Thiết Kế Máy Phay Lăn Răng

Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
LỜI NÓI ĐẦU
Với mỗi quốc gia thì cơ khí là một trong những ngành công nghiệp không thể thiếu.
Nó là tiền đề, là cơ sở của nhiều ngành công nghiệp quan trọng khác. Vì nó đóng vai trò quan
trọng trong việc sản xuất trang thiết bị, công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân. Đặc biệt với
một nền kinh tế còn non trẻ như nước ta, với xu hướng “Công Nghiệp Hóa – Hiện Đại Hóa”
đất nước, thì ngành cơ khí nói chung và cơ khí chế tạo máy nói riêng lại càng thể hiện rõ tầm
quan trọng của nó.Trong đó máy cắt kim loại chiếm một vị trí đặc biệt trong ngành chế tạo
máy để sản xuất ra các chi tiết của các máy khác nhau, nghĩa là chế tạo ra tư liệu sản xuất.
Hiện nay do đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu về sản xuất công nghiệp
tăng. Vì vậy cần phải thiết kế các máy cắt kim loại vạn năng, chuyên dùng có năng suất cao,
bảo đảm độ chính xác, độ ổn định và độ tin cậy, kết cấu máy đơn giản, có tính kinh tế và phù
hợp với điều kiện chế tạo và sử dụng của từng cơ sở sản xuất.
Để phục vụ cho việc phát triền ngành cơ khí hiện này, chúng ta cần phải đẩy mạnh
công tác đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao về các lĩnh vực, có khả
năng làm việc độc lập, sáng tạo và khả năng làm việc nhóm. Nhằm đáp ứng yêu cầu trên,
công việc đào tạo tại các trường nghề, trung cấp, cao đẳng cũng như đại học ngày càng được
chú trọng hơn.
Với đồ án tốt nghiệp Máy Công Cụ: “Thiết Kế Máy Phay Lăn Răng” sinh viên được
đi sát vào thực tế sản xuất, được vận dụng các kiến thức một cách tổng hợp. Với yêu cầu của
đồ án, sinh viên phải biết tìm tòi, vận dụng kiến thức đã học một cách linh hoạt, kết hợp trao
đổi nhóm giữa: Thầy – sinh viên, sinh viên – sinh viên. Nhờ vậy sau khi kết thúc đồ án mỗi
sinh viên đều có thể trang bị cho mình một kiến thức tổng hợp, hiểu biết thêm về công nghệ
chế tạo máy nói chung và máy công cụ nói riêng đã được học trong lý thuyết, cùng với kỹ
năng làm việc độc lập cũng như làm việc nhóm.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Thuận, đến nay em đã hoàn thành đồ án
tốt nghiệp của mình. Mặc dù được trang bị các kiến thức cơ bản, nhưng do khả năng cùng với
hiểu biết thực tế còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu xót về mặt
kỹ thuật cũng như nội dung. Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến của các thầy, cô để
đồ án của em được hoàn thiện hơn, và quan trọng hơn là em sẽ biết thêm được những kiến
thức để hoàn thiện mình, đáp ứng yêu cầu của một kỹ sư cơ khí.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thuận, cùng tập thể thầy cô giáo trong bộ
môn đã cho em những lời khuyên quý báu để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Thái Nguyên, ngày ..... tháng ….. năm 2010
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN BÁ HỌC
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
1
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
Phần I
TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG RĂNG
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
2
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
I. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG
Bánh răng, bánh vít là những chi tiết
quan trọng dùng để truyền lực và truyền
chuyển động trong nhiều loại máy khác
nhau. Cùng với sự phát triển của ngành chế
tạo máy và với yêu cầu sửa chữa, thay thế
các loại chi tiết này ngày càng được chế tạo
nhiều hơn. Ở nhiều nước trên thế giới người
ta đã xây dựng những nhà máy, phân xưởng
chuyên chế tạo bánh răng, bánh vít với trình
độ cơ khí hóa và tự động hóa cao.
Tùy theo hình dạng bánh răng, phương răng và đoạn biên dạng răng, người ta chia bộ truyền bánh
răng thành nhiều loại: bánh răng trụ, bánh răng côn. Và trong mỗi loại này còn được phân thành
nhiều loại bánh răng khác nhau dựa theo biên dạng răng như: bánh răng thân khai, bánh răng
Novikov, bánh răng Xicloit.
Tuỳ theo vị trí tương đối giữa các trục có thể chia thành truyền động bánh răng ra các loại:
- Truyền động bánh răng trụ bánh răng thẳng, răng nghiêng hoặc răng chữ V, ăn khớp ngoài hoặc

