. Khi gia công tinh thì S
vg
không quá 1mm/
vòng. Khi gia công thô S
vg
phụ thuộc độ cứng vững của máy và chọn
không quá 12 mm/vòng.
ở đây:
Z 
hZ

h
tg
0
cos


n
t
n
h: là chiều sâu rãnh,mm
Z
h
: là số rãnh thoát phoi của dao phay


0
: là góc ăn khớp

n
: là góc nâng của rãnh xoắn vít dao phay
T
S
T
S
T
S
t
n
: là bước răng dao phay
- Tốc độ cắt dựa vào tuổi bền của dao phay là một hàm số của lượng chạy
dao vòng S
vg
của phôi, của mô đun bánh răng gia công, và còn phụ thuộc
vật liệu gia công và vật liệu làm dao.
Các công thức tính tốc độ cắt cho vài trường hợp:
Khi cắt thô bánh răng môđun m = 2 - 16
- Với thép 45 có làm nguội:
v

C
v
K
cv
K
m

(/m
p)h
0,25
vg
0,5
m
0,25
- Khi gia công bánh răng gang xám HB = 190
v

C
v
K
cv
K
m
(
m
/
p)h
0,2
vg
0,25

m
0,25
Khi gia công tinh bánh răng có m

2,5
- Với thép 45 :

C
m
0,5

K
K
v 
v cv m
(m/
p)h
0,5
vg
0,8

So sánh 2 phương pháp phay bằng dao phay đĩa mô đun và phay
bằng dao phay lăn răng:
- Phương pháp chép hình có ưu điểm thiết bị rẻ tiền nhưng số dao nhiều hơn
do phải dùng theo bộ, độ chính xác gia công không cao.
- Phương pháp bao hình độ chính xác gia công cao hơn, số lượng dao dùng
ít hơn, chỉ cần dùng 1 dao trên một loại mô đun phay được các bánh răng
có số răng khác nhau nhưng giá thành dao đắt hơn.
III . TÌM HIỂU VỀ DAO PHAY LĂN RĂNG :
1. Công dụng, nguyên lý làm việc và các loại kết cấu dao phay lăn
r
ă
ng
:
1.1. Giới thiệu về dao phay lăn
răng
:

Dao phay lăn răng là dụng cụ dùng để gia công bánh răng ăn khớp ngoài
răng thẳng, răng nghiêng, bánh vít... bằng phươ ng pháp bao hình.
Dạng profile dao phụ thuộc vào dạng profin răng của bánh răng gia công, có
thể là thân khai, xiclôit,... Quá trình hình thành profile của răng bánh răng bằng
dao phay lăn răng tương tự như sự ăn khớp bánh răng gia công với trục vít. Để
tạo thành mặt trước của dao người ta làm các rãnh dọc, thường là rãnh xoắn. Còn
để tạo góc sau thì phải hớt lưng các mặt sau của răng. Kết cấu và thông số hình
học của dao phay lăn răng khá phức tạp.
Về mặt kết cấu người ta chia dao phay lăn răng t hành hai loại chính:
- Dao phay lăn răng răng liền: Là dao được chế tạo từ một phôi hoàn chỉnh.
- Dao phay răng chắp: Là dao được chế tạo riêng phần lưỡi cắt bằng vật liệu
cắt ghép với thân dao chế tạo từ vật liệu kim loại không mang tính cắt gọt,
thường dùng dao răng chắp gia công bánh răng có mô đun m >10.
- Nếu dựa vào số đầu mối, thì người ta phân ra dao phay một đầu mối và
dao phay nhiều đầu mối.
1.2- Nguyên lý làm việc của dao phay lăn
răng
:
Dao phay lăn răng làm việc theo nguyên lý bao hình có t âm tích. Quá trình
hình thành profin răng bánh răng bằng dao phay lăn răng tương tự như quá
trình ăn khớp giữa bánh răng gia công với trục vít( Trục vít được coi như bánh
răng nghiêng có số răng bằng số đầu mối của trục vít). Để tạo ra mặt trước
của răng và các lưỡi cắt, trục vít được chế tạo có các rãnh dọc ( thường là rãnh
xoắn). Để tạo ra góc sau thì các mặt sau của răng được hớt lưng.
Theo nguyên lý ăn khớp, muốn cặp bánh răng nghiêng ăn khớp đúng thì
các răng của chúng phải ăn khớp chính xác với cù ng một thanh răng không
gian (kiểu dạng sinh).
Trong bộ truyền bánh răng muốn ăn khớp đúng thì hai bánh răng phải có
bước răng và góc profile trong tiết diện pháp tuyến với hướng răng bằng nhau.
Đối với dao phay lăn răn g (trục vít, bánh răng nghiêng) trong tiết diện thẳng

góc với hướng xoắn vít của răng trên mặt trụ chia trung bình (đường tâm tích)
phải có bước răng t
0
, góc profile

