Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo dao phay lăn răng

Mục lục
Lời nói đầu
1
Mục lục......................................................................................................................2
Chơng I......................................................................................................................5
dao phay lăN răng.....................................................................................................5
1.1. Nguyên lý làm việc........................................................................................5
1.2.Nguyên lý thiết kế...........................................................................................8
1.2.1. Đờng cong hớt lng của dao phay............................................................8
1.2.2. Các kích thớc kết cấu của dao phay.......................................................9
1.2.3. Thiết kế răng dao phay lăn răng...........................................................13
1.3.1 -Prôphin trong thiết diện pháp tuyến của trục vít đợc chọn đúng bằng
prôphin dạng sinh của bánh răng gia công .......................................................19
Chơng II...................................................................................................................20
Thiết kế dao phay lăn răng......................................................................................20
2.1.các thông sô của dao phay lăn lăng .............................................................20
24.Chiều dài toàn bộ dao: L. L=215(mm).....................................................22
2.2.Điều kiện kỹ thuật :.......................................................................................22
Chơng III..................................................................................................................29
1.Tính lợng d gia công........................................................................................29
1.1. Định vị và kẹp chặt..................................................................................29
1.2. Tính toán lợng d.......................................................................................30
2. Lực cắt khi tiện................................................................................................31
2.1. Chế độ cắt khi tiện đờng kính ngoài.......................................................31
2.2. Lực cắt......................................................................................................32
2.4. Lực chạy dao...........................................................................................32
3. Trình tự các nguyên công................................................................................33
3.1. Nguyên công 1: Cắt phôi.........................................................................33
3.2. Nguyên công 2: Tiện khỏa mặt đầu A- Khoan- Khoét- Doa..................34
3.3. Nguyên công 3: Tiện mặt đầu B- Tiện hốc- Vát mép.............................39
3.4. Nguyên công 4: Chuốt lỗ trụ...................................................................40

3.5. Nguyên công 5: Tiện thô trụ ngoài-tiện thô gờ......................................42
3.6. Nguyên công 6: Chuốt rãnh then............................................................44
3.8. Nguyên công 8 : Phay đờng xoắn vit......................................................46
2.Máy: máy tiện chuyên dùng 1B811.................................................................47
T0 =.................................................................................................................48
3.9. Nguyên công 9: phay rãnh thoát phoi.....................................................48
3.10. Nguyên công 10: Phay phần vít nhọn...................................................49
3.11. Nguyên công 11: Tiện hớt lng...............................................................50
3.12. Nguyên công 12: Đóng nhãn................................................................52
3.13. Nguyên công 13: Kiểm tra trung gian..................................................52
3.14. Nguyên công 14: Mài lỗ và mặt đầu A.................................................55
3.15. Nguyên công 15: mài mặt đầu còn lại..................................................57
3.16. Nguyên công 16: Khử từ.......................................................................59
3.17. Nguyên công 17: Mài đờng kính ngoài và hai gờ................................59
3.18. Nguyên công 18: Mài sắc mặt trớc.......................................................60
3.19. Nguyên công 19: mài hớt lng................................................................60
3.20. Nguyên công 20: Mài Profin răng........................................................62
T0 =.................................................................................................................62
3.21. Nguyên công 21. Tổng kiểm tra-cắt thử-viết nhãn-bao gói.................62
Pn............................................................................................................................66
A Pd B.....................................................................................................................66
C..............................................................................................................................66
Pn Pd.......................................................................................................................66
2


..................................................................................................................................69
TI LIU THAM KHO.........................................................................................70
Chơng I......................................................................................................................5
dao phay lăN răng.....................................................................................................5

1.1. Nguyên lý làm việc........................................................................................5
1.2.Nguyên lý thiết kế...........................................................................................8
1.2.1. Đờng cong hớt lng của dao phay............................................................8
1.2.2. Các kích thớc kết cấu của dao phay.......................................................9
1.2.3. Thiết kế răng dao phay lăn răng...........................................................13
1.3.1 -Prôphin trong thiết diện pháp tuyến của trục vít đợc chọn đúng bằng
prôphin dạng sinh của bánh răng gia công .......................................................19
Chơng II...................................................................................................................20
Thiết kế dao phay lăn răng......................................................................................20
2.1.các thông sô của dao phay lăn lăng .............................................................20
24.Chiều dài toàn bộ dao: L. L=215(mm).....................................................22
2.2.Điều kiện kỹ thuật :.......................................................................................22
Chơng III..................................................................................................................29
1.Tính lợng d gia công........................................................................................29
1.1. Định vị và kẹp chặt..................................................................................29
1.2. Tính toán lợng d.......................................................................................30
2. Lực cắt khi tiện................................................................................................31
2.1. Chế độ cắt khi tiện đờng kính ngoài.......................................................31
2.2. Lực cắt......................................................................................................32
2.4. Lực chạy dao...........................................................................................32
3. Trình tự các nguyên công................................................................................33
3.1. Nguyên công 1: Cắt phôi.........................................................................33
3.2. Nguyên công 2: Tiện khỏa mặt đầu A- Khoan- Khoét- Doa..................34
3.3. Nguyên công 3: Tiện mặt đầu B- Tiện hốc- Vát mép.............................39
3.4. Nguyên công 4: Chuốt lỗ trụ...................................................................40
3.5. Nguyên công 5: Tiện thô trụ ngoài-tiện thô gờ......................................42
3.6. Nguyên công 6: Chuốt rãnh then............................................................44
3.8. Nguyên công 8 : Phay đờng xoắn vit......................................................46
2.Máy: máy tiện chuyên dùng 1B811.................................................................47
T0 =.................................................................................................................48

