Thiết kế máy phay lăn răng bán tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA:CƠ KHÍ

Độc lập-Tự do-Hạnh phúc

BỘ MÔN: CHẾ TẠO MÁY

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Người thiết kế: Lưu Đức Mạnh

Mssv:DTK1151010243

Lớp: K47ccm4
Chuyên ngành: Chế tạo máy
Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Hoàng Vị
Ngày giao đề tài :26/09/2016
Ngày hoàn thành:25/12/2016
Nội dung đề tài :Thiết kế máy phay lăn răng bán tự động
m max = 10
D max = 500(mm)
Chuyên đề:Gia công bánh răng trụ răng trên máy phay lăn răng bán tự động
Bản vẽ:
1. Sơ đồ động
2. Mặt hộp truyền dẫn chính
3. Mặt cắt bàn máy
4. Mặt cắt bàn dao
5. Mặt cắt hộp phân phối chuyển động
6. Bản vẽ cặp bánh răng trụ và sơ đồ phay trên máy phay

Thái nguyên ,ngày…. tháng….năm 2016
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

1


LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn phát triển của xã hội hiện nay, việc xây dựng một nền
công nghiệp hiện đại là một nhiệm vụ trọng tâm trong thời kỳ phát triển nên
đất nước ta đã rất chú trọng đến việc phát triển nền công nghiệp nặng trong đó
mũi nhọn là cơ khí chế tạo máy.
Trình độ kỹ thuật kinh tế thị trường. Nhận rõ được nhiệm vụ quan trọng
đó Đảng và Nhà nước của một đất nước trước hết được đánh giá bởi sự phát
triển của ngành cơ khí chế tạo máy - một trong những ngành chủ đạo của nền
công nghiệp, trong đó máy cắt kim loại là một thiết bị chủ yếu của ngành,
chúng dùng để bóc đi một lượng dư nào đó từ phôi để biến thành các chi tiết
máy theo ý muốn. Ngày nay công nghệ sản xuất phôi đã đạt được những
thành tựu to lớn trong việc tạo ra những phôi có hình dạng gần giống với chi
tiết và lượng dư cần bóc đi rất nhỏ. Song không vì thế mà ý nghĩa của máy cắt
kim loại trong ngành cơ khí lại giảm mà còn tăng lên bởi quá trình gia công
trên máy rất phức tạp và yêu cầu độ chính xác rất cao mà các phương pháp
gia công khác khó hoặc không thể đạt được.
Nhiệm vụ đặt ra cho những nhà thiết kế máy Việt Nam là phải trang bị
cho đất nước một hệ thống những máy cắt kim loại có đủ chỉ tiêu kinh kỹ
thuật phù hợp với yêu cầu sử dụng nhằm mục đích đưa nền công nghiệp đi
lên. Sau 5 năm học tập tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đến nay
em đã hoàn thành chương trình đại học ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy. Để có
được sự tổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và có
được sự khái quát chung về nhiệm vụ của một người thiết kế em được nhận
đề tài Thiết kế máy Phay Lăn Răng trên cơ sở dựa theo máy chuẩn 5K32.

Được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo P.GS. Hoàng Vị, và tập thể các thầy
giáo trong bộ môn Chế tạo máy cùng với sự cố gắng của bản thân, đến nay
em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Trong quá trình làm đồ án, chắc
chắn sẽ không tránh khỏi nhưng thiếu sót. Em rất mong đựơc sự chỉ bảo của
các thầy để em có điều kiện học hỏi thêm. Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, Ngày 17 tháng 12 năm 2016
Sinh viên thiết kế
Lưu Đức Mạnh

2


MỤC LỤC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM.................1
KHOA:CƠ KHÍ Độc lập-Tự do-Hạnh phúc.........................................................................1
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP............................................................................................1
Người thiết kế: Lưu Đức Mạnh Mssv:DTK1151010243.......................................................1
Lớp: K47ccm4........................................................................................................................1
Chuyên ngành: Chế tạo máy..................................................................................................1
MỤC LỤC..............................................................................................................................3
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THẾ KẾ MÁY PHAY LĂN RĂNG BÁN TỰ ĐỘNG.....5
1.1.KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ.......................................................................................5
1.1.1. Đặc điểm của truyền động bánh răng...................................................................5
1.1.2. Đặc điểm của truyền động bánh vít......................................................................5
1.2. PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG, BÁNH VÍT TRÊN CÁC
MÁY CÔNG CỤ................................................................................................................6
1.2.1. Phương pháp chép hình........................................................................................6
1.2.2. Phương pháp bao hình..........................................................................................8
1.3. ĐẶC ĐIỂM MÁY PHAY LĂN RĂNG......................................................................9
1.4. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC BỘ TRUYỀN, CÁC KHÂU TRUYỀN ĐỘNG

