Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt đối với chi tiết vòng trong và vòng ngoài ổ bi khi gia công trên máy CNC

NGUYỄN ANH TUẤN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN ANH TUẤN

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT
ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT ĐỐI VỚI CHI TIẾT VÒNG TRONG
VÀ VÒNG NGOÀI Ổ BI KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

2009-2011

Hà Nội – Năm 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT
ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT ĐỐI VỚI CHI TIẾT VÒNG TRONG
VÀ VÒNG NGOÀI Ổ BI KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS NGUYỄN VIẾT TIẾP

Hà Nội – Năm 2011

i


LỜI CAM Đ OAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận án là trung thực. Các tài liệu tham khảo có nguồn trích dẫn rõ ràng.
Luận án chưa từng được ai công bố trong bất kỳ đề tài nghiên cứu khoa học nào
trước đây.
Sinh Viên

Nguyễn Anh Tuấn

ii


MỤC LỤC
Trang phụ bìa ................................................................................................................... i
Lời cam đoan................................................................................................................... ii
Mục lục...........................................................................................................................iii
Dank mục các ký hiệu .................................................................................................... vi
Danh mục các bảng .......................................................................................................vii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị.......................................................................................viii
MỞ ĐẦU......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÒNG BI................................................................ 4
1.1 Khái niệm về vòng bi............................................................................................... 4
1.2 Cấu tạo vòng bi........................................................................................................ 4
1.3 Phân loại và đặc tính thông dụng các loại vòng bi............................................. 5
1.3.1 Vòng bi cầu 1 dãy.......................................................................................... 5
1.3.2 Vòng bi cầu tự lựa ......................................................................................... 6
1.3.3 Vòng bi trụ với con lăn hình trụ ngắn ........................................................... 7
1.3.4 Vòng bi tang trống tự lựa .............................................................................. 7
1.3.5 Vòng bi trụ có con lăn hình trụ dài................................................................ 7
1.3.6 Vòng bi kim................................................................................................... 8
1.3.7 Vòng bi trụ có viên bi xoắn ốc ...................................................................... 8
1.3.8 Vòng bi cầu đỡ chặn 1 dãy ............................................................................ 9
1.3.9 Vòng bi đỡ chặn 2 dãy................................................................................... 9
1.3.10 Vòng bi côn ............................................................................................... 10
1.3.11 Vòng bi chặn ............................................................................................. 11
1.4 Vật liệu chế tạo vòng bi......................................................................................... 12
1.4.1 Vật liệu chế tạo vòng bi của Liên Xô.......................................................... 12
1.4.2 Vật liệu chế tạo vòng bi của Nhật Bản........................................................ 12

iii


1.4.3 Vật liệu chế tạo vòng bi theo tiêu chuẩn của Việt Nam.............................. 13
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG VÒNG TRONG VÀ
VÒNG NGOÀI Ổ BI 6205.......................................................................................... 14
2.1. Phân tích chi tiết vòng trong và vòng ngoài của vòng bi 6205......................... 14
2.1.1. Chức năng và nhiệm vụ.............................................................................. 14
2.1.2. Phân tích yêu cầu kỹ thuật.......................................................................... 14

2.2. Thiết kế vòng bi 6205 trên máy tính bằng phần mềm CATIA ........................ 19
2.2.1. Thiết kế chi tiết vòng trong ổ bi 6205 ........................................................ 19
2.2.2. Thiết kế chi tiết vòng ngoài ổ bi 6205....................................................... 22
2.2.3. Thiết kế chi tiết viên bi của vòng bi 6205 .................................................. 23
2.2.4. Thiết kế chi tiết vòng cách của vòng bi 6205............................................. 25
2.2.5. Tạo bản vẽ lắp vòng bi 6205 ...................................................................... 30
2.3. Thiết kế chi tiết vòng trong và vòng ngoài của một số loại vòng bi cầu một dãy
trên máy tính bằng phần mềm CATIA..................................................................... 32
2.3.1 Thiết kế chi tiết vòng trong ......................................................................... 32
2.3.2 Thiết kế chi tiết vòng ngoài......................................................................... 35
2.4. Xác định dạng sản xuất ....................................................................................... 35
2.5. Phương pháp chế tạo phôi................................................................................... 36
2.5.1. Cơ sở việc lựa chọn phôi............................................................................ 36
2.5.2. Phương pháp chế tạo phôi .......................................................................... 37
2.6. Lập quy trình công nghệ...................................................................................... 39
2.6.1. Quy trình công nghệ đối với vòng ngoài 6205-01 .................................... 39
2.6.2. Quy trình công nghệ đối với vòng trong 6205-02..................................... 39
2.7. Tra chế độ cắt ....................................................................................................... 39
2.7.1. Tra chế độ cắt cho các nguyên công khi gia công vòng ngoài 6205-01......... 40
2.7.2 Tra chế độ cắt cho các nguyên công khi gia công vòng trong 6205-02...... 45
2.8 Lập trình NC đối với các nguyên công gia công trên máy CNC ...................... 61

iv


2.8.1 Nguyên công tiện bán tinh rãnh lăn vòng ngoài 6205-01 ........................... 61
2.8.2 Nguyên công tiện bán tinh rãnh lăn vòng trong 6205-02............................ 61
2.8.3 Nguyên công tiện bán tinh lỗ vòng trong 6205-02...................................... 61
2.8.4 Nguyên công mài tinh rãnh lăn vòng ngoài 6205-01 .................................. 61
2.8.5 Nguyên công mài tinh rãnh lăn vòng trong 6205-02 .................................. 62