3.9. Nguyên công 9: phay rãnh thoát phoi.....................................................48
3.10. Nguyên công 10: Phay phần vít nhọn...................................................49
3.11. Nguyên công 11: Tiện hớt lng...............................................................50
3.12. Nguyên công 12: Đóng nhãn................................................................52
3.13. Nguyên công 13: Kiểm tra trung gian..................................................52
3.14. Nguyên công 14: Mài lỗ và mặt đầu A.................................................55
3.15. Nguyên công 15: mài mặt đầu còn lại..................................................57
3.16. Nguyên công 16: Khử từ.......................................................................59
3.17. Nguyên công 17: Mài đờng kính ngoài và hai gờ................................59
3.18. Nguyên công 18: Mài sắc mặt trớc.......................................................60
3.19. Nguyên công 19: mài hớt lng................................................................60
3.20. Nguyên công 20: Mài Profin răng........................................................62
T0 =.................................................................................................................62
3.21. Nguyên công 21. Tổng kiểm tra-cắt thử-viết nhãn-bao gói.................62
Pn............................................................................................................................66
A Pd B.....................................................................................................................66
C..............................................................................................................................66
Pn Pd.......................................................................................................................66
..................................................................................................................................69
TI LIU THAM KHO.........................................................................................70
3


Chơng I......................................................................................................................5
dao phay lăN răng.....................................................................................................5
1.1. Nguyên lý làm việc........................................................................................5
1.2.Nguyên lý thiết kế...........................................................................................8
1.2.1. Đờng cong hớt lng của dao phay............................................................8
1.2.2. Các kích thớc kết cấu của dao phay.......................................................9
1.2.3. Thiết kế răng dao phay lăn răng...........................................................13

1.3.1 -Prôphin trong thiết diện pháp tuyến của trục vít đợc chọn đúng bằng
prôphin dạng sinh của bánh răng gia công .......................................................19
Chơng II...................................................................................................................20
Thiết kế dao phay lăn răng......................................................................................20
2.1.các thông sô của dao phay lăn lăng .............................................................20
24.Chiều dài toàn bộ dao: L. L=215(mm).....................................................22
2.2.Điều kiện kỹ thuật :.......................................................................................22
Chơng III..................................................................................................................29
1.Tính lợng d gia công........................................................................................29
1.1. Định vị và kẹp chặt..................................................................................29
1.2. Tính toán lợng d.......................................................................................30
2. Lực cắt khi tiện................................................................................................31
2.1. Chế độ cắt khi tiện đờng kính ngoài.......................................................31
2.2. Lực cắt......................................................................................................32
2.4. Lực chạy dao...........................................................................................32
3. Trình tự các nguyên công................................................................................33
3.1. Nguyên công 1: Cắt phôi.........................................................................33
3.2. Nguyên công 2: Tiện khỏa mặt đầu A- Khoan- Khoét- Doa..................34
3.3. Nguyên công 3: Tiện mặt đầu B- Tiện hốc- Vát mép.............................39
3.4. Nguyên công 4: Chuốt lỗ trụ...................................................................40
3.5. Nguyên công 5: Tiện thô trụ ngoài-tiện thô gờ......................................42
3.6. Nguyên công 6: Chuốt rãnh then............................................................44
3.8. Nguyên công 8 : Phay đờng xoắn vit......................................................46
2.Máy: máy tiện chuyên dùng 1B811.................................................................47
T0 =.................................................................................................................48
3.9. Nguyên công 9: phay rãnh thoát phoi.....................................................48
3.10. Nguyên công 10: Phay phần vít nhọn...................................................49
3.11. Nguyên công 11: Tiện hớt lng...............................................................50
3.12. Nguyên công 12: Đóng nhãn................................................................52
3.13. Nguyên công 13: Kiểm tra trung gian..................................................52

3.14. Nguyên công 14: Mài lỗ và mặt đầu A.................................................55
3.15. Nguyên công 15: mài mặt đầu còn lại..................................................57
3.16. Nguyên công 16: Khử từ.......................................................................59
3.17. Nguyên công 17: Mài đờng kính ngoài và hai gờ................................59
3.18. Nguyên công 18: Mài sắc mặt trớc.......................................................60
3.19. Nguyên công 19: mài hớt lng................................................................60
3.20. Nguyên công 20: Mài Profin răng........................................................62
T0 =.................................................................................................................62
3.21. Nguyên công 21. Tổng kiểm tra-cắt thử-viết nhãn-bao gói.................62
Pn............................................................................................................................66
A Pd B.....................................................................................................................66
C..............................................................................................................................66
Pn Pd.......................................................................................................................66
..................................................................................................................................69
TI LIU THAM KHO.........................................................................................70
4


Chơng I
dao phay lăN răng
1.1. Nguyên lý làm việc.

Dao phay lăn răng đợc dùng rất phổ biến trong công nghiệp, là một loại

dụng cụ cắt đợc tiêu chuẩn hoá(OCT 9324-60). Chủ yếu dùng để gia công các
chi tiết có prôphin định hình nh: bánh răng, bánh vít, ren, trục then hoa .. .
Quá trình hình thành prôphin răng bánh răng bằng dao phay lăn răng tơng tự
nh qúa trình ăn khớp của bánh răng gia công với trục vít(trục vít đợc coi nh bánh
răng nghiêng và có số răng bằng số đầu mối của trục vít). Để tạo ra mặt trớc của
răng và các lỡi cắt, trục vít đợc chế tạo có các rãnh dọc (thờng là rãnh xoắn). Để

tạo ra góc sau, các mặt sau của răng đợc hớt lng.
Theo nguyên lý ăn khớp, muốn cặp bánh răng nghiêng ăn khớp đúng thì các
răng của chúng phải ăn khớp chính xác với cùng một thanh răng không
gian(Hình 1).
Muốn ăn khớp đúng, cả hai bánh răng phải có bớc răng và góc prôphin
trong tiết diện pháp tuyến với hớng răng bằng nhau. Đối với dao phay lăn răng
(trục vít, bánh răng nghiêng) trong tiết diện thẳng góc với hớng xoắn vít của răng
trên một trụ chia trung bình(đờng tâm tích) phải có bớc răng tU, góc prôphin U,
và môđun mU bằng bớc răng t1, góc prôphin và môđun m1 của bánh răng gia công
trong tiết diện pháp tuyến theo mặt trụ chia(vòng tròn tâm tích) của bánh răng.
Tức là:
tU=ti , U=1 , mU=m1.
Các kích thớc cơ bản trong tiết diện chiếu trục của dao phay đợc biểu diễn
trên hình vẽ 2.
Bớc chiều trục:
t0=tU/cos
Trong đó là góc nghiêng của răng dao phay theo mặt trụ chia và trung bình
có đờng kính dtb.
Và

tg=t0/(.dtb)=tU/(.dtbcos).

