THIẾT kế, CHẾ tạo máy PHAY lăn RĂNG điều KHIỂN số CNC

M CL C
Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân

i

L i cam đoan

iii

C mt

iv

Tóm t t

v

M cl c

vi

Danh sách các b ng

x

Danh sách các chữ viết t t

x

Danh sách các hình

xi

Ch

1

Ch

ngă1ăT NG QUAN
1.1 σgoài n ớc

1

1.2 Trong n ớc

2

1.3 Tính c p thiết c a đề tài

2

1.4 Nhiệm v đề tài

3

1.5 M c đích đề tài

3

1.6 Ph ơng pháp nghiên c u

3

1.7 Đối t

3

ng, giới h n đề tài

ngă2 C ăS

LÝ THUY T

5

2.1.1 Phân lo i bánh răng

5

2.1.2 Đ chính xác c a bánh răng

5

2.1.3 V t liệu làm bánh răng

6

2.2 Lý thuyết cơ b n về gia công bánh răng bằng ph ơng pháp phay lăn răng 7
2.2.1 σguyên lý phay lăn răng

7

2.2.2 Phay lăn răng thẳng

8

2.2.3. Phay lăn răng nghiêng

9

2.2.4 Kh năng công nghệ c a máy phay lăn răng

10

2.2.5 Ph ơng pháp lăn răng

11
vi


2.2.6 Tìm hiểu máy phay lăn răng 5Mγβ4A

12

2.2.7 Kết lu n

17

2.3 Máy phay lăn răng CσC

18

2.3.1 Cơ s thiết kế máy phay lăn răng CσC

18

2.3.2 Kết c u máy phay lăn răng

19

2. 3.3 Nguyên lý c a máy phay lăn răng thông th

ng

20

2.3.4 Nguyên lý c a máy phay lăn răng có điều khiển theo ch ơng trình số 21

Ch

Ch

2.3.5 Các máy phay lăn răng có tr c dao nằm ngang

22

2.3.6 Các lo i dao phay lăn răng

23

2.3.7 Chế đ c t khi phay lăn răng

26

2.3.8 B truyền vitme bi

29

ngă3ă PH

NGăÁNăTHI T K

30

3.1 Yêu cầu đề tài

30

3.2 Ph ơng án thiết kế

31

3. 2.1 Ph ơng án 1

31

γ.β.β Ph ơng án β

32

3.3 Chọn ph ơng án

32

ngă4 TÍNH TOÁN THI T K MÁY

33

4.1 Thiết kế đ ng học

33

4.1.1 Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn răng CσC

33

4.1.2 Xích tốc đ

33

4.1.3 Xích bao hình

34

4.1.4 Xích ch y dao

35

4.2 Tính toán chế đ c t

36

4.3. Tính toán đ ng lực học

41

4.3.1 Chọn đ ng cơ servo

41

4.3.2 Tính toán chi tiết máy

42
vii


Ch

ngă5 CH T O MÁY PHAY LĔNăRĔNGăCNC
5.1 Hình toàn máy đư đ

Ch

Ch

Ch

c chế t o

55
55

5.2 Điều chỉnh máy

55

5.2.1 Gá đặt và k p chặt phôi

56

5.2.2 Gá đặt d ng c c t

56

5.2.3 Sử d ng và b o qu n máy

57

ngă6 THI T K , CH T O H TH NGăĐI U KHI NăĐI N

59

6.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển.

59

6.2 Sơ đồ đ u dây m ch điều khiển

60

6.3 T điện điều khiển

64

ngă7 CH

NGăTRỊNHăĐI U KHI N

65

7.1 L u đồ gi i thu t phay lăn răng bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng

65

7.2 Giao diện ch ơng trình điều khiển

66

7.2.1 Giao diện ch ơng trình điều khiển bánh răng tr thẳng

66

7.2.2 Giao diện điều khiển phay bánh răng tr xo n trái (nghiêng trái)

67

7.2.3 Giao diện điều khiển phay bánh răng tr xo n ph i (nghiêng ph i)

70

ngă8ăăăL P RÁP VÀ V N HÀNH

72

8.1 Mô hình thiết kế 3D

72

8.2 Máy l p ráp hoàn thiện

73

8.3 Máy gia công

74

8.4 S n phẩm gia công trên máy phay lăn răng CNC

74

8.4.1 S n phẩm bằng nhựa

75

8.4.2 S n phẩm bằng v t liệu đồng

76

8.5 Kiểm tra biên d ng sau khi gia công

77

viii


Ch ơng 9 K TăLU NăVÀăKI NăNGH

78

9.1 Kết lu n

78

9.2 Kiến nghị

80

TÀI LI U THAM KH O

81

ix


DANHăM CăB NG

B
B
B
B
tr

ng 1. Thông số về góc đ quay tr c dao --------------------------------------------------------- 23
ng β. Kích th ớc cơ b n c a dao phay lăn răng tr c vít --------------------------------------- 25
ng γ. Tuổi bền T và đ mòn mặt sau h3 c a dao phay tr c vít ------------------------------- 25
ng 4. Tốc đ c t V và công su t σz khi c t răng thô và bán tinh bằng dao phay
c vít m t đầu mối ----------------------------------------------------------------------------------- 27