2.8.6 Nguyên công mài tinh lỗ vòng trong 6205-02 ............................................ 63
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ
NHÁM BỀ MẶT ĐỐI VỚI CHI TIẾT VÒNG TRONG VÀ VÒNG NGOÀI Ổ BI
6205 KHI GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC ................................................................ 65
3.1. Độ nhấp nhô tế vi.................................................................................................. 65
3.2. Ảnh hưởng của độ nhám tới khả năng làm việc của chi tiết máy ................... 66
3.3. Những kết quả nghiên cứu đã đạt được trong việc nghiên cứu các yếu tố ảnh
hưởng tới độ nhám bề mặt chi tiết gia công (Ra, Rz) .............................................. 67
3.3.1. Các kết quả đối với máy công cụ truyền thống.......................................... 67
3.3.2 Các kết quả đạt được đối với máy CNC...................................................... 72
3.3.3. Các kết quả đạt được đối với máy mài....................................................... 74
3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt đối với chi tiết
vòng trong và vòng ngoài của ổ bi 6205 khi gia công trên máy CNC ................... 79
3.4.1. Xây dựng mô hình thí nghiệm.................................................................... 79
3.4.2. Kết quả thí nghiệm ..................................................................................... 84
3.4.3. Xử lý số liệu thực nghiệm .......................................................................... 87
3.4.4.Thảo luận kết quả thí nghiệm ...................................................................... 88
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ............................. 98
Kết luận................................................................................................................. 98
Các kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo ............................................................... 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 100

v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu

Nội dung

Ra

Sai lệch profin trung bình cộng của lớp bề mặt

Rz

Chiều cao mấp mô của profin theo 10 điểm.

Sn

Lượng chạy dao ngang

Sd

Lượng ăn dao dọc

Vđ

Vận tốc của đá mài

nđ

Tốc độ vòng quay của đá mài

T

Tuổi bền của đá mài

B

Bề rộng của đá mài

D

Đường kính của đá mài

d

Kích thước của hạt mài

Cm

Cấu trúc đá mài

H

Độ cứng theo thang Norton

Vct

Vận tốc của chi tiết

nct

Tốc độ vòng quay của chi tiết

t

Chiều sâu cắt

h

Lượng dư gia công

γ

Góc trước của dụng cụ cắt

α

Góc sau của dụng cụ cắt

r

Bán kính mũi dao tiện

hmin
p

Chiều dày phoi nhỏ nhất
Áp suất tiếp xúc

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Ký hiệu
1.1
1.2
1.3

Tên bảng biểu
Thành phần hóa học thép Crôm theo tiêu chuẩn của Liên Xô để chế
tạo các chi tiết vòng bi tính theo %
Thành phần hóa học của thép Crôm theo tiêu chuẩn của Nhật Bản để
chế tạo các chi tiết vòng bi
Thành phần hóa học thép ổ lăn theo tiêu chuẩn của Việt Nam để chế
tạo các chi tiết vòng bi tính theo %

Trang
12
13
13

3.1

Biện pháp cải thiện độ nhám bề mặt

72

3.2

Quan hệ giữa độ cứng tế vi và độ nhám bề mặt

77

3.3
3.4
3.5
3.6

3.7
3.8
3.9
3.10

Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi V=200 m/ph;
t=0,14 mm
Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến nhám bề mặt khi S=0,08 mm/vg;
t=0,14 mm
Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi V=200 m/ph;
t=0,14 mm
Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến nhám bề mặt khi S=0,08 mm/vg;
t=0,14 mm
Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi nđ=3500 v/ph; Vct
= 40 m/ph; tthô=0,1 mm; ttinh=0,01 mm; Sthô = 0,03 mm/vg;
Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết đến nhám bề mặt khi nđ=3500 v/ph;
tthô=0,1 mm; ttinh=0,01 mm; Sthô = 0,03 mm/vg; Stinh = 0,006 mm/vg
Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến nhám bề mặt khi nđ=3000 v/ph; Vct = 24
m/ph; tthô=0,1 mm; ttinh=0,01 mm; Sn thô = 0,03 mm/ph; Sd =7,5 mm/ph
Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết đến nhám bề mặt khi nđ=3000v/ph; tthô=0,1
mm; ttinh=0,02 mm; Sthô = 0,15 mm/ph; Stinh = 0,05 mm/ph; Sd=7,5 mm/ph

vii

85
85
85
85
86
86

86
87


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Ký hiệu

Tên hình

Trang

1.1

Cấu tạo của vòng bi

4

1.2

Cấu tạo của một số loại vòng bi cầu một dãy

6

1.3

Cấu tạo của các loại vòng bi cầu tự lựa

6

1.4

Cấu tạo của các loại vòng bi kim

8

1.5

Vòng bi cầu đỡ chặn 2 dãy

10

1.6

Cấu tạo của các loại vòng bi côn

10

1.7

Cấu tạo của các loại vòng bi bi chặn

11

3.1

Sơ đồ xác định độ nhấp nhô của bề mặt chi tiết

65

3.2

3.3

Quan hệ giữa chiều cao nhấp nhô tế vi Rz và lượng tiến dao S
khi tiện
Ảnh hưởng của hình dáng hình học của dụng cụ cắt và chế độ
cắt đến nhấp nhô bề mặt khi tiện

3.4

Ảnh hưởng của vận tốc cắt V đến chiều cao nhấp nhô tế vi Rz

3.5

Ảnh hưởng của lượng tiến dao S đối với chiều cao nhấp nhô tế
vi Rz

67
68
70
70

Mối liên hệ giữa Ra , lượng cắt kim loại đơn vị G và công
3.6

xuất mài N vào:Vận tốc quay của chi tiết (V/ ph); Lượng ăn
dao theo chiều sâu (mm); Lượng ăn dao dọc (mm/ph);

75

Vận tốc vòng của đá (m/s).