5


Thanh răng

O1
Ou

Dao phay



N

N
Ou
O1



t

O1

Bánh răng gia công

Hình 1: Sự hình thành prôphin dao phay.

SK

Rãnh xoắn



tu

n

np

B
C
90



tnp

to

A

dtb

dtb

1

2

2
P

P

1
f

Hình 2: Các kích thớc cơ bản của dao phay trong tiết diện chiều trục.
Hoặc

sin= tU/(.dtb)=mU/dtb.
6


Khi gia công bánh răng để các đờng xoắn vít của dao phay và các răng của
bánh răng tiếp xúc đợc với cùng 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 2).
Theo nguyên lý ăn khớp dao phay và bánh răng đợc gia công liên tục quanh
trục của chúng. Khi dao phay quay một vòng(dao phay một đầu mối) thì bánh
răng gia công quay đợc một bớc, tức là 1/Z1 (Z1 là số răng bánh răng đợc gia
công).
Sơ đồ cắt răng bánh răng đợc biểu diên nh trên hình vẽ 3.
Mỗi răng bánh răng đợc gia công bằng các dao phay(một đầu mối), các răng
này phân bố trên chiều dài phần làm việc của đờng 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 lới cắt sẽ tạo hình một điểm của prôphin răng.

L
l1
l

1
Ki'

Su
h u'

h 1'

P

hu

K1

h1

E'

Dao phay



L1

r 01

r 1

h1

E

Bánh răng

Re

1

2

Mặt đầu của bánh răng

Trục dao ph

l'

ay



l

Hình 3: Sơ đồ cắt bánh răng.
Prôphin răng đợc tạo thành bởi tất cả các lỡi cắt của các răng của đờng vít
dao phay trên đoạn làm việc. Các lỡi cắt của răng dao tiếp tuyến với prôphin lý
thuyết của bánh răng. Quỹ tích của các điểm tiếp xúc là đờng tạo hình. Đờng tạo
hình đi qua cực tạo hình P (điểm tiếp xúc của tâm tích chi tiết và tâm tích dao.
Prôphin bánh răng là thân khai nên đờng tạo hình tiếp tuyến với vòng tròn cơ sở
của đờng thân khai.

7


Để xác định chiều dài phần làm việc và chiều dài của dao phay cần phải xác
định vị trí giới hạn của các điểm tạo hình, nghĩa là các điểm giới hạn khả năng

gia công đợc. Các điểm giới hạn là giao điểm của đờng tạo hình với vòng tròn
đỉnh răng bánh răng gia công K1 và đờng thẳng đỉnh răng dao phay (thanh răng
khởi thuỷ K2). Các điểm giới hạn khả năng làm việc của đờng tạo hình xác định
chiều dài tạo hình L của dao phay đi theo hớng tâm tích dao trong hình chiếu lên
mặt đầu bánh răng (Hình 3).
L = K1K 2 cos = (K1K PK + PK 2 ) cos
Theo hình 3 ta tính đợc chiều dài L nh sau:


r1 sin 2 h ' u
2
Hay L = R 2 e1 r e 2
cos
sin




Chiều dài L phụ thuộc vào bán kính vòng đỉnh răng, có nghĩa là phụ thuộc
vào số răng Z1 của bánh răng gia công. Trên cơ sở chiều dài L, số răng dao Z U và
bớc chiều trục của dao phay có thể xác định đợc số lát cắt để tạo ra prôphin răng.
Các dao phay nằm bên trái điểm K1 không tham gia tạo hình(hình 3), các
răng đó tham ra cắt sơ bộ rãnh phôi để giảm tải trọng ở các răng tạo hình ban
đầu.

1.2.Nguyên lý thiết kế

Dao phay lăn răng trong phạm vi thiết kế là loại dao phay hớt lng có prôphin
mài. Dùng để gia công các chi tiết có bề mặt định hình nh: bánh răng, bánh vít,
ren, trục then hoa ...

1.2.1. Đờng cong hớt lng của dao phay.
Đờng cong hớt lng răng có thể là: Đờng xoắn acsimet, đờng xoắn lôgarit, đờng thẳng và các loại đờng khác. xong thực tế hay dùng đờng xoắn acsimet số
gia của véctơ bán kính tỷ lện 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 có tính chất vạn năng.
Phơng trình đờng xoắn acsimet
=b.
Trong đó:
- bán kính độc cực.
- góc độc cực.
b- hệ số không đổi.
8


Từ phơng trình trên ta có độ nâng của đờng xoắn là không đổi sau một
vòng quay.
Đờng cong hớt lng
Lực nâng của đờng xoắn:
a=kz
Trong đó:
k- lợng nâng của đờng xoắn ứng với một bớc răng( trị số hớt lng)
z- số răng của dao phay.
Suy ra:
tg=kz/(2f).
Đặt f=R ta tìm đợc công thức liên hệ giữa góc sau trên đỉnh răng b,
bán kính , số răng và trị số hớt lng dao phay:
tgb=kz/(2R).
Từ đó ta có trị số hớt lng:
K= Dtg/z.
D - đờng kính dao phay.

