Nghiên cứu tạo hình bánh răng trụ và thiết kế dao xọc răng

LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Nguyễn Trọng Khoa - Mã số: CB110081
Học viên cao học lớp: 11B CTM
Chuyên ngành: Chế tạo máy
Viện Cơ khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Tôi xin cam đoan: Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật đề tài:

“Nghiên cứu

tạo hình bánh răng trụ và thiết kế dao xọc răng”.
Do thầy GS.TSKH Bành Tiến Long và GS.TSKH Phạm Văn Lang hƣớng dẫn.
Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, tất cả các nội dung trong luận văn
đều đƣợc giáo viên hƣớng dẫn thông qua và đạt yêu cầu, các tài liệu tham khảo đều có
nguồn gốc xuất xứ rõ ràng.
Nếu có vấn đề gì trong nội dung luận văn tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu tại trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội tôi
đã nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp, nhất là thầy
GS.TSKH Bành Tiến Long , GS.TSKH Phạm Văn Lang và các thầy cô trong Viện cơ
khí.
Tôi xin chân trọng cám ơn !
Tác giả

Nguyễn Trọng Khoa

1


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. 1

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ 1
MỤC LỤC .............................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .......................................................... 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .................................................. 7
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 8
I. Lý do chọn đề tài ............................................................................................ 8
II. Lịch sử nghiên cứu. ....................................................................................... 8
III. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu. .......... 8
IV. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới ...................................................... 9
V. Phƣơng pháp nghiên cứu. .............................................................................. 9
CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BÁNH RĂNG TRỤ VÀ TÍNH TOÁN
CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ ... 10
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG .............................................................................. 10
1.1.1.Ƣu điểm ............................................................................................... 10
1.1.2. Nhƣợc điểm ........................................................................................ 10
1.1.3. Phân loại bánh răng trụ ...................................................................... 11
1.2. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÁNH RĂNG TRỤ .......................... 12
1.2.1 Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ..................................... 13
1.2.2 Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng ................................. 13
CHƢƠNG II: CÁC PHƢƠNG PHÁP TẠO HÌNH GIA CÔNG BÁNH
RĂNG TRỤ ......................................................................................................... 16
2.1. Phƣơng pháp định hình ............................................................................. 16
2.1.1. Phƣơng pháp phay định hình ............................................................. 16
2.1.2. Phƣơng pháp xọc định hình ............................................................... 19
2.1.3. Phƣơng pháp chuốt định hình ............................................................ 19
2.2. Phƣơng pháp bao hình............................................................................... 20
2.2.1. Phƣơng pháp phay lăn răng................................................................ 20
2.2.2. Phƣơng pháp xọc răng........................................................................ 25
CHƢƠNG III: THIẾT KẾ DAO XỌC RĂNG ............................................... 29
PHẦN A. LÝ THUYẾT VỀ THIẾT KẾ DAO XỌC RĂNG .............................. 29

3.1. Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt. ............................................................... 29

2


3.1.1. Động học tạo hình bề mặt chi tiết. ..................................................... 30
3.1.1.1. Nhóm bậc 0. ................................................................................ 34
3.1.1.2. Nhóm bậc 1. ................................................................................ 34
3.1.1.3. Nhóm bậc 2. ................................................................................ 35
3.1.1.4. Nhóm bậc 3. ................................................................................ 35
3.1.2. Mặt khởi thủy K của dụng cụ cắt. ...................................................... 36
3.1.2.1. Phƣơng pháp xác định mặt khởi thủy K của dụng cụ - mặt bao
của họ mặt chi tiết C................................................................................. 36
3.1.2.2. Phƣơng pháp giải tích xác định mặt khởi thủy K. ...................... 37
3.1.2.3. Phƣơng pháp động học xác định mặt khởi thủy K ..................... 38
3.2. Xây dựng mô hình và tính toán dao xọc ................................................... 39
3.2.1. Xây dựng mặt khởi thủy của dao xọc ................................................ 39
3.2.2. Kết cấu dao xọc – Nguyên lý thiết kế ................................................ 42
KHẢO SÁT TIẾT DIỆN I – I .............................................................................. 45
KHẢO SÁT TIẾT DIỆN II – II ........................................................................... 46
PHẦN B. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DAO XỌC m = 1,25 và z = 80 .................. 61
3.3. Tra theo tiêu chuẩn .................................................................................... 61
3.4. Tính toán thực tế ....................................................................................... 61
3.4.1. Góc trƣớc trên đỉnh răng đ ................................................................ 61
3.4.2. Góc sau ở đỉnh răng đs ...................................................................... 61
3.4.3. Góc sau ở mặt bên b. ........................................................................ 61
3.4.4. Đƣờng kính vòng tròn cơ sở .............................................................. 62
3.4.5. Đƣờng kính vòng chia dao xọc (đƣờng kính danh nghĩa) ................. 62
3.4.6. Khoảng cách khởi thuỷ a: .................................................................. 62
3.4.7. Xác định kích thƣớc dao xọc theo mặt trƣớc ..................................... 63