CH ăVI TăT T
CAD: Computer Aided Design
CNC: Computer Numerical Control

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1: Hình 1.1 Máy phay lăn răng SAMPUTEσSILI

2

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý phay lăn răng

7

Hình β.β. Gá dao nghiêng h ớng trái

9

Hình β.γ. Gá dao nghiêng h ớng ph i

9

Hình β.4. Bánh răng nghiêng trái dao xo n

9

Hình 2.5. Bánh răng nghiêng ph i dao xo n

9

Hình β.6. Sơ đồ đ ng máy phay lăn răng 5Mγβ4A

13

Hình 2.7. Máy lăn răng gia công thô c a hưng Gleason

19

Hình 2.8. σguyên lý c a máy phay lăn răng thông th

ng

20

Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý c a máy PLR có điều khiển theo ch ơng trình số

21

Hình β.10. Sơ đồ dịch chuyển c a dao phay

22

Hình 2.11. Dao phay lăn răng

23

Hình β.1β. Chiều dài ăn dao (l1) và thoát dao (l2) khi c t răng

28

Hình β.1γ. B truyền vitme bi

29

Hình γ.1. Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn răng CσC

31

Hình γ.β: Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn răng CσC

32

Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn răng

33

Hình 4.β. Xích tốc đ mô hình máy phay lăn răng điều khiển số

34

Hình 4.γ. Kích th ớc dao phay lăn răng

38

Hình 4.4. Sơ đồ nguyên lý ho t đ ng c a máy

41

xi


Hình 4.5. Tr c dao máy phay lăn răng CσC

42

Hình 4.6. Mô hình đặt điều kiện biên

42

Hình 4.7. Mô hình đặt điều kiện biên

44

Hình 4.8. Biểu đồ lực c t

44

Hình 4.9. Biểu đồ moment

45

Hình 4.10. Biểu đồ chuyển vị góc

45

Hình 4.11. Biểu đồ đ võng

45

Hình 4.12. Tr c gá đầu dao c a máy phay lăn răng CσC

46

Hình 4.1γ. Mô hình đặt điều kiện biên tr c 1

46

Hình 4.14. Mô hình đặt điều kiện biên 1

48

Hình 4.15. Biểu đồ lực c t

48

Hình 4.16. Biểu đồ moment uốn

48

Hình 4.17. Biểu đồ chuyển vị góc

49

Hình 4.1 . Biểu đồ đ võng

49

Hình 4.19. Tr c gá phôi c a máy phay lăn răng CσC

50

Hình 4.β0. Mô hình đặt điều kiện biên tr c 2

50

Hình 4.β1. Mô hình đặt điều kiện biên tr c β

52

Hình 4.ββ. Biểu đồ lực c t

52

Hình 4.βγ. Biểu đồ moment uốn

52

Hình 4.β4. Biểu đồ chuyển vị góc

53

Hình 4.β5. Biểu đồ đ võng

53
xii


Hình 5.1. Máy phay lăn răng ch a sơn

54

Hình 6.1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển kết nối với máy

58

Hình 6.β. Sơ đồ m ch điều khiển

59

Hình 6.3. Các nút ch c năng điều khiển

60

Hình 6.4. Đ ng lực điều khiển

60

Hình 7.1. Màn hình ban đầu

63

Hình 7.β. Màn hình nh p thông số gia công

63

Hình 7.γ. Màn hình ban đầu gia công bánh răng tr xo n

64

Hình 7.4. Màn hình ban đầu gia công bánh răng tr xo n trái

64

Hình 7.5. Màn hình nh p thông số gia công bánh răng tr xo n trái

65

Hình 7.6. Màn hình nh p thông số gia công bánh răng tr xo n trái (tt)

65

Hình 7.7. Màn hình ban đầu gia công bánh răng tr xo n

66

Hình 7. . màn hình ban đầu gia công bánh răng tr xo n ph i

66

Hình 7.9. Màn hình nh p thông số gia công bánh răng tr xo n ph i

67

Hình 7.10. Màn hình nh p thông số gia công bánh răng tr xo n ph i (tt)