0
,
và môđun m
0
lần lượt bằng bước răng t
1
, góc profin

1

và môđun m
1
của bánh răng gia c ông trong tiết diện pháp
tuyến theo mặt trụ chia(vòng tròn tâm tích) của bánh răng: t
0
= t
1
,

0
=

1
,
m

0
= m
1
.
1
Ta có bước chiều trục:
t
0

t
u
cos

Trong đó

là góc nghiêng của răng dao phay theo mặt trụ chi a và trung
bình có đường kính d
tb
.
Và:
tg



t
0


.d
tb.

=
t

d


.d

tb
.

cos

Hoặc:
sin



t
u


.d
tb

m
u
d

tb

Khi gia công bánh răng, để các đường xoắn vít của dao phay và các răng của
bánh răng tiếp xúc được cùng với một thanh răng không gian thì trục dao
phay phải đặt nghiêng một góc

so với tiết diện pháp tuyến của thanh
răng, tức là tiết diện pháp tuyến với răng bánh răng( Hình vẽ).
Theo nguyên lý ăn khớp dao phay và bánh răng gia công liê n tục quay xung
quanh trục của chúng, khi dao phay quay một vòng( dao một đầu mối) thì
bánh răng gia công quay được một bước, tức là
gia công).
Ta có sơ đồ cắt bánh răng gia công như hình vẽ:
1
(z
Z
1
là số răng bánh răng
Mỗi răng bánh răng gia công được cắt bằng các răng dao phay. Các răng bánh
răng phân bố theo trên chiều dài phần làm việc của đường tạo hình. Các răng
dao phay bố trí di chuyển dọc theo trục dao. Trong quá trình cắt chi tiết quay
liên tục trên mỗi lưỡi cắt củ a dao sẽ tạo hình một điểm của profile răng bánh
răng gia công.
Profile răng được tạo thành bởi tất cả các lưỡi cắt của các răng của đường vít dao
phay trên đoạn làm việc. Các lưỡi cắt của răng dao tiếp tuyến với profile lý
thuyết của bánh răng. Quỹ tích c ác điểm tiếp xúc là đường tạo hình. Đường tạo
hình đi qua cực tạo hình P ( điểm tiếp xúc của tâm tích chi tiết và tâm tích dao ).
Profile bánh răng là thân khai nên đường tạo hình tiếp tuyến với vòng tròn cơ sở
của đường thân khai.
Để xác định chiều dài phần làm việc và chiếu dài của dao phay cần xác định vị
trí giới hạn của các điểm tạo hình, nghĩa là các điểm giới hạn gia công được.
Các điểm giới hạn là giao điểm của các đường tạo hình với vòng tròn đỉnh răng

dao phay (thanh răng khởi thuỷ K
2
).
Các điểm giới hạn khả năng làm việc của đường tạo hình xác định chiều dài
tạo hình L của dao phay đi theo hướng tâm tích dao trong hình chiếu lên mặt
đầu bánh răng .
Theo hình vẽ ta tính được chiều dài L như sau :
L = K
K
.

cos




P
K  K K 
PK

.

cos


1 2 1 1 2 0
2 '
L =

R

2

r

2

r
01.
sin


0

h
u

cos

el 01
sin



0
Chiều dài L phụ thuộc vào bán kính vòng đỉnh răng, có nghĩa là phụ thuộc vào
số răng Z
1
của bánh răng gia công.
Trên cơ sở chiều dài L, số răng dao Z