3.5. Dung sai và yêu cầu kỹ thuật .................................................................... 65
3.6. Quy trình công nghệ gia công dao xọc. .................................................... 66
CHƢƠNG IV: TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ BIÊN DẠNG DAO XỌC
RĂNG .................................................................................................................. 90
4.1. Tổng quan về các dạng ăn khớp răng hiện nay. ........................................ 90
4.1.1. Ăn khớp răng thân khai. ..................................................................... 90
4.1.2. Ăn khớp răng novikov ................................................................... 91
4.1.3. Ăn khớp Cycloid ................................................................................ 92
4.2. Ngôn ngữ lập trình Autolisp và ứng dụng của nó. .................................... 93

3


4.3. Ứng dụng ngôn ngữ Autolisp thiết kế các biên dạng răng dao................. 94
4.3.1. Chƣơng trình để thiết kế chính xác đƣờng thân khai. ........................ 94
4.3.2. Chƣơng trình thiết kế biên dạng răng cycloid.................................... 99
4.3.3. Tải và chạy chƣơng trình ................................................................. 104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 105
Kết luận .......................................................................................................... 105
Kiến nghị ........................................................................................................ 105
PHỤ LỤC .......................................................................................................... 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 111

4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Tên hình vẽ

TT

Trang

Hình 1-1

Bánh răng trụ răng thẳng

11

Hình 1-2

Bánh răng trụ răng nghiêng

11

Hình 1-3

Bánh răng trụ răng chữ V

12

Hình 1-4

Các thông số hình học

12

Hình 1-5

Răng của bánh răng

13

Hình 1-6

Kích thƣớc bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

14

Hình 1-7

Các bƣớc răng của bánh răng trụ răng nghiêng

14

Hình 2-1

Gia công bánh răng trụ bằng dao phay định hình

17

Hình 2-2

Sơ đồ gia công bánh răng trụ răng nghiêng

17

Hình 2-3

Phay bánh răng chữ V bằng dao phay ngón

18

Hình 2-4

Sơ đồ chuốt răng

19

Hình 2-5

Các vị trí của lƣỡi cắt trên bánh răng

20

Hình 2-6

Sơ đồ phay lăn răng và dao phay dạng trục vít

20

Hình 2-7

Sơ đồ phay lăn răng thẳng

21

Hình 2-8

Sơ đồ bố trí dao khi phay lăn răng thẳng

22

Hình 2-9

Sơ đồ cắt khi phay lăn răng

23

Hình 2-10

Các phƣơng pháp tiến dao khi phay lăn răng

23

Hình 2-11

Sơ đồ phay lăn răng nghiêng

23

Hình 2-12

Sơ đồ gá dao khi phay lăn răng nghiêng

24

Hình 2-13

Sơ đồ xọc bánh răng trong

26

Hình 2-14

Sơ đồ xọc răng bằng dao xọc bánh răng

27

5


Hình 3-1

Đƣờng đặc tính E và mặt khởi thủy K

36

Hình 3-2

Điều kiện tiếp xúc động học của 2 bề mặt

38

Hình 3-3

Đƣờng thân khai

39

Hình 3-4

Sự hình thành Profin dao xọc

43

Hình 3-5

Các tiết diện khảo sát biến dạng dao

44

Hình 3-6

Các góc ở lƣỡi cắt dao xọc

49

Hình 3-7

Góc trƣớc dao xọc

51

Hình 3-8

Xác định góc Profin

52

Hình 3-9

Mô hình mô phỏng sự thay đổi Profin dao xọc khi thay

53

đổi góc trƣớc
Hình 3-10

Vị trí tƣơng đối của vòng cơ sở và răng dao xọc

55

Hình 3-11

Xác định khoảng cách khởi thủy

56

Hình 3-12

Hình chiếu lƣỡi cắt

59

Hình 3-13