3.7
3.8
3.9

Mô hình thí nghiệm tổng quát
Ảnh hưởng của bước tiến dao lên Ra với nguyên công tiện bán
tinh rãnh lăn vòng ngoài 6205-01
Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến Ra với nguyên công tiện bán
tinh rãnh lăn vòng ngoài 6205-01

viii

80
89
90


3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15

Ảnh hưởng của bước tiến dao lên Ra với nguyên công tiện bán
tinh rãnh lăn vòng trong 6205-02
Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến Ra với nguyên công tiện bán
tinh rãnh lăn vòng trong 6205-02
Ảnh hưởng của bước tiến dao lên Ra với nguyên công mài
tinh rãnh lăn vòng ngoài 6205-01

Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết lên Ra với nguyên công mài
tinh rãnh lăn vòng ngoài 6205-01
Ảnh hưởng của lượng chạy dao ngang lên Ra với nguyên công
mài tinh đường kính lỗ vòng trong 6205-02
Ảnh hưởng của vận tốc chi tiết lên Ra với nguyên công mài
tinh đường kính lỗ vòng trong 6205-02

ix

91
92
93
94
95
96


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vòng bi là sản phẩm cơ khí có độ chính xác cao và được sử dụng rất rộng rãi.
Vòng bi được sử dụng trong những bộ phận quay của thiết bị từ vật dụng gia đình
như máy hút bụi, tủ lạnh, máy điều hòa không khí, cho đến các bộ phận máy móc
thiết bị phức tạp như các thiết bị xây dựng, thiết bị dùng trong ngành nông nghiệp,
dụng cụ máy móc…Vì vậy vòng bi là một sản phẩm chiếm một vị trí hết sức quan
trọng trong các nghành công nghiệp.
Gần đây trên thế giới, công nghệ đã đạt được những tiến bộ với tốc độ rất
nhanh chóng và cùng với nó là sự ra đời của một loạt sản phẩm mới ở nhiều lĩnh
vực khác nhau. Những tiến bộ đáng kinh ngạc này đã đem đến cho các doanh
nghiệp sản xuất vòng bi một thách thức mới do nhu cầu về vòng bi tăng nhanh hơn
bao giờ hết và đòi hỏi cao hơn về độ chính xác, độ tin cậy cũng như khả năng chịu

tải, đòi hỏi vòng bi có khả năng làm việc với tốc độ cao hơn, mô men ma sát nhỏ
hơn, độ ồn và độ rung động ít hơn, chịu được môi trường làm việc khắc nghiệt hơn.
Tuy nhiên ngành sản xuất vòng bi của nước ta hiện nay còn hết sức khiêm tốn
và non trẻ so với các nước có nền sản xuất vòng bi tiên tiến và lâu đời như: Thụy
Điển, Nhật bản, Nga … Nước ta hiện tại chỉ có một công ty sản xuất vòng bi là:
Công ty Cổ Phần Cơ khí Phổ Yên với thiết bị cũ và lạc hậu, nên vòng bi sản xuất có
độ chính xác thấp. Trong khi đó các tài liệu nghiên cứu về công nghệ, tiêu chuẩn
vòng bi ở nước ta hiện nay hầu như không có, hoặc nếu có cũng không đầy đủ và
lạc hậu, chủ yếu là tài liệu của Liên Xô cũ.
Đất nước ta đang trên đà hội nhập mạnh mẽ, đó là điều kiện tốt để chúng ta
tiếp thu trình độ công nghệ tiên tiến về sản xuất vòng bi, vì vậy việc nghiên cứu xây
dựng một đề tài công nghệ sản xuất vòng bạc vòng bi điển hình như loại: 6205 tiên
tiến phù hợp với với điều kiện sản xuất tại việt nam có ý nghĩa quan trọng, đó cũng
là một nhu cầu thực tế và cấp bách, góp phần phát triển ngành sản xuất vòng bi nói
riêng và nền công nghiệp của nước ta nói chung.

1


Xuất phát từ nhu cầu thực tế này mà đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của chế
độ cắt tới độ nhám bề mặt chi đối với chi tiết vòng trong và vòng ngoài ổ bi khi gia
công trên máy CNC” đã được chọn cho luận văn tốt nghiệp cao học này. Và trong
phạm vi đề tài của mình, tôi chọn một loại vòng bạc vòng bi điển hình để nghiên
cứu đó là loại vòng bi 6205.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ gia công vòng trong và vòng ngoài ổ
bi 6205. Trong đó có ứng dụng tin học vào quá trình xây dựng quy trình công nghệ
để sản xuất vòng trong và vòng ngoài ổ bi 6205. Sau đó nghiên cứu ảnh hưởng của
chế độ cắt tới độ nhám bề mặt chi tiết gia công vòng trong và vòng ngoài ổ bi 6205
trong quá trình chế tạo đối với một số nguyên công được thực hiện trên máy CNC.