ăn khớp trong dùng để truỳên động giữa các trục song song.
- Truyền động bánh răng nón, răng thẳng răng cong hoặc răng nghiêng dùng để truyền động giữa
các trục cắt nhau.
- Truyền động bánh răng - thanh răng dùng để đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến
hoặc ngược lại.
Theo đặc trưng của chuyển động của trục mang bánh răng có:
- Truyền động thường: Trong loại này đường tâm hình học của các trục bánh răng là cố định.
- Truyền động ngoại luân: Đường tâm của trục một vài bánh răng là di động.
Theo vị trí tương đối của hai tâm quay đối với tiếp tuyến với hai đường tròn lăn tại điểm
tiếp xúc giữa hai vòng này:
- Bánh răng ngoại tiếp: tâm quay của hai bánh răng nằm ở hai phía của đường tiếp tuyến.
- Bánh răng nội tiếp: tâm quay của hai bánh răng ở về một phía của đường tiếp tuyến
Theo hướng răng trên bánh răng:
- Bánh răng thẳng
- Bánh răng nghiêng
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
3
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
- Bánh răng xoắn
- Bánh răng cong
Theo đường cong dùng làm biên dạng của răng:
- Bánh răng thân khai: Biên dạng của răng là đường thân khai của đường tròn
- Bánh răng xyclôit: Biên dạng răng là đường xyclôit
- Bánh răng Nôvikôv: Biên dạng của một bánh răng lồi, của bánh răng kia là lõm. Các biên dạng
này là các những vòng tròn.
Ngoài ra, bánh răng còn có thể chia thành bánh răng có tỷ số truyền không đổi và thay đổi (bánh
răng không tròn) theo quy luật nhất định, bánh răng trong truyền động kín (trong hộp giảm tốc, hộp
tốc độ, hộp chạy dao) và truyền động hở; bánh răng trong bộ truyền lực (dùng để truyền công suất là
nhiệm vụ chủ yếu) và trong bộ truyền động học (truyền chuyển động đảm bảo tỷ số truyền chính xác
là nhiệm vụ chủ yếu), bánh răng trong bộ truyền giảm tốc và tăng tốc, bánh răng phẳng và bánh răng

không gian.
1. Bánh răng thân khai
Bánh răng thân khai với biên dạng của răng là đường thân khai
vòng tròn, ưu điểm của bánh răng thân khai so với các loại răng
khác (bánh răng xycloit) là tính công nghệ cao, dễ chế tạo với độ
chính xác cao. Vì răng được chế tạo bằng dụng cụ cắt có lưỡi
thẳng, biên dạng thân khai không nhạy đối với sai số khoảng cách
tâm không làm thay đổi quy luật chuyển động và tỷ số truyền.
2. Bánh răng xyclôit
Trong bánh răng xyclôit, biên dạng răng của bánh răng là những đường cong thuộc họ xyclôit. Sự
phát triển của bánh răng xyclôit gắn liền với công nghiệp chế tạo đồng hồ. Sau đó mới ứng dụng vào
ngành chế tạo máy. Tuy bánh răng thân khai có nhiều ưu điểm căn bản, nhất là sau khi phát hiện
phương pháp cắt lăn bánh răng, nhưng bánh răng xyclôit vẫn không rời khỏi công nghiệp chế tạo
đồng hồ. Có lẽ đó là truyền thống của các nhà chế tạo đồng hồ.
Đặc điểm của bánh răng xyclôit, phạm vi sử dụng:
So với bánh răng thân khai, bánh răng xyclôit có những đặc
điểm sau:
- Độ mòn nhỏ hơn trong điều kiện bôi trơn không tốt.
- Hệ số trùng khớp lớn hơn, nhờ vậy có thể dùng những
bánh răng có số răng nhỏ. Nhưng sai số chế tạo dẫn đến làm
giảm hệ số trùng khớp (sai số tăng khoảng cách tâm quay, sai số
giảm vòng tròn đỉnh răng) không làm ảnh hưởng nhiều đến điều
kiện làm việc của bánh răng xyclôit.
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
4
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
- Trong những bộ truyền bánh tăng tốc, đặc biệt đồng hồ bánh răng xyclôit truyền lực rất tốt.
Khi xuất hiện việc chế tạo bánh răng xyclôit bằng phương pháp lăn. Nhưng bánh răng có mô đun
nhỏ, năng xuất chế tạo tăng lên rất nhiều. Nhưng những ưu điểm căn bản các bánh răng thân khai đã
làm hạn chế việc sử dụng bánh răng xyclôit trong ngành chế tạo máy, ngoại trừ ngành chế tạo đồng

hồ. Trong chế tạo máy, bánh răng xyclôit được dùng dưới dạng bánh răng chốt, máy ép…
3. Bánh trụ răng xoắn truyền chuyển động giữa hai trục song song
Bánh trụ răng xoắn dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục song song và chéo nhau trong
không gian.
Trong truyền động trục song song góc nghiêng của các đường răng trên hình trụ lăn của cả hai
bánh răng ăn khớp ngoài là bằng nhau về giá trị và ngược hướng xoắn. Còn đối với truyền động trục
chéo nhau, góc nghiêng của đường răng trên hai bánh răng là khác nhau.
Trong các hộp giảm tốc bánh răng nghiêng được sử dụng rất rộng rãi. Thường gặp nhất là bánh
răng nghiêng biên dạng thân khai.
3.1.Bánh răng nghiêng biên dạng thân khai
Bánh răng nghiêng biên dạng thân khai có hệ số trùng khớp lớn.
Trong thực tế, có khi gặp những cặp bánh răng nghiêng có hệ số trùng
khớp đến 20.
Cùng với hệ số trung khớp lớn, quá trình ăn khớp thực hiện theo
từng tiết diện đường tiếp xúc nằm chéo trên mặt răng và chiêu dài
đường tiếp xúc thay đổi từ một điểm thành đường ngắn rồi tăng dần
chiều dài sau đó lại giảm dần đến khi thành một điểm. Nên bánh răng
nghiêng làm việc êm. Thường dùng bánh răng nghiêng ở những bộ
truyền cao tốc.
Hai bánh răng nghiêng có chiều nghiêng ngược nhau, được ghép lại
với nhau ta được bánh răng chữ V. Trong bánh răng chữ V các lực tác
động theo chiều trục của từng cặp bánh răng nghiêng sẽ tự triệt tiêu.
Bánh răng chữ V khắc phục được nhược điểm của bánh răng nghiêng là khi ăn khớp có phát sinh lực
theo chiều dọc trục.
3.2.Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn (bánh răng Nôvicốp)
M.N Nôvicốp đã đề xuất một kiểu ăn khớp với biên dạng răng là cung tròn. Loại bánh răng này
ngày càng được áp dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy, nhờ khả năng truyền tải lớn.
- Cấu tạo mặt răng: Biên dạng răng (biến dạng lõm và lồi là những cung trong bán kính R1 và
R2 xấp xỉ bằng nhau cho nên biên dạng răng tiếp xúc theo điểm: điểm M. Các cung tròn này
thực hiện chuyển động xoắn vít dọc theo bánh răng sẽ tạo nên mặt răng.