1
và bước chiều trục của dao phay có thể
xác định được số lát cắt để tạo ra prôfile răng . Các răng dao phay nằm bên trái
điểm K
1
không tham gia tạo hình . Các răng đó tham gia cắt sơ bộ đường kính
rãnh phôi để giảm tải trọng ở các răng ban đầu.
2.Nguyên lý thiết kế dao phay lăn
r
ă
ng
:
Dao phay lăn răng tron g phạm vi thiết kế là loại dao phay hớt lưng có prôfin
mài. Dùng để gia công các chi tiết có bề mặt định hình như:bánh răng , bánh vít,
ren, trục then hoa.
* Đường cong hớt lưng của dao phay :
Đường cong hớt lưng có thể là: đường xoắn Acsimet, đường x oắn lôgarit, đường
thẳng và các đường khác. Song thực tế hay dùng đường xoắn Acsimet, số gia của
các véc tơ bán kính tỷ lệ thuận với số gia góc độc cực. Bởi vậy, có thể gia công
cam bằng cơ khí trên bất kỳ các máy có chuyển động quay và chuyển động tịnh
tiến ứng với số gia nói trên. Ngoài ra cam này còn c0s tính chất vạn năng .
* Phương trình đường xoắn Acsimet:

= B.

Trong đó :

- bán kính độc cực.
 - góc độc cực.
B

–
hệ số không đổi
Từ phương trình trên ta có độ nân g của đường xoắn là không đổi sau một vòng
quay.
*Đường cong hớt lưng:
lượng nâng của đường xoắn: a = k.Z
Trong đó : k
–
lượng nâng đường xoắn ứng với một bước răng (trị số hớt
lưng)
Z
–
số răng dao phay.
Suy ra:
tg
= k.Z/(2

f)
Đặt f = R ta tìm được công thức liên hệ giữa hai góc sau trên đỉnh răng

b
,
bán kính , số răng và trị số hớt lưng của dao phay.
tg
= k.Z/
(2

R) Từ đó ta có trị số hớt lưn g :
K =


Dtg

/z
Trong đó : D - đường kính dao phay

- góc giữa tiếp tuyến và đường xoắn Acsimet.
IV- CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ DAO PHAY LĂN RĂNG
:
1, Các bề mặt xoắn vít và sự tạo hình của chúng :
Dao phay lăn răng được hình thành từ mặt vít cơ bản là mặt vít kẽ , nghĩa là bề
mặt xoắn đó một đường sinh thẳng chuyển động xoắn tạo thành . Cách hình thành
được mô tả trên hình
Trong không gian ba chiều , dựng hệ trục 0xyz , trục 0z thẳng đứ ng được dùng
làm đường trục của chuyển động vít và là của bề mặt vít. Dựng một mặt trụ tròn
xoay, bán kính là r
0
, gọi là mặt trụ cơ sở hay mặt trụ dẫn. Trên mặt trụ dựng một
đường vít xuất phát từ điểm G nằm trên 0x có bươc xoắn là H , góc nghiêng của
đường vít là  và góc nâng là

= 90
0
-

Bước xoắn của đường vít (cũng là của mặt vít) tính theo :
H= 2 .r
o
.cotg (1-1)
Đường thẳng AB tiếp xúc với bề mặt trụ , đồng thời tựa trên đường vít tại
điểm N và hợp với 0z một góc  tuỳ ý. Cho AB thưc hiện hai chuyển động :một

chuyển động tịnh tiến dọc trục 0z với tốc độ là v và một chuyển động quay quanh
trục 0z với tốc độ góc là  . Hai chuyển động này quan hệ vơi nhau , sao cho
một điểm bất kỳ ví dụ M(x,y,z) thuộc AB quay được một vòng quanh 0z thì
đồng thời cũng chạy dọc theo phương 0z một lượng là H .
Do đó có quan hệ
H

v
= p (1 -2)
2

ở đây p là tham số mặt xoắn vít (chuyển động vít)
Kết quả là đường thẳng AB sẽ tạo ra một bề mặt vít , gọi là mặt vít kẻ.
Một điểm M(x,y,z)thuộc AB là một điểm chạy , đồng thời sự chuyển động
của AB theo quay luật (1 -1) , thì toạ độ của M là x
M
,y
M
,z
M
chính là phương trình
biểu diễn mặt vít
Ta viết phương trinh mặt vít kẻ :
Đặt MN=t , trên MN đặt một vectơ chỉ phương đơn vị

. Phương trình vectơ
của mặt vít được viết như sau:
OM =
OM
'

+
MM ' 
ON

'

N

'
N  NC 
CM
Trong toạ độ Đề các thì toạ độ của điểm M được viết như sau:
x = r
0
.cos

- t.sin

.sin

y = r
0
.sin

+ t.sin

.cos

(1-3)
z = p.