3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của đề tài:
Đối tượng nghiên cứu trong đề tài này là chi tiết vòng trong và vòng ngoài của ổ
bi 6205. Trong đó đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế, lập quy trình công nghệ gia công
vòng trong và vòng ngoài của ổ bi 6205. Sau đó nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt
đến độ nhám bề mặt chi tiết này ở một số nguyên công khi gia công trên máy CNC.
4. Nội dung nghiên cứu
Với phạm vi nghiên cứu đã trình bày ở trên. Để đạt được mục tiêu nghiên cứu
của đề tài Tác giả chia luận văn thành 4 chương với nội dung cơ bản của từng chương
được tóm tắt như sau:
Chương 1: Tổng quan về vòng bi
Ở nội dung chương này tác giả giới thiệu về cấu tạo của ổ lăn, phân loại ổ lăn
và các đặc tính thông dụng của các loại ổ lăn, vật liệu chế tạo ổ lăn.
Chương 2: Quy trình công nghệ gia công vòng trong và vòng ngoài của
vòng bi 6205
Chương này nghiên cứu lập quy trình công nghệ gia công chi tiết vòng trong
và vòng ngoài ổ bi 6205 và thực hiện tra chế độ cắt đối với từng nguyên công. Đặc
biệt ở các nguyên công gia công trên máy CNC, thì thực hiện lập chương trình để
gia công chi tiết này.

2


Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt chi
tiết vòng trong và vòng ngoài ổ bi 6205 khi gia công trên máy CNC
Chương này trình bày chi tiết về độ nhám bề mặt, ảnh hưởng của độ nhám bề mặt
chi tiết đến khả năng làm việc của chi tiết máy cũng như sự ảnh hưởng của các thông
số công nghệ của quá trình cắt đến độ nhám bề mặt của chi tiết sau khi gia công. Dựa
vào đó để làm cơ sở cho quá trình thực nghiệm sau này. Sau đó trên cơ sở quy trình
công nghệ đã được lập ra ở chương 2, tác giả chọn ra một số nguyên công điển hình
được thực hiện gia công trên máy CNC để tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ

cắt ở nguyên công đó tới độ nhám bề mặt của chi tiết này. Lúc này tác giả đưa ra thông
số thực nghiệm cụ thể để làm rõ các lý thuyết vừa đã nêu ra. Để đánh giá ảnh hưởng
của chế độ cắt tới độ nhám bề mặt chi tiết vòng trong và vòng ngoài ổ bi 6205 trong
quá trình chế tạo đối với một số nguyên công điển hình được thực hiện trên máy CNC.
Kết luận chung và hướng nghiên cứu tiếp theo
Chương này đưa ra một số kết luận đã đạt được của đề tài nghiên cứu và đưa ra
các hướng nghiên cứu tiếp theo. Phần này chủ yếu đưa ra các kết luận đã được phân
tích bằng mô hình lý thuyết và thực nghiệm trong đề tài. Đánh giá các kết quả của đề
tài và đưa ra các vấn đề liên quan chưa được nghiên cứu trong đề tài, đề xuất các
hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm đảm bảo hiệu quả tối đa của nội dung đề tài này.
5. Phương pháp nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, luận văn đã sử dụng phối hợp các phương
pháp nghiên cứu sau: Nghiên cứu tổng quan các tài liệu, lý thuyết kết hợp với thực
nghiệm.
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài mặc dù hết sức cố gắng, nhưng vì
kiến thức của bản thân còn nhiều hạn chế, nên chắc chắn không tránh khỏi những
thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các thầy, cô
giáo và đồng nghiệp.
Xin chân thành cám ơn!

3


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VÒNG BI
1.1 Khái niệm về vòng bi
Vòng bi là sản phẩm cơ khí có độ chính xác cao và được sử dụng rất rộng rãi.
Vòng bi được sử dụng trong những bộ phận quay của thiết bị từ những vật dụng gia
đình như máy hút bụi, tủ lạnh, máy điều hòa không khí, cho đến các bộ phận máy
móc thiết bị phức tạp như các thiết bị xây dựng, thiết bị dùng trong ngành nông

nghiệp, dụng cụ máy móc…
Vòng bi hay còn gọi là ổ lăn là loại ổ mà tải trọng truyền từ trục đến các gối
trục phải qua các con lăn. Nhờ có con lăn nên ma sát trong ổ lăn là ma sát lăn. Về
chủng loại thì ta thấy chủng loại vòng bi rất đa dạng, nó được tiêu chuẩn hóa toàn
thế giới, phổ biến nhất là tiêu chuẩn ISO.
1.2 Cấu tạo vòng bi:
Vòng bi gồm có 4 bộ phận chính: Vòng bạc ngoài (số 1); Vòng bạc trong (số
2) 2 loại này có rãnh lăn; viên bi (số 4) có thể là hình cầu, hình trụ, hình tang trống;
Giữa các viên bi có vòng cách (số 3).

Hình 1.1 Cấu tạo của vòng bi
Vòng bạc trong lắp với ngõng trục, vòng bạc ngoài lắp với gối đỡ.