- Đặc điểm ăn khớp: ở mỗi tiết diện, hai răng chỉ tiếp xúc tại một điểm M, nên ε
s
= 0. Để đảm
bảo ăn khớp liên tục, trong kiểu ăn khớp Nô vi kốp, phải sử dụng bánh răng nghiêng với hệ số
trùng khớp chiếu trục ε
β
> 1.
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
5
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
- Trong quá trình ăn khớp điểm tiếp xúc M sẽ di chuyển dọc theo đường tiếp xúc giữa hai hình
trụ lăn. Đường này chính là đường ăn khớp.
- Trong thực tế do biến dạng đàn hồi, hai mặt răng sẽ tiếp
xúc theo một tiết diện nhỏ. Diện tích này sẽ phát triển
rất nhanh trong thời gian chạy mài nhờ quanh điểm tiếp
xúc. Khe hở rất nhỏ.
- Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn.
Khả năng truyền tài lớn: vì hai biên dạng lồi, lõm tiếp xúc
với nhau nên bán kính cong tương đương lớn ứng suất tiếp xúc
phát sinh sẽ nhỏ, khả năng truyền tải có thể lớn hơn 1,5 lần so
với bánh răng thân khai có cùng kích thước (độ cứng HB < 320
và vận tốc vòng v ≤ 12m/s).
Khi cắt bằng phương pháp bao hình thanh răng sinh của bánh răng Nôvicốp có cấu tạo rất phức
tạp khó chế tạo.
4. Bánh răng trụ răng xoắn truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau
4.1.Bánh răng trụ chéo
Truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau có thể thực hiện bằng cặp bánh răng trụ răng
xoắn (bánh răng trụ chéo) cùng chiều hoặc khác chiều.
Trong cặp bánh răng xoắn khác chiều, khác với bánh răng nghiêng là góc xoắn không bằng nhau.
Trong trường hợp đặc biệt một răng là bánh răng thẳng.

Cấu tạo mặt răng: Trong các loại bánh răng trụ chéo thường gặp nhất là bánh răng trụ chéo với
mặt răng xoắn ốc thân khai (còn gọi là bánh răng xoắn thân khai). Vì vậy cấu tạo mặt răng và các
thông số của bộ truyền giống như bánh răng nghiêng.
4.2.Cơ cấu trục vít bánh vít
Trục vít dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau.
Thường gặp nhất là loại trục cắt góc giữa hai trục bằng 90
o
và dạng trục vít là hình trụ.
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
6
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
• Trục vít hình trụ
Số đầu mới Z
1
của trục vít rất nhỏ trong đó Z
2
có thể rất lớn. Vì vậy
một ưu điểm căn bản của bộ truyền trục vít là: Tỷ số truyền có thể rất
lớn, nhưng kích thước của cơ cấu rất nhỏ.
- Góc nghiêng của bánh vít, trục vít khác nhau nhiều, nên vận tốc
trượt tương đối theo dọc răng sẽ rất lớn. Vì vậy hiệu suất của cơ
cấu trục vít thấp nhiệt độ ở vùng tiếp xúc sẽ rất cao.
- Trong bộ truyền trục vít hình trụ, mặt răng của trục vít và bánh
vít sẽ tiếp xúc theo điểm. Vì vậy cơ cấu trục vít sẽ có các nhược
điểm của cơ cấu khớp loại cao tiếp xúc điểm.
Để đạt được tiếp xúc đường giữa trục vít và bánh vít sẽ thay đổi cấu
tạo của mặt răng bánh vít. Bánh vít được cắt bằng dao phay răng có
hình dạng hoàn toàn giống như trục vít sẽ ăn khớp bánh vít. Sự ăn khớp
khi cắt bánh vít và làm việc của cơ cấu trục vít là hoàn toàn giống nhau. Khi đó, mặt chân răng của
bánh vít không phải là hình trụ mà là một xuyến lõm, tạo bởi mặt tròn xoay có đường sinh là cung