+ t.cos

ở đây p.

= N’N và t.cos = CN = NM.
cos

Phương trình (1-3) là phương trình tham số của bề mặt vít kẻ trong hệ toạ độ đề
các Oxyz.
Nó có thể biểu diễn 4 dạng bề mặt xoắn vít khác nhau thường gặp trong thực tế
khi thay đổi một vài thông số trong phương trình đó là :mặt vít có tên là
“Côngvôluýt”, mặt vít Acsimet và mặ t vít thân khai
1.1. Mặt xoắn vít Acsi
m
e
t:
Là mặt xoắn vít được tạo thành do đường thẳng AB cắt trục chuyển động vít
Oz dưới một góc  (khi cho r
o
=0).Nếu đường thẳng AB vuông góc với trục Oz
thì bề mặt xoắn vít được gọi là bề mặt hêlicôit (mặt trước các loại dao phay lăn
khi = 0)
Do đó mặt vít Acsimet có phương trình là :
x = -t.sin

.sin

y = t.sin


.cos

(1-4)
z = p.

+ t.cos

Mặt xoắn vít Acsimet kín có những đặc tính sau :
 Mặt vít này không kh ai triển được trên mặt phẳng hay bề mặt bất kỳ nào
mà nó chỉ tạo hình đúng bằng đường thẳng. Đặc tính này của mặt xoắn
Acsimet kín là nguyên nhân gây ra sai số khi mài mặt trước dao phay lăn
răng bằng đá mài côn đĩa .
 Giao tuyến của mặt xoắn Acsimet kín vớ i mặt phẳng vuông góc với trục
Oz (z = 0) là đường cong acsimet.Từ (1 -4) nếu cho z = 0 ta có phương
trình :

B =
p.tg

.
p = B.

Đây là phương trình đường Acsimet trong hệ toạ độ cực.
 Khi cắt mặt xoắn Acsimet kín bằ ng một mặt phẳng đi qua trục chuyển
động vít ta được giao tuyến là đường thẳng nghiêng vứi trục một góc

.
Đặc tính này cho phép dùng lưỡi cắt thẳng để tạo hình bề mặt xoắn vít dễ
dàng và đạt độ chính xác prôfile.
Ví dụ như mặt phẳng c hứa trục x= 0 (hoặc y = 0) sẽ cho giao tuyến là đường

thẳng:
z=cotg.y + p.
1.2. Mặt xoắn vít
C
ô
ng
v
ôl
uý
t:
Được tạo thành do chuyển động xoắn vít của đường thẳng AB chu yển động
xoắn vít Oz mà chéo với trục một góc . Trong quá trình chuyển động vít đường
sinh thẳng AB luôn luôn tiếp tuyến với mặt trụ có bán kính r
0
.
Mặt xoắn vít Côngvôluýt không khai triển được trên mặt phẳng nên không thể
tạo hình bởi mặt phẳng hoặc một mặt bất kỳ khác, mà xhỉ có thể tạo hình chính
xác bằng đường thẳng .
* Giao tuyến của mặt xoắn vít Côngvôluýt với mặt phẳng chiều trục (chứa Oz)
là đường cong. Thực vậy , trong phương trình tổng quát cho x = 0 hoặc y = 0 và
dùng phép thế ta sẽ được phương trình cong 2 toạ độ.
Ví dụ cho y = 0 ta sẽ có phương trình :
0
x = r
0
/cos

z = p.

+ r

0
cotg

.tg

Đây là phương trình biểu diễn đường cong phẳng quan hệ giữa z và x có một
tham số là

* Giao tuyến của mặt xoắn vít côngvôluý t với mặt phẳng vuông góc với
đường vít hoặc rãnh vít là đường thẳng. Do đó có thể dùng lưỡi cắt thẳng để tạo
hình trục vít này và kiểm tra độ chính xác prôfin dễ dàng.
* Giao tuyến của mặt xoắn vít côngvôluýt với mặt phẳng vuông góc với trục
là đường thân khai kéo dài. Từ phương trình tổng quát ta cho z = 0

p =
r
2

k


2
với hệ số k = 2p
2
tg
2

* Giao tuyến của mặt xoắn vít côngvôluýt với mặt phẳng tiếp xúc với mặt trụ
Oz, ở đây có thể lấy mặt phẳng y = r
0

hoặc x= r
0
ta được :
z = p.

- x.cos