4


Thông thường vòng bạc trong quay cùng với trục, còn vòng bạc ngoài lắp cố
định trên gối đỡ, nhưng cũng có trường hợp lắp ngược lại như vòng bi ở bánh xe ô
tô, tầu hỏa ...Viên bi chạy trong rãnh lăn, tác dụng rãnh lăn là làm cho vòng bi chịu
được một ít tải trọng chiều trục, giảm bớt ứng xuất tiếp xúc giữa viên bi và đường
lăn, hạn chế sự di động theo chiều trục của viên bi.
Để tránh ma sát trượt bán kính cong của rãnh lăn lớn hơn bán kính của viên bi.
Vòng cách tạo ra một khoảng cách nhất định giữa 2 viên bi gần nhau, nếu không
chúng sẽ tiếp xúc nhau và tại điểm tiếp xúc chuyển động giữa hai con lăn ngược
chiều nhau sẽ gây ra vận tốc ma sát gấp 2 lần vận tốc vòng của viên bi làm cho viên
bi bị mòn rất nhanh dẫn đến khi làm việc gây tiếng ồn lớn. Khi vòng bi làm việc, tải
trọng truyền từ vòng bạc trong đến viên bi, rồi sang vòng cố định, sau đấy truyền
vào thân máy.
Để giảm bớt sự mài mòn của viên bi, vòng cách làm bằng vật liệu chống mài
mòn như đồng vàng ЛC59-1; hoặc gỗ phíp; hợp kim nhôm; nhựa PVC...

Các loại viên bi thường dùng: Viên bi cầu; Viên bi hình trụ ngắn; Viên bi hình
trụ dài; Viên bi côn; Viên bi hình tang trống; Viên bi kim; Viên bi xoắn ốc.
1.3 Phân loại và đặc tính thông dụng các loại vòng bi
1.3.1 Vòng bi cầu 1 dãy (Ký hiệu: 0000)
a. Đặc tính chung:
Chủ yếu chịu tải trọng hướng tâm, nhưng có thể đồng thời cùng một lúc chịu
tải trọng hướng tâm và tải trọng chiều trục tác dụng vào 1 phía hoặc 2 phía. Việc sử
dụng những loại vòng cách đặc biệt (téc tô lết, đồng vàng, duya ra...) cho phép tăng
thêm giới hạn số vòng quay. Loại vòng bi này có một số dạng cấu tạo chính sau: Có
rãnh đế lắp viên bi (hình 1.2d); Có vòng định vị ở vòng ngoài (hình 1.2a); Có vòng
chắn bụi (hình 1.2b) một phía hoặc hai phía; Có phớt đệm khít (hình 1.2c).

5


Hình 1.2 Cấu tạo của một số loại vòng bi cầu một dãy
b. Lĩnh vực áp dụng:
Vòng bi cầu đỡ 1 dãy cho phép ổ khi làm việc vòng trong (nắp trên trục) có góc
nghiêng so với vòng ngoài (lắp trong thân đỡ) không vượt quá 15'~30'. Áp dụng cho
các loại trục truyền với khoảng cách giữa 2 gối đỡ ngắn phù hợp công thức: L/d <10.
Trong đó: L - Khoảng cách giữa 2 gối đỡ; d - Đường kính trục lắp vòng bi.
1.3.2 Vòng bi cầu tự lựa (Ký hiệu 1000)
a. Đặc tính chung:
Chủ yếu chịu tải trọng hướng tâm, nhưng nó có thể đồng thời chịu tải trọng chiều
trục về 1 phía hoặc 2 phía. Trị số tải trọng chiều trục không vượt quá 20% trị số tải
trọng hướng tâm không dùng đến. Vòng bi có 2 dãy viên bi (hình 1.3). Đường lăn của
vòng bạc ngoài là 1 hình cầu để đảm bảo vòng bi làm việc bình thường khi có góc
nghiêng từ 20 ~ 30 giữa đường tâm vòng ngoài và đường tâm vòng bạc trong, do quá
trình gia công trục và gối đỡ không chính xác...vòng bi được sản xuất với lỗ trụ (hình
1.3a) hoặc lỗ côn (hình 1.3b). Loại lỗ côn được lắp ống lót ghép chặt (hình 1.3c). Vòng

cách được gia công bằng phương pháp dập từ thép tấm hoặc vòng cách khối.

a

b
c
Hình 1.3 Cấu tạo của các loại vòng bi cầu tự lựa
6


b. Lĩnh vực áp dụng:
Loại vòng bi này lắp ở loại trục có 2 gối đỡ chịu uốn lớn dưới tác dụng của
ngoại lực hoặc ở các gối đỡ gia công có độ đồng tâm kém, loại vòng bi này sử dụng
nhiều trong ngành dệt ...
1.3.3 Vòng bi trụ với con lăn hình trụ ngắn (Ký hiệu 2000)
a. Đặc tính chung:
Loại này chỉ chịu tải trọng hướng tâm tương đối lớn, bằng 1.7 lần so với vòng
bi đỡ 1 dãy cùng kích thước. Có 2 nhóm cấu tạo chính:
- Có 2 gờ ở vòng bạc ngoài.
- Có 2 gờ ở vòng bạc trong
Ngoài ra còn có loại vòng bi trụ có 2 dãy viên bi vòng trong với lỗ côn ở vòng
trong ký hiệu: 3182000, và lỗ trụ ở vòng trong ký hiệu: 3282000.
b. Lĩnh vực áp dụng:
Loại này chịu lực hướng trục lớn. Áp dụng đối các cụm chi tiết máy mà ở đó
khi lắp ráp ổ bi cần phải tháo rời. Thực tế áp dụng nhiều trong các máy cán thép
hoặc trong trục chính của máy tiện vặn năng (loại 2 dãy).
1.3.4 Vòng bi tang trống tự lựa (Ký hiệu 3000)
a. Đặc tính chung:
Chủ yếu chịu tải trọng hướng tâm, nhưng có thể đồng thời chịu tải trọng
hướng tâm và tải trọng chiều trục. Nhưng trị số tải trọng chiều trục này không vượt

quá 20% trị số tải trọng hướng tâm không dùng đến. Loại vòng bi này chịu tải trọng
rất lớn so với loại vòng bi cầu tự lựa cùng kích thước. Tương tự như vòng bi cầu tự
lựa, trong khi làm việc chịu được góc nghiêng 20~30.
b. Lĩnh vực áp dụng:
Vòng bi tang trống tự lựa được lắp ở trục có 2 gối đỡ mà ở đó trục có thể bị
cong do lực tác dụng vào trục lớn, đồng thời lắp trong cụm chi tiết máy mà chế tạo
có độ đồng tâm kém.
1.3.5 Vòng bi trụ có con lăn hình trụ dài (Ký hiệu 4000)
a. Đặc tính chung:

7


Loại vòng bi này có viên bi L/d > 2 chủ yếu chịu tải trọng hướng tâm. Có 3
dạng khác nhau: Vòng bạc ngoài và vòng bạc trong có gờ chặn; Có vòng bạc ngoài và
viên bi nhưng không có vòng bạc trong; Không có vòng bạc ngoài và vòng bạc trong.
b. Lĩnh vực áp dụng:
Lắp trong trường hợp tải trọng hướng tâm lớn tốc độ không cao.
1.3.6 Vòng bi kim (Ký hiệu 74000)
a. Đặc tính chung:
Chịu tải trọng hướng tâm lớn. Loại này có kích thước đường kính ngoài rất
nhỏ so loại vòng bi khác có cùng đường kính lỗ. Vì không có vòng cách, các viên bi
sát nhau nên mất mát tương đối lớn về lực ma sát. Chiều dài viên bi kim lớn hơn 4
đến 10 lần đường kính viên bi.
Các dạng cơ bản:
-

Loại có vòng bạc ngoài + viên bi vòng trong liền trục: Vòng ngoài có loại
dập (hình 1.4b), (hình 1.4c), có loại gia công bình thường (hình 1.4a).

-

Loại vòng bi cát đăng: thường lắp ở đầu trục (hình 1.4d).

-

Ngoài ra hiện nay vòng bi kim đã sản xuất loại có vòng cách, tránh được
ma sát giữa các viên bi.

Hình 1.4 Cấu tạo của các loại vòng bi kim
b. Lĩnh vực áp dụng:
Loại này kích thước nhỏ, chịu lực hướng tâm lớn đồng thời chịu lực chiều trục
nhỏ, phù hợp lắp cụm chi tiết máy phần bố trí không gian hẹp như lắp trong tay biên
động cơ xe máy ... quá trình lắp tiện lợi vì vòng bi có thể tháo rời nhau để lắp.
1.3.7 Vòng bi trụ có viên bi xoắn ốc (Ký hiệu 5000)
a. Đặc tính chung:
8


Loại này chịu tải trọng hướng tâm đặc biệt của loại này là chịu lực hướng tâm
va đập. Vòng bạc ngoài và vòng bạc trong không có gờ chặn, viên bi trụ xoắn ốc toàn
thân. Viên bi hình thành từ thép tấm cuộn như uốn lò xo nên nó có tính đàn hồi cao,
độ cứng loại này thấp, viên bi đàn hồi không bị gãy HRC 45 ~ 50. Các dạng khác:
- Loại có vòng ngoài + viên bi không có vòng trong và ngược lại.
- Loại có vòng ngoài khuyết kiểu chữ C.
b. Lĩnh vực áp dụng:
Dùng với loại tải trọng hướng tâm trung bình có tính chất va đập, lắp ở vị trí
không yêu cầu độ chính xác quá cao vì độ chính xác không thể đảm bảo được do có
độ biến dạng đàn hồi của viên bi khi làm việc, thường lắp ở vị trí chi tiết máy không
quan trọng.

1.3.8 Vòng bi cầu đỡ chặn 1 dãy (Ký hiệu 3600; 4600; 6600)
a. Đặc tính chung:
Loại này đồng thời chịu cả lực hướng tâm và hướng kính (theo một chiều) nó có
thể chịu thuần tải trọng chiều trục. Loại này mức độ chịu tải trọng khác nhau (tải
trọng chiều trục) tăng dần theo góc tiếp xúc: 12o; 26o; 36o.
Các dạng khác:
-

Loại có vòng bạc ngoài tách đôi tháo rời được. Ký hiệu 116000.

-

Loại vòng trong tách đôi tháo rời được. Ký hiệu 176000.

b. Lĩnh vực áp dụng:
Lắp cụm chi tiết máy có tốc độ cũng như độ chính xác cao. Loại này điều
chỉnh được khe hở của các ổ bi khi lắp. Loại 116000; 176000 chịu lực hướng kính
và lực chiều trục 2 phía và nhỏ gọn so với loại khác cùng kích thước, thích hợp lắp
cụm chi tiết hẹp về không gian. Loại này thực tế lắp trong động cơ ô tô (loại lớn).
1.3.9 Vòng bi đỡ chặn 2 dãy (Ký hiệu 3056000; 3076000)
a. Đặc tính chung:
Loại này chịu tải trọng hướng tâm lớn, tải trọng chiều trục (cả hai phía) và tải
trọng tổ hợp. Góc tiếp xúc là 26o. Vòng bạc trong và vòng bạc ngoài có rãnh để lắp

9


viên bi. Các vòng bi 56000 và 76000 khác nhau ở chỗ hướng đường tiếp xúc của
các viên bi với các vòng chặn (hình 1.5)

Hình 1.5 Vòng bi cầu đỡ chặn 2 dãy
b. Lĩnh vực áp dụng:
Lắp cho cụm chi tiết máy có tải trọng hướng tâm cũng như tốc độ quay lớn
1.3.10 Vòng bi côn. (Ký hiệu 7000)
a. Đặc tính chung:
Loại này chịu được tải trọng hướng tâm và chiều trục (tác dụng lên 1 phía) cho
phép điều chỉnh khe hở hướng tâm và hướng kính khi lắp. Mặt đầu viên bi côn có 2
dạng: dạng phẳng (hình 1.6b), và dạng cầu (hình 1.6c). Bình thường góc tiếp xúc 11o
~ 16o. Có loại góc tiếp xúc lớn β = 25o ~ 29o.