- góc giữa tiếp tuyến và đờng xoắn acsimet.
1.2.2. Các kích thớc kết cấu của dao phay
a) Đờng kính dao phay : De
De ảnh hởng đến năng suất và độ chính xác gia công. D e lớn năng suất
cắt và độ chính xác gia công cao. Bởi vì khi D e tăng thì góc xoắn vít giảm,
tăng số răng, cải thiện điều kiện cắt và điều kiện thoát phoi, tăng độ cứng
vững, làm nguội lỡi cắt tốt hơn.
Tuy nhiên, khi De tăng thì sẽ tiêu hao nguyên vật liệu, góc tiếp xúc giữa
dao và chi tiết tăng lên, tăng mô men xoắn. Ngoài ra D e còn bị khống chế bởi
kích thớc các bộ phận kẹp dao trên máy và không gian cho phép của máy. Vì
vậy lựa chọn De của dao phay có thể dựa vào góc nâng của răng để giảm
nhám bề mặt của răng, nâng cao độ chính xác.
Khi lựa chọn De cần chú ý đến chiều sâu rãnh H K, đờng kính lỗ d và kích
thớc p ở thân dao để thoả mãn:
De 2HK+2p+d
9


Hoặc:

De 2(t1+HK+p-d/2)

Chiều dày p thoả mãn dao phải chọn đủ bền, thông thờng p (0,25ữ0,3)d.
b) Đờng kính lỗ gá: d
Đờng kính lỗ gá d đợc chọn đảm bảo độ cứng vững kẹp chặt, d chọn
càng lớn càng tốt. Đợc xác định nh sau:
d=(0,25ữ0,45)De.
Kích thớc của d phải đợc chọn phù hợp với tiêu chuẩn đờng kính lỗ của
dụng cụ cắt.
c) Chiều dài dao phay: L

Chiều dài dao phay phải đảm bảo chiều dài tạo hình đúng các răng bánh
răng, đồng thời đảm bảo cắt sơ bộ một lợng d cần thiết tránh hiện tợng quá tải ở
các răng tạo hình đầu tiên(Hình 4).
Lmin=L1+2SU=h1cotgU+2SU.
Bởi vì các răng dao phay vào cắt trớc khi bắt đầu tạo hình nên chiều dài
phay phải chọn lớn hơn hình chiếu đờng tạo hình trên trục dao phay. Ngoài ra khi
làm việc dao phay mòn không đều, để tăng thời gian sử dụng dao phay đợc dịch
chuyển theo trục gá. Cho nên khi chọn chiều dài dao phay cần tính đến lợng dự
trữ cho khả năng dịch dao phay dọc trục.
Chiều dài toàn bộ dao phay bao gồm cả chiều dài hai vòng gờ.
l= ( 6ữ 10) mm
Vòng gờ dùng để kiểm tra độ đảo tâm dao phay khi chế tạo cũng nh khi sử
dụng.
Dgờ=1,5d
Hoặc chiều dài L đợc chọn theo đờng kính ngoài dao phay.

10


p

Hk

t

L/3

b

t1'

L/3



D

L/3

De

d

l

L1
L

Hình 4: Kích thớc kết cấu dao phay lăn răng.
L=( 0,84ữ 1,25) DeU.
d) Số răng dao phay ZU và dạng rãnh răng
Khi chọn ZU cần đảm bảo không gian rãnh giữa các răng để thoát phoi và đá
mài khi mài hớt lng răng.
Số răng dao phay ảnh hởng đến độ chính xác cà nhám bề mặt của bánh răng
gia công. Tăng số răng nhám bề mặt giảm ( độ bóng tăng lên) bởi vì tăng số lỡi
tạo hình, nhng việc mài prophin răng khó khăn hơn.
Thông thờng số răng dao phay đợc chọn ZU=8ữ16, phụ thuộc vào đờng kính
và chiều cao răng dao phay. Góc trớc ở đỉnh răng dao phay thờng bằng không( 00)
đ= 00. Cho nên khi tạo rãnh thoát phoi mặt trớc dao phay là mặt acsimet thẳng
( đờng sinh thẳng vuông góc với trục dao chuyển động vít tạo thành). Mặt vít

này( mặt trớc ) vuông góc với đờng vít hình trụ tính toán trung bình của mặt răng.
Nghĩa là trên hình trụ trung bình tính toán góc nghiêng của rãnh bằng góc
xoắn vít của răng.
SK=dtbcotg.
SK- bớc của rãnh xoắn.
Từ đó ta có:
tg=dtbt/SK
sin=tU/(dtbt)
11


tg.sin=tU/SK=t1/SK.
Do và có giá trị nhỏ hơn 600 nên có thể viết:
t1

tg= S ( tg sin).
K
Chiều sâu của rãnh đợc xác định theo công thức:
H=h+(K+K1)/2+r.
Trong đó:
H - chiều sâu rãnh.
h=2,5 m ( chiều cao răng ).
m - mô đun.
K, K1 - lợng hớt lng.
r - bán kính vít tròn đáy răng.
Góc prôphin rãnh răng trong tiết diện mặt đầu () lấy bằng 20 ữ 300(=20 ữ

H

h

K

30 0). Rãnh răng dao phay có thể là rãnh thẳng song song với trục dao( đ=0 ) đi
qua trục dao sẽ để việc chế tạo đợc dễ dàng.

r

K1

O

Hình 5: Chiều sâu rãnh răng.
Tuy vậy đối với dao phay rãnh thẳng trong qúa trình cắt các góc trớc ở hai
bên trái và phải prôphin tăng lên một lợng và giảm đi một lợng (Hình 6).
Thông thờng với những dao phay có = 30ữ 50 có thể làm rãnh thẳng.

12


Rãnh thẳng

Rãnh xoắn

Dao phay

Dao phay

Bánh răng
Trục dao phay

Bánh răng
Trục dao phay

(a)

(b)

Hình 6: Dạng rãnh răng.
e) Đờng kính trung bình tính toán : dtbt
Đờng kính trung bình tính toán dtbt của dao phay lăn răng là đờng kính quy ớc cần thiết trong việc tính toán dao phay. Khi mài D eU giảm và do đó dtbt thực tế
cũng giảm và khi đó tăng lên, dẫn đến cũng thay đổi theo.
Độ giảm sai số và so với tính toán đờng kính trung bình của dao phay
khi thiết kế phải chọn trong tiết diện cách mặt trớc một khoảng 0,1 ữ 1,25 bớc
vòng.
1.2.3. Thiết kế răng dao phay lăn răng
a) Mặt vít cơ bản
Bề mặt khối thủy của dao phay lăn răng là bề mặt vít của trục vít khởi thủy (
trục vít cơ bản ) . Để tạo thành dao phay lăn răng trên trục vít cơ bản có các rãnh
dọc để thoát phoi và tạo thành mựt trớc và các mặt sau hớt lng để tạo thành góc
sau dơng. Lỡi cắt là giao tuyến của mặt trớc và mặt sau. Về nguyên lý bánh răng
thân khai chỉ ăn khớp đúng với trục vít thân khai. Để tìm prôphin lỡi cắt cần phải
xác định phơng trình của mặt trớc( mặt 2- Hình 7), phơng trình của mặt vít cơ
bản(mặt 1). Giao tuyến của hai bề mặt đó là prôphin cần tìm. Nhng mặt sau dao
phay phải tạo thành góc sau dơng nên mặt sau không thể là mặt của trục vít cơ
bản mà là mặt xoắn vít acsimet. Để đảm bảo cho prôphin lỡi cắt khi mài sắc lại