67

Hình .1. Mô hình thiết kế γD toàn máy

68

Hình 8.2. Máy l p ráp hoàn thiện

69

Hình .γ. Máy đang gia công bánh răng nghiêng đồng thau

70

Hình 8.4. S n phẩm máy gia công v t liệu nhựa

70

Hình .5. S n phẩm máy gia công v t liệu đồng ậ bánh răng tr răng thẳng

71

Hình .6. S n phẩm máy gia công v t liệu đồng ậ bánh răng tr răng nghiêng

71

Hình 8.7. Biên d ng bánh răng sau khi gia công

72

Hình . . Biên d ng bánh răng sau khi gia công

72

xiii


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

Ch

ngă1

T NG QUAN

1.1.ăNgoƠiăn

c

Công nghệ gia công chi tiết máy cũng nh bánh răng t i các n ớc phát triển
gần nh đư tự đ ng hóa toàn b . Dây chuyền gia công bánh răng gần nh khép kín
từ khâu gia công phôi đến khâu c t răng, c o răng, mài răng.
Các lo i máy gia công bánh răng theo ph ơng pháp chép hình, bao hình cũng
đ

c nghiên c u và chế t o từ lâu và ngày càng hoàn thiện

các n ớc công nghiệp

ví d nh các hưng s n xu t máy phay lăn răng nổi tiếng nh : RicharDon c a Đ c,
Schiess-Brighton c a Mỹ và Đ c, hãng Ronson Gears c a Úc….
Trong ph ơng pháp bao hình, bánh răng đ
lăn răng. Các lo i máy phay lăn răng đư đ

c gia công theo ph ơng pháp

c thiết kế và s n xu t (phân lo i theo

m c đ tự đ ng hóa): máy phay lăn răng cổ điển và máy phay lăn răng CσC.
Máy phăn lăn răng cổ điển không có b điều khiển. Để liên kết các xích
truyền đ ng với nhau, ng

i v n hành ph i tính toán và l p đặt thêm vào các b

bánh răng thay thế cho các bánh răng có số răng khác nhau.

Máy phay lăn răng CσC về cơ b n có nguyên lý c u t o giống với máy phay
lăn răng cổ điển nh ng sử d ng b điều khiển để điều khiển các đ ng cơ c a máy
theo các mối quan hệ về truyền đ ng nh t định và vì v y không cần sử d ng hệ
bánh răng thay thế. Do sử d ng b điều khiển CNC nên máy có thể vừa gia công
đ

c các lo i bánh răng, đĩa xích thông th

ng nh máy cổ điển vừa gia công đ

các lo i d ng tr c có rưnh đặc biệt khác mà máy cổ điển không thể gia công đ

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

c

c.

Trang 1


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

MáyăphayălĕnărĕngăSAMPUTENSILI

1.2.ăTrongăn
-

c

Việt Nam, các công trình nghiên c u chế t o máy gia công bánh răng là
ch a nhiều và ch a có các công trình nghiên c u máy phay lăn răng CσC.

-

TS. Lê Hiếu Giang đư h ớng dẫn KS. Hồ Thế Ngọc Quang thực hiện lu n
văn th c sĩ (b o vệ năm β00 ) về chế t o mô hình máy phay lăn răng CσC
có thể gia công bánh răng nhựa. Nhóm tác gi cũng đư xây dựng đ
gi i thu t điều khiển máy để có thể gia công đ

c các

c các lo i bánh răng thẳng

và răng nghiêng. Tuy nhiên, đề tài ch a tính toán thiết kế cho m t máy th t
và mô hình chỉ mới sử d ng đ ng cơ b ớc, trong khi đó nếu sử d ng đ ng cơ
Servo sẽ phù h p với yêu cầu gia công bánh răng hơn.
-

Lu n văn th c sĩ (b o vệ năm β010) do KS. Trần Việt Dũng thực hiện d ới
sự h ớng dẫn c a TS. Lê Hiếu Giang đư đ a ra đ

c b n vẽ thiết kế chi tiết

cơ khí, tuy nhiên phần thiết kế cần tiếp t c ph i c i tiến và phần điều khiển
máy ph i hoàn thiện hơn.
1.3. Tính c p thi t củaăđ tài
các n ớc công nghiệp hiện nay, quá trình gia công cơ khí có m c

đ tự đ ng hóa r t cao nh

ng d ng các kết qu nghiên c u về lĩnh vực cơ

khí, tự đ ng hóa và điều khiển. Chi tiết bánh răng là m t trong các chi tiết r t
HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 2