TRONG MÁY..................................................................................................................10
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY...................................12
2.1. KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY..................................................................12
2.2. QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH BỀ MẶT GIA CÔNG.....................................................12
2.3. THÀNH LẬP CÁC NHÓM ĐỘNG HỌC................................................................13
2.3.1. Sơ đồ nguyên lý gia công...................................................................................13
2.3.2. Tổng hợp sơ đồ cấu trúc động học.....................................................................16
2.4 - THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY.........................................16
CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MÁY.................27
3.1 - ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ......................................................................................27
3.2 - ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT.........................................................................................27
3.3 - ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC.........................................................................................28
3.3.1. Xích tốc độ.........................................................................................................28
3.3.2. Xích chạy dao.....................................................................................................29
3.4. ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC MÁY......................................................................31
3.4.1. Theo nguyên lý cắt.............................................................................................31
3.4.2. Theo nguyên lý đàn hồi......................................................................................31
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY...................................................................34
4.1. XÍCH TỐC ĐỘ.........................................................................................................34
4.1.1. Các lựa chọn ban đầu.........................................................................................34
4.1.2. Chọn dạng kết cấu..............................................................................................35
4.1.3. Tính toán bộ truyền............................................................................................37
4.1.4 - Kiểm tra sai số vòng quay.................................................................................38
4.2 - THIẾT KẾ XÍCH CHẠY DAO...............................................................................39
4.2.1. Xích chạy dao đứng............................................................................................39
4.2.2. Xích chạy dao hướng kính.................................................................................42
4.2.4. Thiết kế xích chạy dao nhanh.............................................................................46
4.3. THIẾT KẾ XÍCH BAO HÌNH (XÍCH PHÂN ĐỘ)..................................................47
4.4. THIẾT KẾ XÍCH VI SAI..........................................................................................49
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY........................................................51

5.1. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN LỰC............................................................................51
5.2. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC TRONG THỜI KỲ ỔN ĐỊNH.............................52
3


5.3. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHO THỜI KỲ ỔN ĐỊNH XÍCH CHẠY DAO. 56
5.3.1. Xích chạy dao đứng............................................................................................56
5.3.2. Xích chạy dao hướng kính.................................................................................60
5.3.3. Xích chạy dao tiếp tuyến....................................................................................62
5.3.4. Xích bao hình.....................................................................................................66
5.3.5. Bảng động lực học đối với các xích...................................................................72
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY..........................................................................75
6.1. TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG Z17/Z68..................75
CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN- LÀM MÁT....................................79
7.1. HỆ THỐNG BÔI TRƠN...........................................................................................79
7.2. HỆ THỐNG LÀM MÁT...........................................................................................81
PHẦN VIII: ĐIỀU CHỈNH VẬN HÀNH MÁY.................................................................84
8.1. GÁ ĐẶT VÀ KẸP CHẶT PHÔI...............................................................................84
8.2. GIÁ ĐẶT DỤNG CỤ CẮT.......................................................................................85
8.3. LỰA CHỌN TỐC ĐỘ CẮT......................................................................................88
8.4. ĐIỀU CHỈNH XÍCH CHẠY DAO...............................................................................88
8.4.1. Xích chạy dao đứng............................................................................................88
8.4.2. Xích chạy dao hướng kính.................................................................................88
8.4.3. Xích chạy dao tiếp tuyến....................................................................................88
8.4.4. Xích chạy dao đường chéo.................................................................................89
8.4.5. Điều chỉnh chạc phân độ....................................................................................89
8.4.6. Điều chỉnh chạc vi sai........................................................................................90
8.4.7. Cắt bánh vít bằng chạy dao tiếp tuyến...............................................................91
8.4.8. Cắt bánh răng nghiêng bằng phương pháp chạy dao đường chéo......................92
8.6. SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN MÁY..........................................................................93

PHẦN IX: CHUYÊN ĐỀ.....................................................................................................94

4


CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ THẾ KẾ MÁY PHAY LĂN
RĂNG BÁN TỰ ĐỘNG
1.1.

KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ
Trên máy Phay lăn răng đối tượng gia công chủ yếu là: bánh răng (với

hai loại bánh răng trụ răng thẳng và bánh răng trụ răng nghiêng) và bánh vít…
Ta xét đặc điểm của các đối tượng gia công chủ yếu trên máy:
1.1.1. Đặc điểm của truyền động bánh răng
Truyền động bánh răng được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại máy và cơ
cấu khác nhau để truyền chuyển động quay từ trục này sang trục khác và để
biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại.
+ Truyền động bánh răng có ưu điểm:
-

Kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn.

-

Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy.

-

Hiệu suất cao.

-

Tỉ số truyền không đổi.

+ Ngoài ra nó còn có một số nhược điểm như:
-

Chế tạo phức tạp, yêu cầu độ chính các xao.

-

Gây ồn khi vận tốc lớn.

Mặc dù còn có một số nhược điểm nhưng với những ưu điểm của nó bộ
truyền bánh răng được sử dụng rộng rãi trong ô tô, máy kéo, động cơ đốt
trong, máy công cụ, máy nông nghiệp, cần cẩu và nhiều loại thiết bị khác.
1.1.2. Đặc điểm của truyền động bánh vít
Truyền động bánh vít – trục vít được sử dụng để truyền chuyển động
quay giữa hai trục chéo nhau. Góc giữa hai trục thường băng 90o
+ Truyền động bánh vít – trục vít có ưu điểm:

5


- Tỷ số truyền lớn.
- Làm việc êm, không ồn.
- Có khả năng tự hãm.
+ Tuy nhiên truyền động bánh vít – trục vít còn có một số nhược điểm:
- Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều do có trượt dọc răng.

- Cần sử dụng vật liệu giảm ma sát đắt tiền.
- Yêu cầu cao về độ chính xác lắp ghép.
Truyền động trục vít đắt và chế tạo phức tạp hơn bánh răng nên chỉ sử
dụng khi truyền chuyển động giữa hai trục chéo nhau và tỉ số truyền lớn. Mặt
khác do hiệu suất thấp và nguy hiểm về dính nên cũng hạn chế khả năng
truyền công suất của bộ truyền này. Do đó truyền động trục vít thường dùng
để truyền công suất nhỏ và trung bình.
Qua phân tích trên ta thấy bánh răng, bánh vít là những chi tiết có vai
trò rất quan trọng trong ngành chế tạo máy. Có nhiều loại máy để gia công
bánh răng và bánh vít nhưng phổ biến nhất hiện nay vẫn là dòng máy phay lăn
răng.
1.2. PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG, BÁNH VÍT
TRÊN CÁC MÁY CÔNG CỤ.
Để hình thành biên dạng răng người ta thường sử dụng hai phương
pháp tạo hình cơ bản là: phương pháp bao hình và phương pháp chép hình.
1.2.1. Phương pháp chép hình.
Với phương pháp này đường sinh được hình thành bằng cách chép lại
profin lưỡi cắt của dụng cụ cắt.

6


Hình 1.1
Gia công bằng phương pháp này có đặc điểm sau:
+ Ưu điểm:
- Dụng cụ cắt rẻ tiền, cấu tạo đơn giản.
- Gia công được trên các máy vạn năng không cần đến máy
chuyên dùng đắt tiền.
+ Nhược điểm:
- Sử dụng bộ dao tiêu chuẩn do đó gây ra sai số cố hữu do tiêu

chuẩn hoá.
- Mỗi lần gia công chỉ được một rãnh răng nên năng suất thấp.
- Việc phân độ gián đoạn bằng tay nên độ chính xác không cao
dễ gây sai số tích luỹ bước vòng.
- Độ chính xác của sản phẩm phụ thuộc tay nghề người thợ
- Sai số biên dạng răng phụ thuộc vào sai số biên dạng lưỡi cắt.
+ Phạm vi sử dụng:
Phương pháp này có thể sử dụng trên các máy vạn năng sẵn có, đồ gá
đơn giản, do vậy nó phù hợp với dạng sản xuất nhỏ, đơn chiếc, phục vụ công
tác sửa chữa là chủ yếu.
Sử dụng trong các bộ truyền bánh răng đòi hỏi chất lượng truyền động
không cao vận tốc thấp và lực truyền bé. Áp dụng trong trường hợp không thể
gia công bằng phương pháp bao hình.
+ Dụng cụ cắt: Dao phay đĩa môdun, dao xọc môdun, dao phay vấu…
7