Kết cấu dao xọc

65

Hình 4-1

Chuyển động tạo đƣờng Epicycloids

92

Hình 4-2

Chuyển động tạo đƣờng Hypocycloid

93

Hình 4-3

Thiết kế đƣờng thân khai

99

Hình 4-4

Vẽ bánh răng 3D

104

Đồ thị 3-1

Quan hệ chiều dài lƣỡi cắt

58

Đồ thị 3-2

Đồ thị 

63

6


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Tên bảng biểu

TT
Bảng 3-1

Trang

Các sơ đồ tạo hình bề mặt chủ yếu là tổng hợp của 2

31

chuyển động: Tịnh tiến thẳng và quay
Bảng 3-2

Thông số dao xọc gia công răng trụ răng thẳng

65

Với m=1,25; z=80
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
TT

Chữ viết tắt, ký hiệu

Diễn giải

1

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

2

STCNCTM

Sổ tay công nghệ chế tạo máy

3

HDTKDCC

Hƣớng dẫn thiết kế dụng cụ cắt

4

DXRT

Dao xọc răng thẳng

5

STCNCTM1

Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1

6

K

Mặt khởi thủy của dụng cụ

7

C

Mặt bao của họ chi tiết

8

E

Đƣờng đặc tính tiếp xúc K và C

9

m

Modul dao xọc

10

Z

Số răng của dao xọc

7


MỞ ĐẦU
I. Lý do chọn đề tài
Ngành công nghiệp trên thế giới và đặc biệt là ở nƣớc ta trong những năm gần
đây phát triển rất nhanh chóng. Thực tế đòi hỏi các nhà sản xuất phải liên tục cải tiến
về mẫu mã, chất lƣợng để đáp ứng đƣợc nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Vì thế việc
chế tạo ra những chiếc bánh răng có tỉ số truyền chính xác, ổn định, có tuổi thọ làm
việc cao đang là điều quan tâm của các nhà sản xuất ở nƣớc ta. Nhận thấy tính cấp thiết
đó tác giả đã lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu tạo hình bánh răng trụ và thiết kế dao xọc
răng ”
II. Lịch sử nghiên cứu.
- Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực tƣơng tự tuy nhiên ở Việt
Nam việc nghiên cứu về dao xọc răng vẫn còn hạn chế. Chủ yếu các loại dao xọc gia
công răng đƣợc mua sẵn từ nƣớc ngoài.
- Việc nghiên cứu tính toán các thông số của dụng cụ cắt nói chung và của dao xọc gia
công răng nói riêng còn thủ công. Chƣa có những nghiên cứu mang tính chất tự động
hóa thiết kế biên dạng và tính toán dao xọc răng một cách có hệ thống.
III. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu.
- Nghiên cứu đƣợc các loại bánh răng và tính toán thiết kế dao xọc răng trụ răng thẳng

để gia công các loại bánh răng cơ bản
- Tự động hóa thiết kế biên dạng răng gia công, từ đó vận dụng vào việc thiết kế dao
gia công và ứng dụng trên máy CNC.
- Đối tƣợng nghiên cứu là các loại răng và ứng dụng phƣơng pháp xọc bao hình để tính
toán thiết kế dao gia công.
- Phạm vi nghiên cứu chủ yếu là ngành công nghiệp trong nƣớc và các loại bánh răng
sử dụng phổ biến hiện nay trong trong cơ khí.

8


IV. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới
- Nghiên cứu tìm hiểu về các loại bánh răng sử dụng trong ngành công nghiệp hiện
nay.
- Trình bày sơ lƣợc về các phƣơng pháp gia công răng theo nguyên lý cắt gọt kim loại..
- Tính toán các thông số và xây dựng mô hình dao xọc gia công răng trụ răng thẳng.
Vận dụng vào trƣờng hợp cụ thể gia công bánh răng có thông số m=1.25, Z = 80.
- Lập quy trình công nghệ gia công bánh răng đã thiết kế.
- Nghiên cứu về tự động hóa thiết kế dao xọc gia công răng với sự hỗ trợ của ngôn ngữ
lập trình AutoLisp.
V. Phƣơng pháp nghiên cứu.
- Khảo sát thực tế về các loại bánh răng sử dụng trong cơ khí và nghiên cứu, tính toán
trên cơ sở lý thuyết về dụng cụ cắt và phƣơng pháp tạo hình bề mặt dụng cụ cắt.
- Phát triển phƣơng pháp tính toán, thiết kế thủ công bằng lập trình và ứng dụng tự
động hóa thiết kế.