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

quan trọng trong ngành cơ khí, đ

c dùng hầu hết trong các b truyền đ ng

c a các lo i máy móc, đ ng cơ xe hơi, honda... Chính vì v y, các n ớc đư t p
trung vào nghiên c u, thiết kế, chế t o các lo i máy chuyên dùng để gia công
các lo i bánh răng khác nhau với m c đ hoàn thiện cao. Với m c tiêu phần
đ u vào năm β0β0, đ t n ớc ta về cơ b n là n ớc công nghiệp, đồng th i có
thể phát triển m nh ngành công nghiệp ph tr thì việc phát triển khoa học
công nghệ nói chung và đầu t vào việc nghiên c u, s hữu công nghệ chế
t o máy móc thiết bị công nghiệp để gia công các chi tiết máy quan trọng nói
riêng càng tr nên c p thiết.
1.4. Nhi m v đ tài
Đề tài là m t phần c a đề tài c p b mã số: B2012.22.02 ắ σghiên c u,

-

thiết kế, chế t o máy phay lăn răng điều khiển số CσC ” do PGS.TS. Lê
Hiếu Giang ch nhiệm , th i gian thực hiện: 04/2012 đến 10/2014.
1.5. M căđíchăđ tài
- Thiết kế mô hình máy 3D, 2D, mô phỏng và tính toán đ ng lực học cho máy.
- Nghiên c u thiết kế hệ thống điều khiển cho máy.
- Viết ch ơng trình điều khiển máy.
- Chế t o, l p ráp, v n hành máy phay lăn răng điều khiển số CNC.
1.6.ăPh

ngăphápănghiênăc u

- Nghiên c u lý thuyết.
- Nghiên c u so sánh, diễn dịch và quy n p.
- Nghiên c u mô phỏng.
1.7.ăĐ iăt

ng, gi i h năđ tài

 Đ iăt

ng nghiên c u

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 3


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

σguyên lý gia công bánh răng, các lo i máy gia công bánh răng và hệ thống
điều khiển số CNC.
 Gi i h năđ tài.
Do th i gian thực hiện có h n nên ph m vi nghiên c u đ
-

c giới h n nh sau:

Nghiên c u nguyên lý gia công bao hình bánh răng tr răng thẳng và răng
nghiêng.

-

Nghiên c u các lo i máy gia công bánh răng d ng tr

răng thẳng và

nghiêng vừa và nhỏ.
-

Đ a ra ph ơng án thiết kế máy gia công bánh răng tr răng thẳng và
nghiêng vừa và nhỏ.

-

Thiết kế, chế t o phần cơ khí máy CNC gia công bánh răng tr răng thẳng
và nghiêng vừa và nhỏ.

-

Tham gia nghiên c u và thiết kế m t phần về hệ thống điện và phần mềm
c a máy.

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 4


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

Ch

C ăS

ngă2

LÝ THUY T

2.1. Lý thuy t v bánhărĕng.
2.1.1. Phân lo iăbánhărĕng.
 Bánh răng có thể chia thành các lo i sau:
 Bánh răng tr
+

Răng thẳng

+

Răng nghiêng

 Bánh răng côn
+

Răng thẳng

+

Răng xo n

 Bánh vít
 σgoài ra theo đặc tính công nghệ bánh răng còn đ
-

Bánh răng không có may ơ, có may ơ

-

Bánh răng có l trơn, l then hoa

-

Bánh răng b c

-

Bánh răng liền tr c và r i tr c

c chia thành các lo i sau:

2.1.2.ăĐộ chính xác củaăbánhărĕng.
 Tiêu chuẩn c a bánh răng đ

c chia làm 12 c p chính xác. Chúng đ

c ký

hiệu b i các con số từ 1, β, γ…1β theo đ chính xác gi m dần. Th c tế

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 5


Luận văn thạc sĩ
ng

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

i ta dùng c p 3-11 đối với m i c p chính xác còn có các tiêu chuẩn để

đánh giá.
 Đ chính xác truyền đ ng: nó đ

c đánh giá bằng sai số góc quay c a bánh

răng sau m t vòng quay. Sai số này xu t hiện là do sai số c a hệ thống công

nghệ, vì v y nên lúc thiết kế ta cần ph i xem xét đến đ chính xác c a tổng
thể h p thành hệ thống công nghệ sao cho đ t yêu cầu.
 Đ ổn định khi làm việc: nó nh h

ng trực tiếp đến tuổi thọ c a bánh răng

và đ ồn c a bánh răng.
 Đ chính xác tiếp xúc: đ

c đánh giá bằng vết tiếp xúc c a profin răng theo

chiều dài và chiều cao răng. σếu gia công đ m b o thì tiếp xúc tốt và làm
việc lâu bền.
 Đ chính xác khe h c nh răng: đ

c quy định b i các kho ng cách tâm c a

hai bánh răng ăn khớp theo đây ta có các tr
+

Khe h không có

+

Khe h nhỏ

+

Khe h trung bình

+

Khe h lớn

ng h p:

 Kết luận: nói chung ta cần xét đến mọi sai số và độ chính xác của bánh răng
từ đó ta đúc kết ra được nguyên nhân gây ra để làm tiền đề cho việc thiết kế được
tối ưu hơn.
2.1.3. V t li uălƠmăbánhărĕng.
 Việc chọn v t liệu làm bánh răng luôn ph thu c vào điều kiện làm việc c a
chúng. Bánh răng truyền lực lớn ng

i ta th

ng chế t o bằng các lo i thép

h p kim Crôm (15Cr, 15CrA, β0Cr, 40Cr…Crôm-Niken) và Crôm-Vandi
(40CrNi, 35CrMoA, 18CrMnTi..)

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 6


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

 Các lo i bánh răng chịu t i trung bình và nhỏ th

ng đ

c chế t o bằng thép

cacbon hay bằng gang. Để chế t o bánh răng làm việc tránh ồn ng

i ta

dùng v t liệu là v i ép, da ép, cũng có thể chế t o bánh răng bằng ch t d o,
đ bền kém nh ng có kh năng làm việc
 Giới h n đề tài nghiên c u thử t i

tốc đ cao và tránh ồn.

v t liệu gia công: nhựa, đồng thau, thép

C45. Từng b ớc kiểm nghiệm nâng cao đ c ng vững, đ chính xác c a
máy, điều chỉnh gi i thu t l p trình nhằm đ t đ chính xác gia công.
2.2. Lý thuy tăc ăb n v giaăcôngăbánhărĕngăbằngăph

ngăphápăphayălĕnărĕng.

2.2.1.ăNguyênălýăphayălĕnărĕng.

Hình β.1. Sơ đồ nguyên lý phay lăn răng
 Phay lăn răng là ph ơng pháp thực hiện theo nguyên lý bao hình đó là
ph ơng pháp s n xu t bánh răng r t phổ biến, ph ơng pháp này cho đ
chính xác và năng suât r t cao.
 D ng c c t là dao phay lăn răng d ng tr c vít thân khai. Quá trình gia công

đ

c thực hiện trên máy chuyên dùng. Trong đó dao và phôi thực hiện sự ăn

khớp c a b truyền tr c vít bánh vít. Quá trình ăn dao là liên t c, máy không
cần thiết bị đổi chiều ph c t p, cũng không cần cơ c u phân đ giống nh

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 7


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

đầu phân đ c a máy phay v n năng bình th
liên quan đến đổi chiều hay phân đ đ

ng. Từ đó th i gian ph c v

c lo i trừ.

 Sự ăn khớp c a dao phay lăn và bánh răng gia công ph i đ m b o cho b ớc
răng c a cặp ăn khớp

mặt phẳng pháp tuyến tn=π.m góc ăn khớp c a c

cặp trong mặt phẳng pháp tuyến α=β00 tỷ lệ tốc đ gốc bằng tỉ số vòng quay
c a c cặp và ng




c với tỷ lệ số răng c a chúng, nghĩa là:

 d nd z c


(1)
c nc zd

đây:  d , nd , z d - tốc đ góc, số vòng quay, số răng c a dao.
 c , nc , z c - tốc đ góc, số vòng quay, số răng c a bánh răng.

2.2.2.ăPhayălĕnărĕngăthẳng.
 Khi quá trình phay đ

c thực hiện thì dao sẽ quay nd vòng t ơng ng với chi

tiết quay np vòng. Lúc y khi dao quay 1/k vòng thì chi tiết quay 1/z vòng
phôi.
Với: k là số đầu mối c a dao
z là số răng c a bánh răng cần gia công
 T ơng ng với chuyển đ ng quay c a dao và phôi thì đầu dao sẽ thực hiện
chuyển đ ng tịnh tiến đ ng S1 để c t hết chiều dày c a bánh răng. Chuyển
đ ng tiến đ ng S1 này nhanh hay ch m tùy thu c vào tốc đ c t c a dao
phay lăn. Tr ớc khi c t, dao còn có chuyển đ ng h ớng kính sao cho vòng
lăn c a dao tiếp xúc với vòng lăn c a phôi, điều này đ m b o cho gia công
đ t chiều sâu c a rưnh răng.
 Khi phay răng thẳng, do dao phay có d ng tr c vít nên có góc nâng ren, vì

v y ta ph i gá dao sao cho tr c c a dao nghiêng 1 góc α so với mặt đầu c a
chi tiết gia công, góc α này bằng với góc nâng ren c a đ

ng xo n ốc ren

tr c vít. Dao phay gá nghiêng về phía nào tùy thu c vào h ớng nghiêng c a
răng dao.
HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 8