13


( khi thay đổi vị trí của mặt trớc) không thay đổi hoặc thay đổi không đáng kể thì
mặt sau phải đợc hớt lng hớng trục. Nhng đến nay việc hớt lng hớng trục dao
phay lăn răng rất khó thực hiện. Vì vậy nếu thiết kế dao phay lăn răng trên cơ sở
trục vít khởi thuỷ là trục vít thân khai trong thực tế vẫn không đảm bảo đợc
prôphin lỡi cắt chính xác, mà việc chế tạo rất khó khăn. Do đó dao phay lăn răng
thờng đợc thiết kế thao các phơng pháp gần đúng, đảm bảo độ chính xác của
prôphin lỡi cắt yêu cầu kỹ thuật cho phép.
Các phơng pháp thiết kế gần đúng dao phay lăn răng dựa trên cơ sở thay thế
trục vít cơ bản thân khai chính xác bằng các trục vít gần đúng và đảm bảo chế tạo
thuận tiện.
b) Dao phay lăn răng có prôphin thẳng trong tiết diện chiều trục
Để đảm bảo thuận tiện trong quá trình chế tạo, trục vít cơ bản thân khai
chính xác đợc thay bằng trục vít acsimet. Hình 7: Xác định Prôphin lỡi cắt.

3

4

4

1

4

2
2

1

<a>

<b>

H ớng
kính

H ớng
kính
H ớng trục

Nếu trục vít cơ bản là trục vít thân khai thì giao tuyến của nó với tiết diện
qua trục là đờng cong (Hình 8b). Tọa độ xk, yk của điểm K trên đờng đó trong hệ
trục vuông góc Oxy có trục Ox trùng với trục của trục vít và trục Oy đi qua giao
điểm của đờng cong đó với mặt trụ cơ sở bán kính r 0 đợc xác định theo công
thức:
Xk=pinvk
14


Yk=r0/cosk
Thông số của mặt xoắn vít:
P=t0/(2)=mU/(2cos)
Dấu + ứng với mặt xoắn bên phải, dấu - ứng với mặt xoắn bên trái.

N-N

A-A


y

xB
phai

xK

C

Trục vít

yK

N
A

ra

N

K

yC

A

xC

Hình
trụ
chia

B

yB

trai

0

<a>

x

<b>

Hình 8: Prôphin răng dao phay khi thiết kế theo phơng pháp gần đúng.
Khi thay trục vít cơ bản thân khai bằng trục vít acsimet. Giao tuyến của trục
vít acsimet với mặt phẳng qua trục là đờng thẳng (đờng sinh của trục vít). Đờng
sinh này đợc chọn đi qua hai điểm B và C của prrophin răng dao phay (hình 8b).
Hai điểm này trong qúa trình cắt sẽ gia công hai điểm B và C ngoài cùng của
đọan prôphin thân khai của bánh răng (hình 9).
Để giảm sai số prôphin răng dao khi màu sắc lại dao phay ( mài sắc theo
mặt trớc) hai điểm B và C đợc chọn nh sau:

15


B

h p"

h p1 "

h p '+0.35k

h p1 '
h c'
Cu

C'

(a)
5

C

ru

h p"

h pi "
h pi '

C

C'

B

B'

h p1 '.h c +0.35k

B'

(b)

utrái

B'

B
Su

uphải

trục vít

trục vít

E
2
1
C'

3

4
C

(d)

(c)

Hình 9: Prôphin răng dao khi thay trục vít thân khai bằng trục vít Acsimét.
Điểm B trên đầu lăn răng dao phay đợc chọn trong tiết diện tính toán.
Điểm C ở chân răng đợc chọn trong tiết diện cáh mặt trớc ( cha mài sắc lại)
một đọan bằng 0,5 bớc vòng.
Tiết diện tính toán cách mặt trớc một đọan bằng 0,1 ữ0,25 bớc vòng (thông
thờng bằng 0,15 bớc vòng). Vì vậy điểm C đợc chọn trong tiết diện cách tiết diện
tính toán một đọan 0,35 bớc vòng.
Nh vậy, khoảng cách tử mặt trụ trung bình tính toán của dao phay lăn răng
đến điểm B, hp bằng chiều cao làm việc theo chân răng của bánh răng hp1.
hp=hp1.

(3)

Khoản cách từ mặt trụ trung bình tính toán của dao phay đến điểm Ch p
bằng tổng chiều cao đọan làm việc của đầu răng hp1 và một lợng hớt lng bằng
0,35K.
hp= hp1+0,35K

(4)

Đối với bánh răng không vát đỉnh răng thì hp= hp1m. Nếu bánh răng có vát
đỉnh răng thì hp1 sẽ giảm đi một lợng bằng chiều cao vát hc ( hcmax=0,45 m)
16


Do đó toạ độ các điểm tính toán B và C của prôphin răng dao phay đợc xác
định theo các công thức sau:
xB=pinvB
yB=rtbt+hp
xc=pinvC
yC=rtbt-( hp1+0,35K)
Trong đó :

(5)

rtbt=dtbt/2
Cos=d0/(rtbt +hp)
Cosc=do/2[rtbt-(hp1+0,35k)]

Đờng kính của mặt trụ cơ sở của trục vít thân khai do đợc tính theo công
thức :
d0 =m/cosrtgr0

(7)

r : góc nâng của đờng vít trên mặt trụ trung bình tính
r0: góc nâng của đờng vít trên mặt trụ cơ sở
r và r0 có quan hệ nh sau :
Cosr0=cosr.cos
: là góc prophin tại điểm có bán kính bằng bán kính của mặt trụ

trung bình tính toán rtbt.
Từ b.1 và hình 9, góc prophin trục vít Acsimet thay thế đi qua các điểm B và
C(gócv ) đợc tính theo công thức :
v=(xB-xC)/(yByC)

(8)

thay các giá trị từ công thức (5) .góc v đợc tính nh sau:
tgv =p(inv-invc)/(hp+hp1+0,35k

(9)

thay giá trị p vào ta đợc :
tgv =invB-invC)/2cosr((hp+hp1)/mu+(0,35k/mu)).