9


CHƢƠNG I

TỔNG QUAN VỀ BÁNH RĂNG TRỤ
VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA
BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Bánh răng trụ ngày càng đƣợc sử dụng nhiều trong ngành chế tạo ôtô, máy
kéo, máy bay và máy công cụ dùng trong cơ khí... Hiện nay bánh răng trụ đƣợc
đƣa vào các ngành chế tạo máy công cụ, cần cẩu, ôtô, máy công nghiệp và các
ngành công nghiệp khác vì nó có các ƣu khuyết điểm nhƣ sau:
1.1.1.Ƣu điểm
- Có khả năng thực hiện đƣợc tỷ số truyền lớn trong một không gian tƣơng
đối hẹp (tỷ số truyền i đến 8).
- Có khả năng truyền lực lớn.
- Tỉ số truyền không thay đổi.
- Hiệu suất cao, có thể đạt tới 0,97 – 0,99.
- Độ bền của bánh răng lớn, tuổi thọ của bánh răng cao, làm việc tin cậy.
Do có độ bền lớn nên có cùng một công suất có thể giảm đƣợc kích thƣớc và
trọng lƣợng của bộ truyền.
- Tính toán thiết kế đơn giản hơn so với bánh răng côn răng cong.
- Lực chiều trục của truyền động bánh răng trụ nhỏ hơn so với truyền động
bánh răng côn răng cong.
1.1.2. Nhƣợc điểm
Tuy có nhiều ƣu điểm nhƣ vậy nhƣng bánh răng trụ cũng có một số nhƣợc
điểm sau:

10


- Chế tạo tƣơng đối phức tạp.
- Đồi hỏi độ chính xác cao.
- Có tiếng ồn khi vận tốc lớn

1.1.3. Phân loại bánh răng trụ
Hiện nay bánh răng trụ đƣợc chế tạo theo 3 dạng chính sau:
- Bánh răng trụ răng thẳng

Hình 1.1 Bánh răng trụ răng thẳng
- Bánh răng trụ răng nghiêng

Hình 1.2 Bánh răng trụ răng nghiêng

11


- Bánh răng trụ răng chữ V

Hình 1.3 Bánh răng trụ răng chữ V
Bánh răng trụ đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong các thiết bị máy móc
thuộc các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế (thiết bị giao thông vận tải, thiết bị
khai thác mỏ, thiết bị công nghiệp nhẹ, thiết bị công nghiệp nặng, thiết bị quân
sự...)
1.2. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÁNH RĂNG TRỤ

Hình 1.4: Các thông số hình học

12


- Khoảng cách trục: A
- Đƣờng kính vòng lăn: D1 , D2
- Đƣờng kính vòng đỉnh: Da1 ; Da 2
- Đƣờng kính vòng chân: Di1 ; Di 2

- Chiều cao răng: h  ( Da  Di ) / 2
- Số răng: Z1 ; Z 2
- Môdun: m .

Hình 1.5: Răng của bánh răng
1.2.1 Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
- Khoảng cách trục: A 

m( Z1  Z 2 )
2

(1.1)

- Đƣờng kính vòng lăn: D1  mZ 1 ; D2  mZ 2 .
- Chiều cao răng: h  ha  hi; ha  m; hi  1,25 .

(1.2)
(1.3)

- Đƣờng kính vòng đỉnh:
Da1  D1  2ha  D1 2m; Da 2  D2  2ha  D2  2m

(1.4)

- Đƣờng kính vòng chân:
Di1  D1  2hi  D1  2,5m; Di 2  D2  2hi  D2  2,5m

(1.5)

1.2.2 Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng có một bộ thông số tƣơng tự nhƣ bộ
truyền bánh răng trụ răng thẳng, đƣợc tính trên mặt đầu của bánh răng (mặt
phẳng vuông góc với trục bánh răng).