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

 Với dao phay có số đầu mối zd cho tr ớc, để gia công bánh răng thẳng có zc
răng, từ biểu th c (1) ta có thể chọn số vòng quay nd và nc thích h p cho dao
và phôi. Đối với máy phay lăn răng điều khiển số công việc này đ

c thực

hiện tự đ ng thông qua nh p số răng zc từ bàn phím.
 Sơ đồ bố trí dao khi gia công răng thẳng:

Hình β.β. Gá dao nghiêng h ớng trái

Hình β.γ. Gá dao nghiêng h ớng ph i

2.2.3.ăPhayălĕnărĕngănghiêng.

 Khi phay bánh răng nghiêng thì nguyên lý cũng giống nh bánh răng thẳng
nh ng ph i gá tr c dao lệch đi m t góc ω,  = 
 Với:

là góc nghiêng c a bánh răng

α là góc nâng ren c a tr c dao.
D u (-) khi dao và chi tiết cùng chiều nghiêng.
D u (+) khi chi tiết và dao ng

c chiều nghiêng.

Hình β.4. Bánh răng nghiêng trái dao xo n Hình β.5. Bánh răng nghiêng ph i dao xo n
ph i
HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 9


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

 Khi phay răng nghiêng, S1 tiến đ ng song song tr c phôi nên phôi ph i có
chuyển đ ng quay bổ tr để h ớng răng dao trùng h ớng c a tr c phôi. Để
thực hiện nhiệm v này chúng ta ph i thiết kế b truyền vi sai trong xích
trong xích truyền đ ng.
 Nếu không thiết kế b vi sai ta cũng có thể phay đ

c bánh răng nghiêng, lúc

đó ta tính l i b bánh răng thay thế cho phù h p chọn ph ơng pháp không vi
sai để gia công bánh răng nghiêng.
2.2.4. Kh nĕngăcôngăngh củaămáyăphayălĕnărĕng.
 Gia công bánh răng tr răng thẳng
 Gia công bánh răng tr răng nghiêng
 Gia công đ

c bánh vít

 Đối với máy thiết kế thì sẽ gia công đ

c bánh răng thẳng và bánh răng

nghiêng.



u nh

c điểm c a máy phay lăn răng

u điểm
σhìn chung ph ơng pháp phay lăn răng có r t nhiều u điểm nh :
+

Đ chính xác gia công cao

+

σăng su t cao

+

Có thể gia công nhiều bánh răng giống nhau trên m t lần gá

+

Gia công bánh răng có modun lớn sẽ có u thế hơn các ph ơng pháp

khác.
 σh

c điểm

+

Dao chế t o ph c t p

+

Kho ng thoát dao lớn

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 10


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

+

Không gia công đ

+

Không thể gia công đ

+

T ơng quan c a cơ c u truyền đ ng đòi hỏi chính xác cao.

2.2.5.ăPh

c răng trong l
c hệ bánh răng b c gần nhau

ngăphápălĕnărĕng

 Nếu xét nguyên lý t o răng, ngày nay có hai ph ơng pháp gia công bánh
răng: ph ơng pháp định hình và ph ơng pháp bao hình.
+

Ph ơng pháp định hình (hay phân đ ): bằng ph ơng pháp này, chúng

ta sẽ c t từng rưnh răng, sau đó phân đ m t góc γ600/Z cho đến rưnh răng
cuối cùng bằng d ng c c t có l ỡi d ng rưnh răng.
+

Ph ơng pháp bao hình: với ph ơng pháp này, d ng c đ

c lăn t ơng

đối trên vành c a bánh răng gia công và khi đó các l ỡi c t c a d ng c dần
dần chiếm các vị trí trên bánh răng mà đ

ng bao c a chúng là profin thân

khai c a bánh răng gia công.
 Có hai ph ơng pháp bao hình: phay lăn răng và xọc răng
 Phay lăn răng là ph ơng pháp gia công bánh răng đ

c tiến hành dựa trên

nguyên lý ăn khớp c a b truyền tr c vít - bánh vít, sự ăn dao c a dao lăn
răng là liên t c, t t c các răng c a bánh răng đ

c gia công đồng th i nên

máy không cần chuyển đ ng đổi chiều ph c t p, cũng không cần các thiết bị
ph để chia đ nh các máy phay vặn năng khác. Do đó th i gian ph c v
có liên quan đ

c gi m đến m c tối thiểu.