tròn bao lấy trục vít dưới một góc Ω.
Mặt phẳng chứa đường tâm trục vít và vuông góc với trục bánh vít được gọi là mặt cắt chính I - I.
Do đó loại trục vít hình trụ này phụ thuộc vào loại hình bề mặt dùng làm mặt răng của trục vít.
Các loại mặt dùng để làm mặt răng của trục vít
- Mặt xoắn ốc thân khai
- Mặt xoắn convolút
- Mặt xoắn acsimét
- Mặt xoắn ốc tạo bởi đường sinh lõm
- Mặt xoắn ốc tạo thành bằng dao phay đĩa hình nón.
• Trục vít glôbôit
• Trục vít Spirôit
5. Bánh răng nón
Trong bộ truỳên bánh răng hình nón, răng phân bố trên hình nón cắt. Bánh răng nón dùng để
truyền chuyển động giữa hai trục cắt nhau, chéo nhau trong không gian.
Tuỳ theo dạng đường răng trên bánh răng chia bánh răng nón thành hai loại chính: bánh nón răng
thẳng và răng không thẳng.
5.1. Bánh răng nón răng thẳng
Bánh răng nón răng thẳng: đường răng chụm vào đỉnh bánh răng (a)
Đường răng nghiêng tiếp xúc với vòng tròn bán kính P (b)
5.2.Bánh nón răng không thẳng (răng cong)
Đường răng là cung tròn bán kính r
i
(c)
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
7
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
Đường răng là đường xoắn ốc Acsimets (d)
Đường răng là đường thân khai của vòng tròn bán kính P (e)
Mỗi loại bánh răng đều có những đặc điểm và công dụng riêng. Và ngày nay cùng với sự phát
triển của kỹ thuật thì phương pháp chế tạo chúng cũng ngày càng phong phú.

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO BÁNH RĂNG
Bánh răng bằng vật liệu kim loại thường được gia công bằng các phương pháp bào, phay, chuốt…
Ngoài ra còn có thể gia công bằng các phương pháp ép, đúc, cán nguội hay cán nóng. Hiên nay các
nhà máy cơ khí đều dùng các máy chuyên dùng để gia công bánh răng.
Theo nguyên lý hình thành bề mặt răng, có hai phương pháp cơ bản để gia công bánh răng:
- Phương pháp chép hình.
- Phương pháp bao hình.
1. Phương pháp chép hình
Phương pháp chép hình là phương pháp tạo hình bề mặt của răng bằng cách chép lại hình dáng
của dao cắt hoặc của bề mặt mẫu.
Ví dụ: khi phay lăn răng bằng các dao phay đĩa môđun, dao phay ngón môđun hoặc bào theo mẫu.
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
8
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
Ưu điểm: Không cần máy chuyên dùng, dao phay đĩa môđun dễ chế tạo. Được sử dụng nhiều khi
gia công trên các máy vạng năng có trang bị dụng cụ chia độ như các máy: 6H82A, 6H83…
Nhược điểm:
- Năng suất thấp: mất thời gian phân độ, mất thời gian để dao về vị trí ban đầu, gia công từng
răng một.
- Độ chính xác không cao do phụ thuộc vào độ chính xác biên dạng dao (dao bị mòn trong quá
trình cắt), khó khăn trong việc điều chỉnh vị trí tương đối giữa dao và chi tiết.
2. Phương pháp bao hình
Phương pháp bao hình là phương pháp tạo nên hình dáng bề mặt của răng bằng cách lặp lại
chuyển động tương đối của hai chi tiết ăn khớp nhau như chuyển động của hai bánh răng, của thanh
răng – bánh răng, trục vít – bánh vít. Trong đó một đóng vai trò là dao, một đóng vai trò là phôi.
Ưu điểm so với phương pháp chép hình là:
- Năng suất cao hơn, độ chính xác cao hơn.
- Mức độ tự động hóa cao hơn
- Một dao có môđun nhất định có thể cắt được nhiều bánh răng cùng môđun với số răng bất kỳ.
III. CÁC MÁY GIA CÔNG RĂNG

Máy gia công răng hiện nay có thể được phân loại theo các nguyên tắc sau:
Theo công dụng:
- Máy gia công bánh răng trụ: răng thẳng, răng xoắn.
- Máy gia công bánh răng côn: răng thẳng, răng xoắn.
- Máy gia công bánh vít, thanh răng.
Theo phương pháp gia công:
- Máy phay răng (phay lăn răng).
- Máy xọc răng.
- Máy bào răng.
- Máy mài răng v.v…
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
9
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
PHẦN II
TỔNG HỢP CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
10
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
I. CÔNG DỤNG CỦA MÁY PHAY LĂN RĂNG – CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU
1. Đặc điểm, công dụng của máy phay lăn răng
Máy phay lăn răng là máy chuyên dùng, được sử dụng để gia công bánh răng trụ răng thẳng, răng
nghiêng, bánh vít, trục then hoa, các chi tiết có đĩa xích.
Việc gia công trên máy dựa theo nguyên lý bao hình, biên dạng răng gia công hình thành từ vô số
các vết cắt của dao và phôi do quá trình ăn khớp cưỡng bức tạo lên.
Gia công bánh răng trên máy phay lăn răng có ưu điểm nổi bật là có tính vạn năng cao, thể hiện ở
chỗ nếu cùng môđun thì một dao phay lăn răng có thể gia công được các bánh răng với số răng bất
kỳ. Phương pháp chép hình không có ưu điểm này.
Gia công trên máy phay lăn răng, bánh răng có độ chính xác biên dạng cao hơn nhiều so với bánh
răng gia công bằng phương pháp chép hình trên các máy phay vạn năng như 6H82.
Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là chi phí chế tạo dao cao hơn, do cấu tạo của dao phay