Hình 1.6 Cấu tạo của các loại vòng bi côn
Một số dạng khác: loại vòng bi côn 2 dãy (hình 1.6a), thậm chí có loại 4 dãy.
b. Lĩnh vực áp dụng:

10


Thường lắp ở các trục cứng có 2 gối đỡ, thường lắp ở đầu trục, hai vòng bạc
trong và ngoài, 2 vòng quay đầu vào nhau.
1.3.11 Vòng bi chặn (Ký hiệu 8000)
a. Đặc tính chung:
Loại này chỉ chịu tải trọng chiều trục, nó làm việc một cách trung bình với số
vòng quay không lớn lắm. Loại này không cho phép trục có độ nghiêng so với bề
mặt của gối đỡ.

a

c

b

b

d

Hình 1.7 Cấu tạo của các loại vòng bi chặn
Để khắc phục người ta dùng loại có thêm vòng đệm cầu (hình 1.7a), đồng thời
để tăng tính chịu lực người ta còn có loại vòng bi chặn 2 dãy bi (hình 1.7b). Ngoài
ra còn sử dụng loại bi chặn không tiêu chuẩn, viên bi hình trụ, viên bi hình côn
(hình 1.7c) và viên bi hình tang trống (hình 1.7d).
b. Lĩnh vực áp dụng:
Vòng bi lắp chỉ chịu tác dụng chiều trục lên 1 phía. Lắp cho các trục thẳng
đứng có lợi hơn, vòng bi chặn 2 dãy chịu tác dụng lực chiều trục 2 phía.
Loại vòng bi chặn không tiêu chuẩn có: viên bi; trụ; côn tang trống, có số
vòng quay không lớn, loại này chịu được lực hướng trục tương đối lớn.

11


1.4 Vật liệu chế tạo vòng bi
1.4.1 Vật liệu chế tạo vòng bi của Liên Xô:
Vòng bạc và viên bi theo quy định Γ OCT 520-55 được chế tạo từ thép ШΧ
( Γ OCT 801/60). Loại vòng bi có đường kính lỗ ≥ 1000 cho phép làm bằng những
thép khác. Thép ШΧ là loại thép chuyên dùng làm vòng bi phù hợp với điều kiện
làm việc của vòng bi: độ cứng cao, chịu được mài mòn.
Vòng cách: Loại thép dập nguội được chế tạo từ thép lá, thép băng cuộn hoặc
thép tấm. Mác 08kп; C10 là loại thép dập nguội có độ chính xác cao theo Γ OCT
508-41. Ngoài ra vòng cách khối làm bằng vật liệu đồng vàng ЛC59-1; hợp kim
nhôm; tec Tô Nít (gỗ phíp) ...
Viên bi có đường kính đến 10 được chế tạo từ thép ШΧ 6.
Viên bi có đường kính từ 10 đến 18 được chế tạo từ thép ШΧ 9.

Viên bi có đường kính > 18 được chế tạo từ thép ШΧ 15.
Vòng bạc được chế tạo từ thép ШΧ15, đối với vòng bạc lỗ lớn và dày thành
chế tạo bằng thép ШΧ 15C Γ loại này có độ thấm tôi tốt.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học thép Crôm theo tiêu chuẩn của Liên Xô để chế tạo
các chi tiết vòng bi tính theo %
Ký
hiệu

S
C

Mn

Si

Cr

Không
hơn

P
lớn

Ni

щX6

1,05~1,15 0,17~0,37 0,20~0,40 0,40~0,70 0,02

0,027 0,25

щX 9

1,00~1,10 0,17~0,37 0,20~0,40 0,90~1,20 0,02

0,027 0,25

щX 15

0,95~1,05 0,17~0,37 0,20~0,40 1,30~1,65 0,02

0,027 0,25

щX15
СҐ

0,95~1,05 0,40~0,65 0,90~1,20 1,30~0,65 0,02

0,027 0,25

1.4.2 Vật liệu chế tạo vòng bi của Nhật Bản:
Được ký hiệu SUJ2; SUJ3; SUJ4; SUJ5. Loại thép chuyên dùng làm vòng bi
này sau khi tôi và ram độ cứng đạt 58 ~ 65HRC.