 Sự ăn khớp c a dao phay lăn răng và bánh răng gia công ph i đ m b o cho
b ớc răng c a cặp ăn khớp

mặt phẳng pháp tuyến tn=π.m, góc ăn khớp

trong mặt phẳng pháp tuyến α=β00.
 Các chuyển đ ng cơ b n c a ph ơng pháp phay lăn răng:
 Chuyển đ ng c t chính: chuyển đ ng quay tròn c a dao phay lăn răng t o
nên v n tốc c t.
HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 11


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

 Chuyển đ ng bao hình để phân đ bánh răng gia công do bàn máy thực
hiện.
 Chuyển đ ng tịnh tiến đ ng c a đầu mang để c t hết chiều r ng bánh
răng.
 σgoài các chuyển đ ng cơ b n trên, máy lăn răng còn có các chuyển đ ng
sau:
 Chuyển đ ng vi sai phối h p để gia công bánh răng nghiêng.
 Chuyển đ ng tiến đ ng h ớng kính c a bàn máy để phối h p l y chiều sâu
c t hay để gia công bánh vít bằng ph ơng pháp tiến h ớng kính.
 Chuyển đ ng tiến dao nhanh lên xuống c a đầu mang dao
σh v y m t máy phay lăn răng sẽ có nhiều xích truyền đ ng và chúng phối h p
với nhau với m c đích cuối cùng là t o nên quá trình gia công hoàn chỉnh bánh
răng.
2.2.6. Tìm hi u máyăphayălĕnărĕngă5M324A
Đặc tính kỹ thuật

Máy phay lăn răng 5Mγβ4A là lo i máy bán tự đ ng và có kh năng gia công
đ

c các lo i bánh răng tr răng thẳng, bánh răng nghiêng và bánh vít.
 Máy có các thông số cơ b n nh sau:
 Module lớn nh t gia công đ
 Đ

c là 8mm

ng kính bánh răng gia công lớn nh t là 500mm

 Chiều r ng bánh răng gia công lớn nh t là 350mm
 Số vòng quay c a dao phay từ 50-315 vòng/phút
 Số c p tốc đ tr c chính: 9
 Công su t đ ng cơ chính là σ=7,5 kW
HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 12


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

 Số vòng quay c a đ ng cơ n=1500 vòng/phút
Các xíchătruy năđộngăcủaămáy

Hình β.6. Sơ đồ đ ng máy phay lăn răng 5Mγβ4A
a. Xích t căđộ.

 B t nguồn từ đ ng cơ chính 7,5 kW thông qua mốt số b truyền và sau cùng
đến tr c dao.
 Ph ơng trình xích đ ng nh sau:
1460 x

=nd

σh v y từ đ ng cơ chính thông qua 7 b truyền sẽ dẫn đ ng cho dao phay quay
với tốc đ cần thiết. Khi gia công ta cần tính toán để lựa chọn tốc đ c t h p lý, lúc
đó ta sẽ tính toán l i b bánh răng a và b để chọn đ

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

c tốc đ cần thiết theo yêu cầu.

Trang 13


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

V y công th c điều chỉnh xích tốc đ nh sau:
nd=
b. Xích bao hình.
 Xích này có nhiệm v phân đ để đ t đ

c số răng c a bánh răng cần gia

công. Nếu dao lăn răng có số đầu mối là K và bánh răng gia công có số răng

vòng. Do đó xích bao hình

là Z thì khi dao quay 1 vòng bàn máy sẽ quay

nối liền chuyển đ ng vòng c a dao và chuyển đ ng vòng c a phôi.
 Xích b t đầu từ tr c dao qua m t số b truyền sau cùng là đến bàn máy mang
phôi thực hiện chuyển đ ng quay tròn.
 Ph ơng trình xích bao hình nh sau:
1 vòng dao

1vs

=

 Khi gia công bánh răng thẳng thì không cần chuyển đ ng vi sai nên khi tính
toán ta cho Ivs = 1
 V y công th c điều chỉnh xích bao hình nh sau:
Ix =
 Cặp bánh răng

=

nhằm làm tăng ph m vi chọn bánh răng thay thế

+

σếu bánh răng gia công co số răng Z≤ 161 thì ta dùng = 1 =

+

σếu bánh răng gia công có số răng Z > 161 thì ta dùng = =

c. Xích ti n dao.
 Tiến dao đ ng

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 14


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

 Xích này có nhiệm v t o ra chuyển đ ng tiến đ ng c a đầu dao để gia công
hết chiều r ng c a bánh răng.
Ta gọi S1 la l

ng tiến đ ng c a dao sau m t vòng quay c a phôi.