lăn răng phức tạp, khó chế tạo hơn.
2. Các thông số chủ yếu
Theo yêu cầu, cần thiết kế máy phay lăn răng bán tự động với các thông số:
- Đường kính phôi lớn nhất gia công được: D
max
= 800 mm.
- Môđun lớn nhất của bánh răng được cắt: m
max
= 10 mm.
Thiết kế dựa trên máy chuẩn 5K32.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
11
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
Máy phay lăn răng làm việc theo nguyên lý bao hình, tạo hình bề mặt răng bằng phương pháp
lăn và tiếp xúc.
Trên máy có các chuyển động sau:
- Chuyển động tạo ra đường chuẩn
∅
c
.
- Chuyển động tạo ra đường sinh
∅
s
.
- Chuyển động phân độ.
Ở đây đường sinh công nghệ là đường
thân khai, đường chuẩn là đường răng.
1. Gia công bánh răng trụ răng thẳng
Đường sinh là đường thân khai, được tạo thành bằng phương pháp bao hình (đường bao của các

vị trí liên tiếp của lưỡi cắt thực).
Do đó, chuyển động tạo hình đường sinh là sự kết hợp hai chuyển động: chuyển động quay Q
1
của dao và chuyền động Q
2
của phôi. Chuyển động phân độ trùng với chuyển động tạo hình đường
sinh
∅
s
. Vậy chuyển động tạo hình đường sinh
∅
s
{
Q
1
, Q
2
}
.
∅
s
nhắc lại sự ăn khớp giữa trục vít – bánh răng, trong đó trục vít đóng vai trò là dao.
Đường chuẩn ở đây là đường thẳng, được tạo thành bằng phương pháp quỹ tích (vết). Để tạo ra
đường chuẩn này, dao thực hiện chuyển động tịnh tiến T
3
dọc trục phôi với lượng chạy dao S
d
xác
định trên một vòng quay của phôi. Vậy
∅

c
{
T
3
}
.
2. Gia công bánh răng trụ răng nghiêng
Đường sinh là đường thân khai, được tạo
thành bằng phương pháp bao hình.
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
12
Phôi
Dao
T
3
Q
2
Q
1
Phôi
Dao
T
3
Q
2
Q
1
Q
4
Sơ đồ cắt bánh răng trụ răng

Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
Chuyển động tạo hình sinh là sự kết hợp của hai chuyển động quay Q
1
của dao và quay Q
2
của
phôi. Vậy
∅
s
{
Q
1
, Q
2
}
.
Đường chuẩn ở đây là đường xoắn vít, được tạo thành bằng phương pháp quỹ tích. Để tạo ra
đường chuẩn này, dao thực hiện chuyển động tịnh tiến T
3
hết chiều dài răng kết hợp với chuyển động
quay phụ Q
4
của phôi. Vậy
∅
c
{
Q
4
, T
3

}
.
3. Gia công bánh vít
Gia công bánh vít bằng máy phay lăn răng có hai phương pháp: chạy dao tiếp tuyến và chạy dao
hướng kính.
Chạy dao hướng kính chỉ áp dụng với trường hợp k = 1, nếu k ≥ 2 dùng phương pháp này sẽ gây
lên hiện tượng cắt lẹm đỉnh và chân răng bánh vít. Để khắc phục người ta dùng phương pháp chạy
dao tiếp tuyến.
Khi gia công bánh vít thì đường chuẩn là đường cong ghềng, được tạo thành bằng phương pháp
quỹ tích, do kết cấu của dao tạo nên trong khi gia công. Do vậy không có
∅
c
.
Đường sinh là đường thân khai, được tạo thành bằng phương pháp bao hình
∅
s
{
Q
1
, Q
2
}
.
III. THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CÂU TRÚC ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
13
Q
2
Q
4

T
3
Q
1
Phôi
Dao
Q
2
T
3
Q
1
Dao
Phôi
Sơ đồ cắt bánh răng trụ răng
Gia công bánh vít: chạy dao tiếp
Gia công bánh vít: chạy dao hướng
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
Từ việc phân tích các phương pháp tạo hình trên ta thấy máy phay lăn răng thiết kế cần có các
chuyển động tạo hình sau:
Khi cắt bánh răng thẳng cần có các chuyển động quay chính của dao là Q
1
để tạo ra tốc độ cắt,
chuyển động quay của phôi Q
2
phù hợp với Q
1
. Do vậy giữa dao và phôi phải có liên kết nội với chạc
điều chỉnh i
x

, đó là nhóm tạo hình đường sinh
∅
s
{
Q
1
, Q
2
}
.
Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng để tạo thành đương chuẩn thì máy phải có thêm chuyển động
tạo thành đường xoắn ốc, đó là chuyển động quay phụ thêm Q
4
phù hợp với chuyển động thẳng đứng
của bàn máy T
3
, lúc này bàn máy mang phôi nhận đồng thời 2 chuyển động độc lập nhau là Q
2
và Q
4
vì vậy trong cấu tạo của máy cần bố trí thêm cơ cấu cộng (cơ cấu vi sai) để gộp 2 chuyển động này
đó là nhóm tạo hình đường chuẩn
∅
c
{
Q
4
, T
3
}

.
Để tạo thành các chuyển động trên ta thấy có rất nhiều phương án thành lập sơ đồ cấu trúc động
học.
Cơ sở cho việc thành lập sơ đồ cấu trúc là trước hết phải viết được nội liên kết và chuyển động
của các nhóm hình thành. Từ đó ta có 4 phương án thành lập sơ đồ cấu trúc: Phương án 1 – 2 – 3 – 4.
- Phương án 1:
T
d
Q
2
Q
1
n
Q
4
i
y
i
x
1
2
3
4
7
6
5
8
9
10
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên

14
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
- Phương án 2:
T
d
Q
2
Q
1
n
Q
4
i
x
1
2
3
4
9
8
5
10
6
7
i
y
- Phương án 3:
n
Q
4

1
2
7
6
3
10
4
5
i
x
i
y
8
9
T
d
Q
2
Q
1
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
15
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
- Phương án 4:
T
d
Q
2
Q
1

n
Q
4
1
2
12
3
9
4
5
i
x
i
y
11
10
i
s
7
8
6
Theo phương án 1 – 2 ta có: Lượng di động tính toán (LDĐTT) xích vi sai
Gọi T là bước xoắn đường răng bánh răng:
sin
n
m Z
T
π
β
=

LDĐTT: T mm → Phôi quay phụ thêm ± 1 vòng
⇔
78 9 10 56
. . . . . 1
.
y
vm vm
T
i i i i i vong
k t
− Σ
= ±
⇔
sin
.
y y
n
i C
m Z
β
=
(công thức điều chỉnh)
Trong đó:
- T
vm
: bước của trục vít me đứng
- i
Σ
: tỉ số truyền của cơ cấu cộng chuyển động
- m

n
: môđun pháp của bánh răng cần gia công
- Z: số răng của bánh răng cần gia công
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
16
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
- β: góc xoắn vít của bánh răng cần gia công
Khi điều chỉnh xích bao hình: Dao (Q
1
) → Phôi (Q
2
)
LDĐTT: 1 vòng dao → K/Z vòng phôi
PTCBĐH: 1.i
12
.i
x
.i
34
.i
Σ
.i
56
= K/Z vòng phôi
CTĐC:
x x
K
i C
Z
=

Theo phương án 3 – 4, ta có:
sin
.
y y
n
i C
m K
β
=
Trong 4 phương án trên ta thấy phương án 3 – 4 có việc điều chỉnh vi sai không phụ thuộc vào số
răng cần cắt, do đó khi cắt bánh răng với các số răng khác nhau ta chỉ cần điều chỉnh chạc i
x
, như vậy
sẽ rút ngắn được thời gian điều chỉnh, người điều chỉnh sẽ đỡ vất vả hơn do đã thay đổi cách bố trí i
x
về phía sau cơ cấu cộng. Phương án 1 – 2 không có ưu điểm nào.
Trong phương án 3, có nhược điểm là khi cắt bánh răng nghiêng lượng chạy dao thẳng đứng phụ
thuộc vào tốc độ quay của dao. Do đó năng suất không cao vì không thể tăng tốc độ quay của dao lên
liên tục được.
Để khắc phục nhược điểm này ta sử dụng sơ đồ cấu trúc máy theo phương án 4, ở phương án này
có thêm khâu điều chỉnh lượng chạy dao i
s
.
Các phương án được trình bày như hình vẽ trên.
Mặt khác khi cắt bánh vít trên máy phay lăn răng, cần có các chuyển động sau:
Q
1
– chuyển động quay của dao tạo tốc độ cắt
Q
2

– chuyển động quay của phôi phù hợp với chuyển động của dao
S
k
– chuyền động chạy dao hướng kính để cắt hết chiều sau răng khi cắt bánh vít theo phương
pháp chạy dao hướng kính (hình vẽ)
S
t
– chuyển động chạy dao dọc trục khi cắt bánh răng bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến
(hình vẽ)
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
17
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
Q
2
S
k
Q
1
Q
2
Q
4
S
t
Q
1
Như vậy ta phải có khâu điều chỉnh i
s
vào xích chạy dao để thành lập sơ đồ cấu trúc động học
toàn máy ở trường hợp này.

Khi cắt bánh vít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến thì chuyển động quay của dao và phôi là
chuyển động nhắc lại sự ăn khớp của trục vít – bánh vít. Chuyển động chạy dao của vít me mang bàn
dao nhắc lại sự ăn khớp khớp của bánh răng – thanh răng, do đó phôi phải quay thêm một lượng là Q
4
do xích vi sai đảm nhiệm.
Để mở rộng và thay đổi lượng chạy dao tiếp tuyến trên sơ đồ cấu trúc động học ta bố trí thêm
khâu điều chỉnh i
o
. Như vậy để thỏa mãn các yêu cầu của máy sao cho thích hợp nhất ta chọn phương
án bố trí động học như phương án 4.
Từ đó thành lập được sơ đồ cấu trúc động học toàn máy gồm các xích liên kết trong, ngoài và các
khâu điều chỉnh như sau:
Với sơ đồ cấu trúc động học toàn máy như trên ta có các thành phần lượng di động tính toán và
công thức điều chỉnh như sau:
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
18
S
d
Q
2
Q
1
n
Q
4
4
5
15
6
12

7
8
i
x
i
y
14
13
i
s
10
11
9
i
v
2
3
M
i
o
16
17
1
S
k
S
t
18
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
1. Xích tốc độ

Động cơ → Trục chính (mang dao)
LDĐTT: n
đc
(v/p) → n
tc
(v/p)
PTCBĐH: n
đc
. i
12
. i
v
. i
34
= n
t/c
CTĐC: i
v
= C
v
. n
tc