12


Bảng 1.2 Thành phần hóa học của thép Crôm theo tiêu chuẩn của Nhật Bản
để chế tạo các chi tiết vòng bi (High carbon chromium bearing steel)
Specification

Symbol
SUJ 2
SUJ 3

JISG 4805
SUJ 4
SUJ 5

Chemical composition
C

Si

Mn

P

S

Cr

0.95~1 0.15~

0.50

0.025

0.025

1.30~

.10

max

max

max

1.60

0.95~1 0.40~

0.90~

0.025

0.025

0.90~

.10

1.15

max

max

1.20

0.95~1 0.15~

0.50

0.025

0.025

1.30~

0.10~

.10

max

max

max

1.60

0.25

0.95~1 0.40~

0.90~

0.025

0.025

0.90~

0.10~

.10

1.15

max

max

1.20

0.25

0.35
0.70
0.35
0.70

Mo
-

1.4.3 Vật liệu chế tạo vòng bi theo tiêu chuẩn của Việt Nam
Theo tiêu chuẩn TCVN 4148 (1985) thì thép ổ lăn có các mác sau:

OL – 100Cr; OL – 100Cr1; OL – 100Cr2; OL – 100Cr2SiMn. Các mác thép này
được nấu luyện trong lò điện hoặc lò mác tanh axit, đôi khi là lò mác tanh kiềm. Thành
phần hóa học của thép phải phù hợp với các chỉ tiêu ghi trong bảng sau:
Bảng 1.3 Thành phần hóa học thép ổ lăn theo tiêu chuẩn của Việt Nam để chế tạo
các chi tiết vòng bi tính theo %
Si

F

Ni

Cu

C

Mn

OL–100Cr

1,051,15

0,200,60

0,17- 0,400,02 0,027
0,40 0,70

0,031

0,25

OL–100Cr1

1,001,10

0,200,40

0,20- 0,900,02 0,027
0,40 1,20

0,031

0,25

OL–100Cr2

0,951,05

0,200,40

0,20- 1,300,02 0,027
0,40 1,65

0,031

0,25

OL–100Cr2SiMn

0,95~ 0,901,05
1,20

0,90- 1,300,02 0,027
1,20 0,65

0,031

0,25

13

Cr

S

Mác thép

Không lớn hơn


CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG
VÒNG TRONG VÀ VÒNG NGOÀI Ổ BI 6205
2.1. Phân tích chi tiết vòng trong và vòng ngoài của vòng bi 6205.
2.1.1. Chức năng và nhiệm vụ
Vòng bi là một sản phẩm được dùng rất phổ biến trong ngành cơ khí chế tạo
máy, là chi tiết cực kì quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của thiết
bị. Nó được sử dụng trong các bộ phận quay của thiết bị từ những vật dụng gia đình
như máy hút bụi, máy bơm, quạt, động cơ, … cho đến các bộ phận máy móc thiết bị
phức tạp có độ chính xác cao như ô tô, xe lửa, máy bay… Trong quá trình làm việc
của vòng bi với vận tốc nhanh 1500 vòng/ph hoặc cao hơn, lực lớn, chế độ bôi trơn
có nhiều vị trí bị hạn chế, hay xảy ra hiện tượng tróc rỗ bề mặt viên bi và sinh nhiệt

đường lăn vòng bạc. Do đó vòng bi được chế tạo từ thép đặc chủng chuyên làm
vòng bi như: SUJ6 (Nhật), шX15 (Liên Xô) ... với độ cứng cao và chống mài mòn
tốt. Và cũng vì thế nên đây là loại sản phẩm đòi hỏi có độ chính xác và độ tin cậy
cũng như khả năng chịu tải cao.
2.1.2. Phân tích yêu cầu kỹ thuật.
Vòng bi là sản phẩm được tiêu chuẩn hoá cao. Theo tiêu chuẩn ISO 492 hoặc
tiêu chuẩn TCVN 1484 (2009) thì vòng bi gồm 5 cấp chính xác: 0; 6; 5; 4; 2 (theo
thứ tự độ chính xác tăng dần). Để xác định kích thước của vòng bi và các yêu cầu kỹ
thuật của vòng bi ta có thể sử dụng tiêu chuẩn của ISO hoặc tiêu chuẩn của Nga hoặc
áp dụng tiêu chuẩn của Việt Nam. Nhưng hiện nay các công ty sản xuất trong nước
thường sử dụng tiêu chuẩn của Nga. Vì vậy trong khóa luận này sẽ áp dụng tiêu chuẩn
của Nga để xác định kích thước và các yêu cầu kỹ thuật của vòng bi 6205. Theo tiêu
chuẩn ΓOCT 8338-57 ta có bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết của vòng bi cầu đỡ một dãy
6205 P5 như sau:

14


15

ỉ52

ỉ25

03

02
04
01

05

YÊU CầU Kỹ THUậT
1- Khe hở huớng kính : 0.005 ~ 0.020
2- Độ ồn 45db
3- Tuổi thọ 75h/600kg
4- Độ nhậy 5 mbar
5- Độ đảo huớng kính vòng bạc ngoài
6- Độ đảo chiều trục vòng bạc ngoài
7- Độ đảo huớng kính vòng bạc trong
8- Độ đảo chiều trục vòng bạc trong

5
4
3
2
1
STT

09

Đinh tán
Vòng cách
Viên bi
Vòng bạc trong
Vòng bạc ngoài

02
01
Ký hiệu

Tên gọi

9

ỉ1.2x4.2

SUJ2

2
9

ỉ7.938

Cấp C.X: G10

SUJ2

1

SUJ2

1
S.lợng

Quy cách

Ghi chú

C10

08k

07
04

0.008
0.010
0.004
0.008

Vật liệu

BảNG Kê CHI TIếT
VòNG BI CầU 6205
Nhiệm vụ
Thiết kế

Họ và tên

Ngày

Ng. Anh. Tuấn

Huớng dẫn GS.TS Ng.Viết Tiếp
Duyệt

Chữ ký

BảN LắP

Tờ số

Số tờ:

Tỷ lệ

1:1

GS.TS Ng.Viết Tiếp

TruờNG ĐHBK H NộI
KHOA: CO KH
LớP: CAO HọC 2009-2011

15