13


Một số thông số đƣợc xác định trên mặt phẳng pháp tuyến n-n, vuông góc
với phƣơng của răng.
Gọi β là góc nghiêng của răng; ta có:
Bƣớc ngang pt: là bƣớc đo trong tiết diện vuông góc với trục bánh Bƣớc
pháp pn: là bƣớc đo trong tiết diện vuông góc với phƣơng của răng,

Hình 1.6: Kích thƣớc bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Hình 1.7: Các bƣớc răng của bánh răng trụ răng nghiêng
răng,

Môdun ngang mt: là môdun đo trong tiết diện vuông góc với trục bánh
Môdun pháp mn: là môdun đo trong tiết diện vuông góc với phƣơng của

răng (hình 1.6).
Ta có quan hệ:
pn  pt cos 
mn  mt cos 

14


Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, giá trị mn đƣợc tiêu chuẩn

hóa. Các giá trị tính toán thì tính theo mt.
- Khoảng cách trục:
A

mt ( Z1  Z 2 mn ( Z1  Z 2 )

2
2 cos 

(1.6)

- Đƣờng kính vòng lăn:
D1  mt Z t 

mn Z 1
mZ
; D2  mt Z 2  n 2
cos 
cos 

(1.7)

- Chiều cao răng: h = ha + hi; ha = mn ; hi = 1,25mn

(1.8)

- Đƣờng kính vòng đỉnh:
Da1 = D1 + 2ha = D1 + 2mn ; Da2 = D2 + 2ha = D2 + 2mn

(1.9)

- Đƣờng kính vòng chân:
Di1 = D1 - 2hi = D1 - 2,5mn ; Di2 = D2 - 2hi = D2 - 2,5mn

(1.10)

1.3 kết luận
Nội dung chƣơng 1 đã trình bày đƣợc ƣu, nhƣợc đểm của bánh răng trụ
răng thẳng và giúp ta biết đƣợc các thông số của bánh răng

15


CHƢƠNG II
CÁC PHƢƠNG PHÁP TẠO HÌNH GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRỤ
2.1. Phƣơng pháp định hình
Là phƣơng pháp cắt răng mà dụng cụ cắt có biên dạng lƣỡi cắt là rãnh
răng. Quá trình cắt răng không liên tục, khi cắt thì cắt từng rãnh răng một, sau đó
phân độ một góc 360/z để gia công để gia công tiếp rãnh răng khác cho đến răng
cuối cùng.
Trong cơ khí ngƣời ta thƣờng sử dụng các phƣơng pháp gia công răng định hình
nhƣ: phay định hình, xọc định hình, chuốt định hình.
2.1.1. Phƣơng pháp phay định hình
* Gia công răng thẳng
Phƣơng pháp phay răng định hình đƣợc tiến hành bằng dao phay định hình
mà profin của nó phù hợp với profin của rãnh răng. Dao phay có thể là dao phay
đĩa modul hoặc dao phay ngón modul
Sau khi phay xong một rãnh răng phôi đƣợc quay đi một bƣớc với góc:


360
z

( z là số răng của bánh răng cần gia công) để gia công rãnh răng tiếp theo.
Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc dùng trên các máy phay vạn năng có trang bị
dụng cụ chia độ ( đầu phân độ).
Khi gia công chi tiết đƣợc gá trên đầu phân độ, đầu phân độ đƣợc gá đặt
trên bàn máy và đƣợc điều chỉnh ở độ cao sao cho rãnh răng có chiều sâu theo
yêu cầu.

16


Hình 2.1 Gia công bánh răng trụ bằng dao phay định hình

Khi phay bánh răng trụ răng thẳng dao và chi tiết gia công có vị trí tƣơng
đối nhƣ hình vẽ. Để cắt hết chiều dày của bánh răng, bàn máy mang đầu chia độ
cùng với chi tiết phải thực hiện chạy dao dọc trục của bánh răng
* Gia công răng nghiêng
Khi phay bánh
răng trụ răng nghiêng,
việc gá dao và chi tiết
cũng nhƣ phân độ để
cắt hết các răng giống
nhƣ với cắt răng thẳng,
chỉ khác một điều là