(10)

đối với dao phay lăn răng không vát đỉnh răng và hệ số chiều cao răng f=1
tức là:
hp1=hp=hp=m
góc prophin trục vít acsimet thay thế đợc xác định nh sau:
tgv=(inv-invc)/2cosr(2+0,35/mu)
17

(11)


Góc prophin của trục vít ácsimet thay thế (theo công thức 11) khác với
prophin của trục vít thân khai .Điều này cần đợc chú ý để đảm bảo độ chính xác
khi thiết kế ,tính toán chính xác dao phay lăn răng .

Mặt khác khi thay thế bằng trục vít acsimet chiều dày cần thiết của dao su
phải đợc đảm bảo (hình 9).Do đó đờng thẳng thay thế prophin thực tế không phải
là đờng 3 đi qua các điểm tính toán B và C mà phải song song với nó và tiếp xúc
với prophin chính xác ở điểm E nằm trên mặt trụ trung bình tính toán của dao
phay -đờng thẳng 4.Khi thay thế prophin 3 bằng prophin 4 htì chiều dày ở thân và
đầu răng dao sẽ tăng lên khác với kích thớc 2.Prophin răng bánh răng đợc cắt
bằng dao phay này sẽ không đợc prophin yêu cầu1 mà là prophin 5 có hiện tợng
cắt lẹm ở chân răng,đầu răng và có độ cong lớn .Bánh răng có prophin nh vậy có
lợi cho quá trình ăn khớp .
Góc prophin của trục acsimet cơ bản là góc gần đúng vì thế có thể đợc
xác định theo công thức đơn giản hơn ,đảm bảo độ chính xác thực tế:
Cotgv=Cotg.Cosr

(12)

Bởi vì mặt sau răng dao phay là mặt xoắn acsimet khác với bề mặt của trục
vít cơ bản,nên góc prophin răng daophay trong tiết diện qua trục đối với dao phay
xoắn phải có thể đợc tính theo công thức :


Góc prôphin của lới cắt bên phải:
Cotguf=Cotgv kzu/sk



(13)

Góc prôphin của lới cắt bên trái:
Cotgut=Cotgv +kzu/sk

(14)

Đối với dao phay xoắn trái ,số hạng thứ hai của công thức trên có dấu ngợc
lại:
c. Dao phay lăn răng có prophin thẳng trong tiết diện pháp tuyến.
Thiết kế prôphin dao phay lăn theo phơng pháp này tức là trục vít thân khai
cơ bản đợc thay bằng trục vít có prôphin răng thẳng
ở tiết diện pháp tuyến
với rãnh răng truc lớn côn Vôliut .Tiết diện pháp tuyến NN thẳng góc với đờng
vít nằm trên mặt trủtung bình của dao phay và đi qua điểm giữa rãnh răng(hình
10).
Dao phay đợc thiết kế theo phơng pháp này ,prôphin của trục vít thay thế
đợc xác định theo hai cách .

18


1.3.1 -Prôphin trong thiết diện pháp tuyến của trục vít đợc chọn
đúng bằng prôphin dạng sinh của bánh răng gia công .
Góc prôphin răng dao phay u đợc chọn bằng góc prôphin của dạng sinh
bánh răng gia công ..

C
K



H

K1

t

L/3

b

t1'

L/3

D1

Dt

L/3

r

d

c1

L1

C1
De

L

Hình 10: Kích thớc kết cấu và Prôphin của dao phay lăn răng cắt bánh răng trụ
Góc prôphin của dao phay không lớn (r<30) sự khác nhau giữa góc prôphin
của răng dao và trục vít thân khai ít, do đó có thể chọn u=..Khi góc r lớn
prôphin răng dao ,trờng hợp này để giảm sai số góc prôphin của dao phải đợc
hiệu chỉnh có nghĩa là u#..
u =..
Phơng pháp thiết kế dao phay lăn răng có prôphin
thẳng ở tiết diện chiều trục có một số u điểm hớn so với
phơng pháp prôphin thẳng ở tiết diện thẳng pháp tuyến
.Dao phay thiết kế theo prôphin thẳng ở tiết diện chiều
trục có ít sai số nhất ,dễ chế tạo ,dễ kiểm tra hơn.

19


Chơng II
Thiết kế dao phay lăn răng


Cấp chính xác : B



Môđun

: m=10

2.1.các thông sô của dao phay lăn lăng .

1.Bớc răng theo phơng pháp pháp tuyến : tn.