+ Gia công trên các máy: Bào răng, xọc răng, phay răng…
1.2.2. Phương pháp bao hình.
Với phương pháp này profin răng được hình thành là hình bao các vị trí
liên tiếp của lưỡi cắt dụng cụ cắt.

Hình 1.2

Phương pháp này có đặc điểm sau:
+ Ưu điểm:
- Dụng cụ cắt dễ tiêu chuẩn hoá, một dụng cụ cắt có thể cắt được
một loạt bánh răng cùng môdun, cùng góc ăn khớp.
- Độ chính xác gia công đạt được nhờ dụng cụ cắt và máy không
phụ thuộc vào tay nghề công nhân mà chỉ phụ thuộc vào việc điều chỉnh máy.

- Cho năng suất cao do đó giá thành sản phẩm hạ. Có thể áp dụng
gia công thô, bán tinh, gia công tinh đặc biệt gia công sau nhiệt luyện.

8


+ Nhược điểm:
- Dụng cụ cắt và thiết bị đắt tiền.
- Vốn đầu tư trang thiết bị ban đầu lớn.
- Sử dụng đồ gá chuyên dùng cấu tạo phức tạp.
+ Phạm vi sử dụng: Phương pháp này được sự dụng rộng rãi trong sản xuất
cơ khí từ đơn chiếc đến loạt nhỏ, loạt vừa và loạt lớn.
+ Dụng cụ cắt: Dao phay lăn răng, dao phay trục vít, dao bay, dao xọc răng
bao hình, dao xọc thanh răng, dao cà răng, đá mài trục vít, đá mày thanh răng.
+ Gia công trên các máy: Máy phay lăn răng, máy xọc răng bao hình, máy cà
răng, máy mài răng.
Gia công bánh răng bằng phương pháp này có ưu điểm nổi bật là có tính
vạn năng cao, thể hiện ở chỗ nếu cùng mô đuyn thì 1 dao phay lăn răng ( Dao
trục vít ) có thể gia công được các bánh răng với số răng bất kỳ, so với
phương pháp gia công răng bằng chép hình thì điều này không thể có vì dao
được chế tạo theo bộ 8, 16, 32 . . . mỗi dao phay chép hình chỉ có thể gia công
được một khoảng số răng nào đó mà thôi, mặt khác gia công bằng máy phay
lăn răng cho độ chính xác biên dạng cao hơn nhiều so với phương pháp chép
hình .
1.3. ĐẶC ĐIỂM MÁY PHAY LĂN RĂNG
Máy phay lăn răng là loại máy chuyên dùng, thường được sử dụng để gia
công bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng ăn khớp ngoài, bánh vít, bánh
xích…theo phương pháp bao hình.
Nếu dùng các dao phay đặc biệt, đồ gá chuyên dùng có thể gia công được
bánh cóc, trục then hoa, trục đa cạnh…

Nguyên lý hình thành biên dạng răng: Dựa trên nguyên lý ăn khớp giữa
bánh răng và thanh răng sinh bằng cách nhắc lại sự ăn khớp của dao phay trục
vít với bánh răng, bánh vít.