Hình 2.2 Sơ đồ gia công bánh răng trụ răng nghiêng

phải quay bàn máy đi

một góc β phù hợp với góc nghiêng của răng. Để tạo đƣợc răng
nghiêng cần thực hiện đồng bộ chạy dao của bàn máy và chuyển động quay của
đầu phân độ bằng cách nối trục vít me bàn máy thông qua bộ bánh răng thay thế
với trục truyền động của đầu phân độ. Khi quay bàn máy cần chú ý chiều
nghiêng của răng chi tiết: Đối với răng nghiêng trái thì bàn máy quay theo chiều

17


kim đồng hồ khi nhìn từ trên xuống ( hình 2.2) và khi răng nghiêng phải thì quay
bàn máy ngƣợc chiều kim đồng hồ.
* Gia công răng chữ V
Với phƣơng pháp này còn có thể gia
công đƣợc bánh răng trụ răng chữ V liên tục
có góc nhọn ( hình 2.3). Bánh răng trụ răng
chữ V đƣợc phay bằng dao phay ngón trên
máy phay vạn năng tƣơng tự nhƣ bánh răng
trụ răng nghiêng nhƣng phải làm 2 lần, hoặc

Hình 2.3 Phay bánh răng chữ
V bằng dao phay ngón

cũng có thể gia công trên máy bán tự động
chuyên dùng. Góc nhọn đƣợc vê tròn đúng bằng bán kính dao phay ngón.
* Đặc điểm của phay định hình
- Đạt độ chính xác thấp ( cấp 7, 8); khó khăn trong việc điều chỉnh chính
xác vị trí tƣơng đối giữa dao và chi tiết gia công. Năng suất thấp nhƣng tƣơng
đối đơn giản.
- Thƣờng dùng gia công bánh răng trong bộ truyền tốc độ thấp (< 5m/s).
Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, đối với những bánh răng có modul

lớn phƣơng pháp này chủ yếu dùng để gia công phá.
- Dao phải có biên dạng rãnh răng, tuy nhiên rãnh răng lại thay đổi theo
modul và số răng. Do vậy, để đảm bảo tính kinh tế, dao phay định hình đƣợc sản
xuất theo bộ 8, 15 hoặc 26 con với cùng modul và góc ăn khớp. Mỗi dao dùng để
sản xuất một loại bánh răng trong phạm vi số răng nhất định và có hình dáng
răng gần đúng.

18


2.1.2. Phƣơng pháp xọc định hình
Xọc răng định hình đƣợc thực hiện trên máy xọc răng với dao xọc định
hình có profin giống với profin rãnh răng hoặc dao thông thƣờng với dƣỡng. Khi
gia công các rãnh răng thì cũng dùng đầu phân độ theo từng răng.
Phƣơng pháp này có năng suất thấp nên chủ yếu đƣợc dùng để gia công
thô các bánh răng ăn khớp ngoài và trong có modul lớn.
2.1.3. Phƣơng pháp chuốt định hình
Gia công bánh răng bằng phƣơng pháp chuốt định hình cho năng suất và
độ chính xác cao, thƣờng dùng ở dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.
Theo phƣơng pháp này, dao
chuốt có profin giống profin của rãnh
răng. Có thể chuốt một rãnh răng
hoặc nhiều rãnh răng cùng một lúc.
Sau mỗi hành trình của dao một hoặc
một số rãnh răng đƣợc gia công,
Hình 2.4 Sơ đồ chuốt răng

muốn gia công các rãnh răng khác thì
chi tiết đƣợc quay đi một góc nhờ cơ
cấu phân độ.

Phƣơng pháp chuốt toàn bộ các rãnh cùng một lúc rất ít đƣợc sử dụng vì
lúc đó kết cấu dao rất phức tạp, khả năng thoát phoi kém, lực cắt lớn.
Dụng cụ cắt là một bộ dao định hình với từng nấc đƣợc lắp vào đầu chuốt.
Lƣợng nâng của mỗi mỗi lƣỡi cắt phụ thuộc vào chiều dày lớp phoi đƣợc cắt Sz,
loại vật liệu bánh răng và tốc độ cắt v, lƣợng nâng này đƣợc chọn nhƣ với dao
chuốt thƣờng.

19


Lớp vật liệu phải cắt đƣợc phân chia theo tổng số các lƣỡi cắt của dụng cụ,
nên tuổi thọ, tuổi bền của dao lớn. Song chi phí cho dụng cụ rất lớn nên chuốt
chỉ dùng cho sản xuất lớn, bánh răng có modul lớn và bánh răng không gia công
nhiệt, không mài.