tn=.m.n
tn=31,4. Với n=1(Một đầu mối ).
2.Chiều dày răng ở tiết diện với pháp tuyến : Sn.
Sn=tn/2=15,708(mm).
3.Chiều cao đầu răng: h1.
h1=1,25m.f
h1=12,5 (mm).Với f=1(Ăn khớp tiêu chuẩn )
4.Chiều cao chân răng: h2.
h2=1,25m.f.
h2=12,5 (mm).Với f=1.
5.Chiều cao răng: h.
h=h1+h2=25 (mm).
6.Trị số góc prôphin theo mặt trớc: 1.
1=-..
-Góc ăn khớp : =200.
=1.
1=-=200-1=19059.
7.Bán kính về đầu răng: r1.
r1=3 (mm).
8.Bán kính lợn chân răng: r2.
r2=2 (mm).
9.Số răng dao: Z.
20


z=3600/ .
z= 12.
10.Lợng hớt lng: K.
K=.De,tgđ/z
K=10

11.Lợng hớt lng lần đầu với dao có mài prôphin : K1.
K1=(1,2ữ1,5)K=12ữ15(mm).
chọn K1=14 (mm).
12.Đờng kính trung bình tính toán đối với dao có mài prôphin: De
Dt=De-2,5.m.f-0,2k.
D =197.3(mm)
13 Góc xoắn của rãnh vít : .
Sin=m/Dt=10/197.3==2054.
14.Bớc xoắn của rãnh vít: T
T=.Dt.cotg
=12213 (mm).
15.Bớc răng của răng vít dọc trục: t.
t=tn/cos=31.4/Cos2054=31,416 (mm).
16.Chiều sâu rãnh thoát phoi: H.
H=h+(k+k1)/2+(1ữ2)mm = 38(mm)
17.Góc của rẵnh thoát phoi: .
=18 khi Z=12 răng .
18.Bán kính đoạn cong đầu rãnh: rk.
rk=(De-2H)/10.Z=2 (mm).
19.Đờng kính lỗ: d.
d =De-2H-0,8m-7(mm).
=60 (mm).
20.Đờng kính lỗ khoét rộng: d1.
21


d1=1,05d=1,05.60 =63.(mm).
21.Đờng kính của gờ : D1.
D1 = De-2.H-( 1ữ2)(mm).
=120 (mm).

22.Chiều dài của gờ : l
l =(3,5ữ5) mm.
l =5 (mm).
23.Chiều dài phần làm việc của dao: L1.
L1=h.(cotg1+m).
Đối với dao phay khi mòn đợc dịch chỉnh theo phơng dọc trục :
L1=h.(cotg1+m) + 8(mm). L1=215(mm).
24.Chiều dài toàn bộ dao: L. L=215(mm).

2.2.Điều kiện kỹ thuật :

1-Vật liệu thép P.18.Độ cứng HRC=62 ữ65.
2-Sai lệch giới hạn bớc răng theo phơng pháp tuyến 0,015
3-Sai số tích luỹ giới hạn trên độ dài 3 bớc răng 0,025.
4-Độ đảo hớng kính theo đờng kính ngoài trong giới hạn một
ờng vít 0,050.

đ-

5-Sai lệch giới hạn góc prôphin 0,025.
6-Giới hạn sai lệch hớng kính của mặt trớc ở điểm bất kỳ trên chiều cao của
prôphin răng 0,080.
7-Sai số tích luỹ lớn nhất của bớc vòng rãnh xoắn 0,040
8-Hiệu số khoảng cách từ đỉnh răng phân bố dọc rãnh thoát phoi đến trục
dao phay 0,020.
9-Độ đảo hớng kính của gờ 0,020.
10-Độ đảo mặt đầu của gờ 0,020.
11-Sai lệch của góc cắt -15 đến +25.
12-Sai lệch chiều dài răng 0,400
13-Sai lệch chiều dày răng0,025.

14-Sai lệch bớc vòng răng của một vòng răng 0,040.
22


Nhãn hiệu : m=10 ; = 2054 ; 0=200.ĐHLTV

Bảng kết quả
Mô đun
Bớc răng theo phơng pháp tuyến
Chiều dày răng ở tiết diện pháp tuyến
Chiều cao đầu răng
Chiều cao chân răng
Chiều cao răng
Trị số góc prôphin theo mặt trớc
Bán kính về đầu răng
Bán kính lợn chân răng
Số răng dao z
Lợng hớt lng
Lợng hớt lng lần đầu
Đờng kính trung bình tính toán
Góc xoắn của rănh vít
Bớc xoắn của rănh vít
Chiều sâu rẵnh thoát phoi
Góc của rãnh thoát phoi
Bán kính đoạn cong đầu rãnh
Đờng kính lỗ gá
Đờng kính lỗ khoét rộng
Đờng kính của gờ
Chiều dài phần làm việc của dao
Chiều dài toàn bộ dao

Chiều sâu rãnh then
Chiều rộng rãnh then

m=10
tn=31,4
Sn=15,708
h1=12,5
h2=12,5
h=25
1=19059
r1=3
r2=2
z=12
k=10
k1=14
Dt=197,3
=2054
T=12213
H=38
=18o
rk=2
d=60
d1=63
l=5
L1=205
L=215
t= 4,2
b= 14

Chơng II: Thiết kế quy trình công nghệ

gia công dao phay lăn răng.
I/ phân tích tính công nghệ.
- Dao phay lăn răng là dụng cụ cắt kim loại dùng để gia công bánh răng,
dao làm việc trong điều kiện lực cắt lớn, nhiệt độ cao và chịu mài mòn cao.
- Dao phay lăn răng là chi tiết dạng trục nên khi lập quy trình cấu tạo dao
cần phải dựa vào quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình ở họ trục.
- Để tạo ra các răng cắt, chúng ta dùng phơng pháp phay rãnh xoắn vít với
= 3019 để tạo đợc các răng cắt trên đó chế tạo các rãnh để tạo ra mặt trớc của
23


răng và lỡi cắt, để tạo ra góc sau, mặt sau của răng dao đợc hớt lng theo đờng
côvôlôít.
- Để đảm bảo độ cứng của dụng cụ cắt, phải qua nguyên công nhiệt luyện.
Vật liệu làm dao bằng thép gió P18 do đó rất khó khăn trong quá trình nhiệt
luyện nên khi nhiệt luyện phải tránh hiện tợng cong vênh, nứt, độ cứng sau khi
nhiệt luyện phải đạt 62 ữ 64 HRC.
- Để đảm bảo tính chính xác prôfin răng cắt thì phải mài hớt lng hai mặt
bên và hớt lng đỉnh răng.
- Khi gia công để đảm bảo chính xác chúng ta dùng chuẩn là lỗ và mặt
đầu.
- Độ đảo mặt đầu không vợt quá 0,02 (mm)
- Độ chính xác của lỗ đạt I T4, độ nhẵn đạt Ra = 0,63 nên phơng pháp gia
công lỗ là phơng pháp mài.
- Sau khi nhiệt luyện nguyên công cuối cần phải mài các chuẩn công nghệ,
mài mặt trớc và , mài hớt lng.
II/ Xác định dạng sản xuất
- Xác định dạng sản xuất đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chế
tạo sản phẩm ảnh hởng rất nhiều đến chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, nó phản ánh mối
quan hệ giữa tính chất và nhiệm vụ sản xuất cùng với các biện pháp tổ chức quản

lý sản xuất.
- Việc xác định dạng sản xuất có ý nghĩa quan trọng vì từ đó sẽ biết đợc
các điều kiện cho phép về vốn đầu t, trang thiết bị, nhân lực để tổ chức sản xuất.
a/ Xác định sản lợng cơ khí.
- Sản lợng cơ khí hàng năm - Ni
i
i
Ni = N. mi 1 +
1 +