2. Xích bao hình
Xích này liên hệ giữa chuyển động quay của dao (trục chính) Q
1
và phôi Q
2
Trục chính → Phôi
LDĐTT: 1 vòng dao →

K
Z
vòng phôi
PTCBĐH: 1. i
45
. i
Σ

. i
67
. i
x
. i
89
=
K
Z
CTĐC:
x x
K
i C
Z
=

3. Xích chạy dao
Xích này liên hệ giữa chuyển động quay của phôi và chuyển động tính tiến của dao T
3
.
Gọi S
d

mm/vg là lượng chạy dao dọc của máy.
Phôi → Dao (T
3
)
LDĐTT: 1 vòng phôi → S
d
(mm)
PTCBĐH: 1. i
9-10
. i
s
. i
11-12
. k
vm
. t
vm
= S
d
CTĐC:
s s d
i C S=

4. Xích vi sai
a. Khi cắt bánh răng nghiêng
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
19
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
Gọi T là bước xoắn đường răng bánh răng:
sin

n
m Z
T
π
β
=
LDĐTT: T mm → Phôi quay phụ thêm ± 1 vòng
⇔
12 13 14 15 67 8 9
. . . . . . . 1
.
y x
vm vm
T
i i i i i i i vong
k t
− − Σ −
= ±
⇔
sin
.
y y
n
i C
m K
β
=
b. Khi cắt bánh vít bằng chạy dao tiếp tuyến
Lượng di động tính toán:
Dao (T

3
) → Phôi (Q
4
)
LDĐTT: π.m
d
.Z→ 1 vòng
PTCBĐH:
12 13 14 15 67 89
0
. .
. . . . . . . 1
. .
d
y x
vm vm
m Z
i i i i i i i
i t k
π
− − Σ
=
CTĐC:
1
.
y y
d
i C
K m
=

IV. KẾT LUẬN
Dựa trên cơ sở lựa chọn và phân tích một sơ đồ gia công đặc trưng nhất (cụ thể là sơ đồ gia công
của bánh răng trụ răng thẳng), phân tích các chuyển động cần thiết, lập sơ bộ cấu trúc động học máy.
Sau đó bổ sung các chuyển động cần thiết khác của các sơ đồ gia công khác mà yêu cầu công nghệ
đặt ra cho máy (gia công bánh răng trụ răng nghiêng, bánh vít). Dựa trên cơ sở tốt nhất về mặt động
học cho máy ta đã lựa chọn ra được cấu trúc động học toàn máy thỏa mãn yêu cầu công nghệ: gia
công bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng và bánh vít. Trên cơ sở đó ta tính được lượng di động
tính toán tổng quát cho các xích động học cần thiết trên máy.
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
20
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
21
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
PHẦN III
XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT
CƠ BẢN CỦA MÁY
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
22
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
Máy cắt kim loại cũng như các loại máy công cụ khác, để thực hiện những chức năng nhất
định nào đó máy cần phải có những đặc trưng kỹ thuật nhất định.
Đặc trưng kỹ thuật kỹ thuật cơ bản của máy xác định khả năng sản xuất của nó. Đặc trưng kỹ
thuật của máy bao gồm: Đặc trưng công nghệ, đặc trưng kích thước, đặc trưng động học và đặc trưng
động lực học.
Đặc trưng công nghệ giúp ta xác định các loại bề mặt có thể gia công trên máy, các nguyên
công thực hiện được trên máy, loại phôi đưa vào máy, công nghệ điển hình… và loại hình sản xuất.
Đặc tính kích thước nói lên kích thước cơ bẳn nhằm xác định kích thước lớn nhất của chi tiết
gia công có thể thực hiện được trên máy.

Đặc tính động học của máy (xích động học và xích chạy dao) xác định tốc độ lớn nhất, nhỏ
nhất, xác định công bội ϕ, xác định dãy tốc độ.
Đặc tính động lực học: xác định công suât tính toán động cơ và trên cơ sơ đó xác định và lựa
chọn động
I. Đặc trưng về công nghệ
Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng để gia công bánh vít, bánh răng trụ răng thẳng, răng
nghiêng.
Phôi gia công là phôi trụ có đường kính lớn nhất:D
max
= 800mm.
Vật liệu gia công trên máy: Thép, gang, đồng và chất dẻo. Dao được sử dụng là dao phay trục vít,
dao bay.
II. Đặc trưng về kích thước
Đường kính lớn nhất của bánh răng gia công: D
max
= 800mm.
Modul lớn nhất của bánh răng được cắt: m
max
= 10mm.
Góc nghiêng lớn nhất của bánh răng gia công: λ = ± 60
0
Môđun bé nhất được tính theo công thức:
ax
min
m
m
m
m
R
=

Chọn R
m
=5 nên m
min
= 2 mm.
Theo bảng trang 50 tài liệu [I]. ta chọn thông số của dao là:
D
dmin
= 50 mm ; D
dmax
= 200 mm.
Z
dmax
= 12.
III. ĐẶC TRƯNG VỀ ĐỘNG HỌC
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
23
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy
1. Xích tốc độ
Tốc độ cắt giới hạn được chọn căn cứ vào các tài liệu thống kê. Tham khảo tài liệu đã cho đối
với máy chuẩn khi phay lăn răng, tốc độ cắt có thể sử dụng theo Sổ tay CNCTM. Đối với vật liệu dao
là thép gió:
Vận tốc lớn nhất: V
max
= 50 m/ph ; V
min
= 16 m/ph
Phạm vi điều chỉnh tốc độ:
R
V