Hình 2.5 .Các vị trí của lưỡi cắt trên bánh răng

2.2. Phƣơng pháp bao hình
Với phƣơng pháp này dụng cụ đƣợc lăn tƣơng đối trên vành của bánh răng
gia công và khi đó các lƣỡi cắt của dụng cụ dần dần chiếm các vị trí trên bánh
răng mà đƣờng bao của chúng là profin thân khai của bánh răng gia công.
Theo phƣơng pháp này có thể thực hiện gia công bằng phƣơng pháp phay,
xọc, mài và bằng các phƣơng pháp gia công tinh khác với biên dạng lƣỡi cắt có
thể là thân khai hoặc là đƣờng sinh thẳng.
2.2.1. Phƣơng pháp phay lăn răng

Hình 2.6 Sơ đồ phay lăn răng và dao phay dạng trục vít

20

Đây là phƣơng pháp sản xuất răng phổ biến nhất hiện nay, cho năng suất
và độ chính xác cao ( có thể đạt cấp 4, cấp 5).
Dụng cụ để phay lăn răng là dao phay dạng trục vít thân khai mà profin
của nó ở mặt pháp tuyến N – N là thanh răng cơ bản.
Máy để gia công răng theo phƣơng pháp bao hình là máy phay lăn răng
trục thẳng đứng, trên đó dao với chi tiết thực hiện sự ăn khớp của bộ truyền trục
vít.
Sự ăn dao của dao phay lăn là liên
tục, tất cả các răng của bánh răng
đƣợc gia công đồng thời nên máy
không cần thiết bị đổi chiều phức
tạp, không cần cơ cấu phân độ, do
vậy tất cả thời gian phục vụ có liên
quan đến công việc đó bị loại trừ,

Hình 2.7 Sơ đồ phay lăn răng thẳng

nâng cao đƣợc năng suất.
* Khi gia công răng thẳng.
Chuyển động bao hình đƣợc thực hiện dựa trên nguyên lý ăn khớp giữa
dao và phôi. Đó là các chuyển động quay của phôi và dao, đồng thời dao còn có
chuyển động tịnh tiến dọc trục của phôi với mục đích cắt hết chiều dày của bánh
răng.

21


Hình 2.8 Sơ đồ bố trí dao khi phay lăn răng thẳng

Trƣớc khi cắt, dao phay lăn còn có chuyển động hƣớng kính sao cho vòng
lăn của dao tiếp xúc với vòng lăn của phôi, điều này nhằm đạt đƣợc chiều sâu
rãnh răng cần cắt. Mối liên hệ giữa vòng quay của dao và bánh răng gia công
đƣợc thực hiện nhờ các bánh răng thay thế của máy: khi phôi quay 1/z vòng thì
dao quay đƣợc 1/k vòng ( z là số răng cần cắt, k là số đầu mối của dao).
Khi phay bánh răng thẳng, trục dao phải đặt nghiêng so với trục chi tiết
một góc đúng bằng góc nâng của đƣờng xoắn vít trên trục chia của dao. Dao
đƣợc gá nghiêng phải hay nghiêng trái tùy theo hƣớng nghiêng của răng dao.
Lƣợng chạy dao của dao phay lăn theo phƣơng dọc trục của phôi sau một
vòng quay của phôi phụ thuộc và tốc độ cắt của dao. Trong thực tế có hai
phƣơng pháp phay lăn răng đó là phay nghịch và phay thuận. Phƣơng pháp phay
nghịch cắt êm, ít gây va đập, ít làm gãy vỡ dao cho nên đƣợc sử dụng trong hầu
hết các máy phay lăn răng. Tuy nhiên ngày nay các máy phay cải biến cho
phƣơng pháp phay thuận, dao có vị trí đầu tiên là ở dƣới vật và chạy dao từ dƣới
lên, phƣơng pháp này cho phép nâng cao tốc độ cắt lên 20 – 40% và lƣợng chạy
dao lên 80%.