 Xích truyền đ ng này b t đầu từ tr c mang phôi, qua m t số b truyền với sự
tham gia c a các ly h p L1, L3 sau cùng là đến tr c vít me làm cho dao thực
hiện chuyển đ ng tịnh tiến.
 Ph ơng trình truyền đ ng nh sau:
1 vòng/phút

10 = S1

 Tùy theo từng thông số khác nhau c a các bánh răng mà ta chọn l

ng S1

phù h p. Lúc đó ta sẽ tính toán cặp bánh răng thay thế a3 , b3 để có l

ng

tiến S1 cần thiết
 V y ta có công th c điều chỉnh nh sau:
S1 =

1,82

 Tiến dao h ớng kính:
 Xích này có nhiệm v t o ra chuyển đ ng tiến h ớng kính c a bàn máy, nó
đ

c dùng khi gia công bánh vít bằng ph ơng pháp tiến h ớng kính và tịnh

tiến l y chiều sâu c t khi gia công.
Ta gọi S2 là l

ng tiến h ớng kính c a bàn máy sau m t vòng quay c a phôi.

 Xích này b t đầu từ tr c mang phôi, qua m t số b truyền với sự tham gia
c a các ly h p L4 và L5 cuối cùng đến tr c vít me làm cho bàn máy mang
phôi thực hiện chuyển đ ng tiến h ớng kính S2.
 Ph ơng trình truyền đ ng nh sau:
1 vòng/phút

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

10 = S2

Trang 15


Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

 Khi gia công bánh vít bằng ph ơng pháp tiến dao h ớng kính ta cần tính
toán cặp bánh răng a3, b3 để đ

cl

ng tiến S2 phù h p.

 Công th c tính toán nh sau:
S2 =
 Tiến dao chiều tr c
 Xích tiến dao này đ

c dùng để tiến dao khi gia công bánh vít bằng ph ơng

pháp tiến dao tiếp tuyến. σó đ

c dẫn đ ng bằng đ ng cơ M3, qua các b

truyền, sau cùng đến tr c vít me để dẫn đ ng đầu dao.
 Ph ơng trình truyền đ ng nh sau:

1440

12 = Stt

d. Xích ti n dao nhanh.
 Tiến dao nhanh theo chiều đ ng
 Xích truyền đ ng này đ m b o cho đầu dao tiến nhanh với l

ng dịch

chuyển cần thiết để chuẩn bị cho quá trình gia công.
 σó đ

c b t đầu từ đ ng cơ M2 thông qua m t số b truyền với sự tham gia

c a ly h p L3 sau cùng đến tr c vít me để cho đầu dao thực hiện chuyển
đ ng tiến dao nhanh.
 Ph ơng trình truyền đ ng nh sau:
1440 vòng/phút

10 = Sđ

 Tiến dao nhanh h ớng kính:
 Xích truyền đ ng này đ m b o cho bàn máy mang phôi thực hiện chuyển
đ ng tiến h ớng kính nhanh với m c cần thiết để chuẩn bị cho quá trình gia
công. Nó b t đầu từ đ ng cơ M2 qua m t số b truyền với sự tham gia c a
HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 16

Luận văn thạc sĩ

GVHD:PGS.TS. Lê Hiếu Giang

các ly h p L4 và L5 sau cùng đến tr c vít me làm cho bàn máy thực hiện
chuyển đ ng tiến nhanh.
 Ph ơng trình truyền đ ng nh sau:
1440v/p

10 = Sn

e. Xích vi sai.
 Xích truyền đ ng này có nhiệm v thực hiện chuyển đ ng bổ sung khi gia
công bánh răng nghiêng.
 Ph ơng trình truyền đ ng nh sau:
1x

=±

 Khi dùng cơ c u vi sai lúc đó Ivs = 2
 σh v y máy phay lăn răng 5Mγβ4A có nhiều xích truyền đ ng, chúng liên
kết nhau, bổ sung cho nhau.
 σgoài các xích truyền đ ng nh trên ta còn có các xích truyền đ ng bằng tay
nh :
 Thực hiện chuyển đ ng tiến đ ng bằng tay.
 Thực hiện chuyển đ ng tiến h ớng kính bằng tay.
 Thực hiện chuyển đ ng quay đầu dao đi m t góc đ bằng tay.
2.2.7. K t lu n.
Qua những tìm hiểu về m t số lo i máy phay lăn răng thông d ng tác gi đư

nghiên c u có m t số nh n xét nh sau:
 Phay lăn răng là m t ph ơng pháp s n xu t răng phổ biến nh t, cho năng
su t và đ chính xác cao.

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng

Trang 17