V
v
= = =
max
min
,
50
16
3125
Phạm vi điều chỉnh đường kính của dao:
R
D
D
d
= = =
max
min
200
50
4


Vật liệu
Vận tốc cắt (m/ph)
Thô Tinh
Gang
16÷20 20÷25
Thép σ
b
< 60(kg/mm

2
) 25÷28 20÷25
Thép σ
b
> 60(kg/mm
2
) 20÷25 25÷30
Đồng
25÷40 25÷40
Chất dẻo
25÷50 25÷50
Vậy phạm vi điều chỉnh số vòng quay trục chính của dao là :
R
n
= R
v
.R
d
= 3,125.4 = 12,5
Số vòng quay nhỏ nhất của trục dao là :

min
min
max
1000
1000 16
25,5( / )
3,14 200
V
n v ph

D
π
×
×
= = =
× ×
Trong thực tế, số vòng quay nhỏ nhất ít được sử dụng. Nếu dao phay trục vít làm bằng thép
gió Coban thì có thể tăng tốc độ cắt 1 đến 2 lần, vậy:
n
min
= (1÷2) . 25,5 = 25,5÷51 v/ph
Lấy n
min
= 50 v/ph. Khi đó số vòng quay trục chính dao có phạm vi điều chỉnh
1
12,5. 6,25
2
n
R = =
Chọn công bội ϕ:
Để tổn thất tương đối về tốc độ là không đổi tức là lợi về mặt kinh tế (năng suất) khi gia công
phôi có đường kính khác nhau ta chọn chuỗi số vòng quay trục chính là chuỗi số nhân. Tra bảng: 6-2-
STKMCKL - Phạm Đắp. Chọn công bội ϕ tiêu chuẩn. Máy thiết kế là máy phay lăn răng nên chọn ϕ
=1,26.
Khi đó số tốc độ của máy thiết kế là:
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
24
Thuyết minh Đồ Án Tốt Nghiệp  Bộ môn Chế Tạo Máy

Z

R
n
= + = + =
lg
lg
lg ,
lg ,ϕ
1
6 25
1 26
1 9
Lấy theo bảng 5 - TKMCKL - Mai Trọng Nhân. Ta có chuỗi số vòng quay tiêu chuẩn sau:
50 ; 63 ; 80 ; 100 ; 125 ; 160 ; 200 ; 250 ; 315 (v/ph).
2. Xích chạy dao
Máy bố trí 3 xích chạy dao. Xích chạy dao thẳng đứng, xích chạy dao tiếp tuyến và xích chạy
dao hướng kính. Với lượng chạy dao S
d
, S
v
, S
t
, được xác lập theo yêu cầu độ bóng và độ chính xác
của chi tiết gia công.
a. Xích chạy dao thẳng đứng
Theo nguyên lý cắt, khi cắt thô lượng chạy dao từ 2 đến 3mm/v (vật liệu phôi: gang, thep,
đồng). Khi cắt tinh lượng chạy dao từ 0,8 đến 1,5 mm/v. Lượng chạy dao này nhỏ nên dễ xẩy ra hiện
tượng trượt dao.
Chiều sâu cắt được xác định theo môđun của bánh răng cần gia công. Đối với các bánh răng
có môđun nhỏ hơn 10 mm thì ta cho một hành trình cắt hết chiều sâu. Đối với bánh răng có m >
10mm (vật liệu bánh răng là gang) và m > 8mm (vật liệu là thép) thì cắt 2 hành trình. Hành trình đầu

cắt theo chiều sâu t = 1,4 mm, hành trình sau cắt hết phần còn lại.
Với vật liệu gia công là chất dẻo thì lượng chạy dao có thể chọn lớn hơn. Theo máy chuẩn có
lượng chạy dao cho máy thiết kế là.
S
dmin
= 0,8 mm/v ; S
dmax
= 5 mm/v.
Vậy:
R
S
S
sd
d
d
= = =
max
min
,
,
5
0 8
6 25
Để khống chế tổn thất máy không đổi, và có được tốc độ và lượng chạy dao ta chọn chuỗi
chạy dao là chuỗi cấp số nhân với ϕ
s
= 1,26.
Ta có chuỗi cấp chạy dao đứng là:
Zs
R

sd
= + = + =
lg
lg
lg ,
lg ,ϕ
1
6 25
1 26
1 9
Lượng chạy dao đứng:
0,8 ; 1 ; 1,26 ; 1,58 ; 2 ; 2,5 ; 3,2 ; 4 ; 5 (mm/v)
b. Xích chạy dao hướng kính
Để gia công bánh vít bằng chạy dao hướng kính, trong máy bố trí xích chạy dao hướng kính
được nối từ xích chạy dao dọc. Theo máy chuẩn ta chọn lượng chạy dao hướng kính của máy là 1/3
lượng chạy dao dọc. Khi đó ta có lượng chạy dao hướng kính là:
0,27 ; 0,34 ; 0,43 ; 0,54 ; 0,68 ; 0,85 ; 1,08 ; 1,36 ; 1,7(mm/v).
c. Xích chạy dao tiếp tuyến
Để cắt bánh bít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến và cắt bánh răng bằng phương pháp
chạy dao đường chéo. Máy còn bố trí xích chạy dao tiếp tuyến. Lượng chạy dao phụ thuộc vào góc
nghiêng của bánh răng và số răng của bánh vít khi gia công.
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
25