22


Nếu bánh răng có modul
nhỏ thì phay bằng một lần cắt,
bánh răng có modul lớn thì
phay bằng nhiều lần cắt. Các
dao phay có đƣờng kính lớn
hơn đảm bảo hiệu quả cắt lớn

Hình 2.9 Sơ đồ cắt khi phay lăn răng

hơn, chất lƣợng bề mặt răng tốt hơn và có độ chính xác cao hơn. Khi cắt răng, có

thể tiến dao theo hai cách: tiến dao hƣớng trục hoặc tiến dao theo hƣớng kính rồi
mới tiến dao theo hƣớng trục bánh răng ( nhƣ vậy có thể rút ngắn đƣợc hành
trình phụ 1).

Hình 2.10 Các phương pháp tiến dao khi phay lăn răng
* Khi gia công răng nghiêng:
Bánh răng nghiêng phay
bằng phƣơng pháp phay lăn
tƣơng tự nhƣ với răng thẳng.
Nhƣng để đảm bảo cho đoạn
xoắn vít của dao ở vùng cắt trùng
với phƣơng răng chi tiết gia công
phải gá trục dao làm với mặt đầu

Hình 2.11 Sơ đồ phay lăn răng nghiêng

23


chi tiết một góc
sao

cho:

ω = β0 ± γd
với
góc

β0:

nghiêng

trên vòng chia
của bánh răng
gia công. γd :
góc nâng ở vòng
chia của dao
“+” khi dao và

Hình 2.12 Sơ đồ gá dao khi phay lăn răng nghiêng
a) Bánh răng nghiêng phải, dao xoắn phải.
b) Bánh răng nghiêng phải, dao xoắn trái.

chi tiết ngƣợc chiều nghiêng.
“-” khi dao và chi tiết cùng chiều nghiêng.
0

Khi góc nghiêng của răng β = 6 ÷ 10 , nên gia công theo sơ đồ ngƣợc
chiều xoắn của bánh răng và dao (tức là bánh răng xoắn phải đƣợc gia công bằng
0

dao xoắn trái và ngƣợc lại). Còn khi góc nghiêng của răng β > 10 thì gia công
theo sơ đồ cùng chiều xoắn của bánh răng và dao.
Một điểm cần hết sức chú ý rằng, vì hƣớng chạy dao S d song song với trục
của chi tiết nên khi phay lăn bánh răng nghiêng, phôi phải có chuyển động quay
bổ sung để hƣớng của răng dao lăn trùng với hƣớng răng gia công. Chuyển động
này đƣợc thực hiện nhờ bộ truyền dẫn vi sai đã đƣợc thiết kế trong xích truyền
động của máy. Rõ ràng là, khi phay lăn bánh răng thẳng, dao tịnh tiến một đoạn
Si sẽ gia công đƣợc đoạn răng thẳng từ 1 → 2. Do đó, gia công bánh răng

24


nghiêng thì ta phải cho phôi thêm một chuyển động quay sao cho với S i đó dao
sẽ cắt từ 1 → 2’.
* Đặc điểm của phay lăn răng:
- Phƣơng pháp này có tính vạn năng cao, sử dụng một dao để gia công
nhiều loại bánh răng có số răng khác nhau.
- Năng suất gia công cao.
- Độ chính xác gia công thấp hơn so với xọc răng.
- Cần khoảng thoát dao lớn nên không thể gia công các loại bánh răng bậc.
- Dao phức tạp, khó chế tạo.
2.2.2. Phƣơng pháp xọc răng.
* Xọc răng bằng dao xọc dạng bánh răng:
Phƣơng pháp này có thể gia công bánh răng thẳng, răng nghiêng, bánh
răng bậc mà khoảng cách giữa các bậc nhỏ và đặc biệt để sản xuất bánh răng ăn
khớp trong.
Về bản chất, dụng cụ cắt là một bánh răng mà mặt đầu đƣợc tạo thành mặt
trƣớc còn các mặt bên tạo thành các mặt sau của lƣỡi cắt. Trong quá trình gia
công, dụng cụ cắt chuyển động cắt theo hƣớng dọc trục của bánh răng và cùng
với chi tiết có chuyển động quay cƣỡng bức.
Khoảng cách trục của dụng cụ cắt và chi tiết gia công đúng bằng khoảng
cách tâm của cặp bánh răng tƣơng tự ăn khớp không có khe hở.
Tốc độ vòng của dụng cụ cắt và chi tiết gia công phải tuân theo tỷ số:
nc z d

nd z c

Trong đó: nc , nd là số vòng quay của chi tiết gia công và dụng cụ cắt
z c , z d là số răng của chi tiết gia công và dụng cụ cắt

25