100

100

Trong đó :
+ N - là sản lợng hàng năm . N = 10.000 CT/ năm
+ mi - là số lợng chi tiết trên cùng một sản phẩm - mi = 1
+ i - là hằng số phế phẩm bình quân . Chọn i = 2
+ i - là hằng số dự phòng phế phẩm. Chọn i = 3.
2
3
Ni = 10.000 x 1 1 +
1 +
= 10.506 CT/ năm


100

100

b/ Tính khối lợng chi tiết.
- Ta tính khối lợng sơ bộ qua đờng kính trung bình tính toán.
24


VCT =

.L 2
3,14.225
D tb d 2 =
(225 2 60 2 )
4
4

(

)

8305790,8 cm3 8,3dm3
VCT = 8,3 dm 3
- Khối lợng CT
m = . VCT
m = . VCT = 7,852 x 8,3 65 (kg)
Tra bảng : XVI - 1 STT KCN - (III) với khối lợng m nằm trong khoảng (4 ữ
200) Kg
m = 65kg và sản lợng hàng năm là 10.000 CT/ năm
Đây là dạng sản xuất khối
c/ Xác định nhịp sản xuất

- Nhịp sản xuất đợc xác định theo CT :
tn =

T
Ni

T - khoảng thời gian làm việc trong năm
Tra sổ tay định mức lao động có : T = 4575 giờ
=> tn =

T
4575
=
= 0,435 giờ/ chi tiết
Ni
10.506

III/ Phơng pháp tạo phôi
1. Phôi rèn :
- Vật liệu phôi rèn cho cơ tính tốt, dộ bền cao nhng còn có nhợc điểm lợng
d ra không lớn, sai số về đờng kính cũng nh kích thớc chiều dài lớn, phơng pháp
này thích hợp với những chi tiết có đờng kính lớn.
2. Phôi đúc.
- Phôi chế tạo theo phơng pháp này có cơ tính không cao, giá thành chế tạo
lại cao, yêu cầu phải trang bị lớn, năng xuất thấp, phơng pháp này chỉ phù hợp
với chi tiết dạng hộp.
3. Phôi cán nóng.
- Thép đợc qua nhiều lần cán làm cho cấu trúc kim loại vì qua biến dạng
dẻo hạt sẽ nhỏ, không đồng nhất các bít giảm, do vậy cơ tính đợc nâng cao, có
khả năng chịu uốn xoắn tốt. Nhng còn có nhợc điểm trang thiết bị phức tạp, giá

thành đầu t dây truyền quá lớn.
4. Phôi dập.

25


- Cho cơ tính cao, có độ chính xác về kích thớc và hình dáng, giá thành
chế tạo phôi so với chi tiết thành phẩm cao do chế tạo khuôn, sử dụng các thiết bị
lớn, phù hợp với dạng sản xuất loạt lớn.
*Kết luận :
- Qua phân tích các phơng pháp chế tạo phôi ta thấy với dạng sản xuất loạt
lớn để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật phải tiết kiệm nguyên vật liệu chúng ta phải
chọn phơng pháp tạo phôi hợp lý.
Đối với dao phay lăn răng có đờng kính Dcu = 96 (mm) và vật liệu P18 do
đó ta chọn phôi là loại thép cán nóng dạng thanh tròn đặc có đờng kính ngoài
lớn hơn đờng kính ngoài của dao.
IV/ Thiết kế quy trình công nghệ
1. Chuẩn và chọn chuẩn
- Chuẩn : là tập hợp những đờng điểm, bề mặt của chi tiết mà căn cứ vào
đó ngời ta xác định vị trí của bề mặt đờng điểm khác của chi tiết đó hoặc chi tiết
khác trong cùng một mối quan hệ lắp.
- Việc xác định chuẩn ở nguyên công, gia công cơ khí chính xác là sự xác
định vị trí tơng quan giữa dụng cụ cắt và bề mặt cần gia công của chi tiết để đảm
bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế ở nguyên công đó.
a/ Chọn chuẩn thô :
Khi chọn chuẩn thô cần chú ý các yêu cầu sau:
- Phân phối đủ lợng d cho các bề mặt gia công.
- Đảm bảo độ chính xác cần thiết về vị trí tơng quan giữa các bề mặt
không gia công với các bề mặt sắp gia công.
Dựa vào những yêu cầu ngời ta đa ra năm điểm cần tuân thủ khi chọn

chuẩn thô nh sau:
- Theo một phơng kích thớc nhất định nếu chi tiết có nhiều bề mặt gia
công thì nên chọn bề mặt nào có độ chính xác đối với bề mặt gia công là cao nhất
làm chuẩn thô.
- Theo một phơng kích thớc nhất định nếu chi tiết có tất cả các bê mặt cần
gia công thì nên chọn bề mặt nào có độ phân phối lợng d nhỏvà đồng đều nhất
làm chuẩn thô.
- Theo một phơng kích thớc nhất định, nếu chi tiết có nhiều bề mặt bằng
phẳng trơn tru thì chọn bề mặt nào bằng phẳng trơn tru nhất làm chuẩn thô. ứng
với một bậc tự do cần thiết của chi tiết chỉ cho phép sử dụng chuẩn thô một lần
trong cả quá trình gia công.
26