9


Máy phay lăn răng có trục dao theo phương ngang, mang dao và thực hiện
chuyển động cắt chính
Máy có các bộ phận chính: Thân máy, bàn dao, hộp tốc độ có gắn trục
chính, hộp chạy dao, hộp phân phối chuyển động, bàn máy, giá đỡ, các bộ
phận điều khiển …
Khi gia công bánh răng có thể chạy dao bằng phương pháp thông thường
hoặc chạy dao đường chéo
Khi gia công bánh vít có thể chạy dao hướng kính hay chạy dao tiếp tuyến
1.4. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC BỘ TRUYỀN, CÁC KHÂU
TRUYỀN ĐỘNG TRONG MÁY
Do đặc điểm của máy thiết kế là máy chuyên dùng phục vụ cho sản
suất loạt lớn việc điều chỉnh máy như xích tốc độ, xích vi sai, xích chạy dao
đứng, xích chạy dao hướng kích ta đề sử dụng các cặp bánh răng thay thế để
đảm bảo lượng chạy dao theo yêu cầu, tháo nắp dễ dàng, thay thế nhanh gọn.
Giảm bớt thời gian phụ, thuận lợi cho việc bảo quản, chế tạo. Vậy ta chọn các
cặp bánh răng thay thế là các bánh răng trụ răng thẳng.
Để truyền dẫn từ động cơ vào xích tốc độ ta sử dụng bộ truyền đai với
ưu điểm: làm việc êm, không va đập, không tạo rung động cho máy, có thể
làm việc với vận tốc và tải trọng lớn. Dễ sửa chữa và thay thế khi bị hỏng.
Trong xích chạy dao nhanh ta sử dụng một động cơ. Để truyền động từ
động cơ vào xích chạy dao ta sử dụng bộ truyền xích. Với ưu điểm: chịu được
lực lớn và đột ngột, có thể làm việc trong điều kiện dầu mỡ.
Trong máy ta sử dụng các cặp bánh răng côn ở các xích truyền dẫn và

chạy dao với ưu điểm của bánh răng côn là: có thể thay đổi hướng truyền do đó
giảm được mức độ phức tạp, kích thước của máy. Thuận lợi cho việc điều
chỉnh.
Ngoài ra trong máy ta sử dụng các bộ truyền trục vít – bánh vít. Để
truyền động giữa các trục chéo nhau. Ưu điểm của bộ truyền trục vit - bánh
vít là: tỷ số truyền lớn, làm việc êm. Do đó ta bố trí bộ truyền này ở cuối xích
10


chạy dao. Mặt khác do bộ truyền có tính tự hãm nên sử dụng cho các bộ
truyền động của bàn máy và dao.
Để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến ta sử dụng bộ
truyền vít me đai ốc với ưu điểm là: Kích thước nhỏ gọn, tỷ số truyền lớn, làm
việc êm, khả năng dịch chuyển chính xác, kết cấu đơn giản.
Trong máy còn sử dụng các bộ ly hợp điện từ với ưu điểm: Tạo điều
kiện liên động một cách chính xác và nhanh gọn.

11


CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY
2.1. KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY
Theo đề tài ta phải thiết kế máy phay lăn răng bán tự động để gia công
bánh răng trụ răng thẳng, bánh răng trụ răng nghiêng và gia công bánh vít
theo phương pháp bao hình với khả năng công nghệ như sau:
- Đường kính lớn nhất của bánh răng được cắt: Dmax = 500 (mm).
- Mô đun lớn nhất của bánh răng được cắt là:

Mmax = 10

Căn cứ vào khả năng công nghệ của máy ta chọn máy phay lăn răng
bán tự động 5K32 làm chuẩn để thiết kế.
Các thông số chuẩn của máy chuẩn 5K32
- Kích thước bao

L x B x H = 2650 x 1510 x 2000

- Trọng lượng máy

7200 (kg)

- Chiều dài lớn nhất của bánh răng thẳng được cắt: 350 (mm)
- Răng nghiêng với góc nghiêng:
300

≤ 200 (mm)

450

≤ 350 (mm)

600

≤ 130 (mm)

- Sự phụ thuộc của góc nghiêng vào đường kính phôi:
300
450
600

≤ 500 (mm)
≤ 350 (mm)
≤ 250 (mm)

2.2. QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH BỀ MẶT GIA CÔNG
Trong chế tạo bánh răng thường dùng 2 phương pháp tạo hình biên dạng
răng là: chép hình và bao hình. Máy phay lăn răng làm việc theo nguyên tắc
bao hình để rõ hơn về các chuyển động tạo hình ta xét quá trình hình thành
biên dạng sau:

12


* Xét 1 răng như hình vẽ:
1
2

Hình 2.1
(1): Đường chuẩn
(2): Đường sinh
Bề mặt gia công trên bánh răng trụ răng thẳng nhận được khi đem đường
sinh (2) tịnh tiến theo phương song song với trục phôi tức là theo phương
đường chuẩn (1).
2.3. THÀNH LẬP CÁC NHÓM ĐỘNG HỌC
2.3.1. Sơ đồ nguyên lý gia công
Trên máy phay lăn răng ta xét 3 đối tượng gia công chủ yếu là: bánh răng
trụ răng thẳng, bánh răng trụ răng nghiêng và bánh vít. Ta lần lượt xét các sơ
đồ gia công của từng đối tượng này.
a) Bánh răng trụ răng thẳng:
Ta xét sơ đồ nguyên lý gia công như sau:

Td

nf1

nd

Hình 2.2
Để hình thành biên dạng răng là đường răng thẳng ta cần có các chuyển
động tạo hình:
13


- nd: Chuyển động quay của dao phay nhằm tạo ra tốc độ cắt chính.
- nf1: Chuyển động quay của phôi tương ứng với chuyển động quay của dao.
- Td: Chuyển động tịnh tiến của dao phay đây là chuyển động tạo hình đường
răng.
Như vậy để gia công bánh răng trụ răng thẳng ta cần phải thiết kế 3 xích
động học là:
+ Xích tốc độ: nối từ động cơ đến dao để tạo ra tốc độ cắt chính nd.
+ Xích bao hình (phân độ): nối từ dao đến phôi nhằm tạo ra chuyển động nf.
+ Xích chạy dao đứng: nối từ phôi đến vít me đứng để tạo ta chuyển động
tịnh tiến Td.
b) Bánh răng trụ răng nghiêng.
Xét sơ đồ gia công

Td
nf1

nd

nf2

Hình 2.2
Để hình thành đường răng nghiêng ngoài ba chuyển động như khi gia
công bánh răng trụ răng thẳng ta cần phải có thêm chuyển động n f2 đó là
chuyển động quay vi sai của phôi tương ứng với chuyển động chạy dao đứng
để hình thành đường răng nghiêng.
Như vậy để cắt bánh răng nghiêng ta cần phải thiết kế thêm một xích động
học để tạo ra chuyển động nf2.
+ Xích vi sai: Nối từ vít me đứng đến phôi.

14


c) Gia công bánh vít:
Để gia công bánh vít người ta thường sử dụng 2 phương pháp gia công là:
ăn dao hướng kính và ăn dao tiếp tuyến.
- Xét sơ đồ gia công bánh vít theo phương pháp ăn dao hướng kính:

Tk

nd

nf1

Hình 2.3
Như vậy ta thấy cần thêm chuyển động ăn dao hướng kính T k. Để tạo ra
chuyển động này ta cần bố trí thêm một xích động nữa:
+ Xích chạy dao hướng kính: Nối từ phôi đến vít me hướng kính nhằm tạo

ra chuyển động ăn dao hướng kính Tk.
- Xét sơ đồ gia công bánh vít theo phương pháp ăn dao tiếp tuyến
Tt

nf1
nd

nf2

Hình 2.4
Trường hợp này các chuyển động tương tự như khi cắt bánh răng trụ răng
nghiêng. Khác ở chỗ thay chuyển động T d bằng chuyển động Tt là chuyển
động chạy dao theo phương tiếp tuyến nhằm tạo ra tốc độ ăn dao. Như vậy ta
phải bố chí thêm một xích động nữa.
15


+ Xích chạy dao tiếp tuyến: Nối từ phôi đến vít me tiếp tuyến nhằm tạo ra
chuyển động Tt.
2.3.2. Tổng hợp sơ đồ cấu trúc động học
Qua phân tích trên ta thấy trên máy thiết kế nhất thiết phải bố trí các xích:
a) Xích tốc độ
b) Xích chạy dao bao gồm 3 xích chạy dao là:
- Chạy dao đứng.
- Chạy dao hướng kính.
- Chạy dao tiếp tuyến.
c) Xích vi sai.
2.4 - THÀNH LẬP SƠ ĐỒ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC MÁY
Từ việc phân tích phương pháp tạo hình trên ta thấy máy phay lăn răng
khi gia công mọi sản phẩm đều có các xích là :

-

Xích tốc độ

-

Xích bao hình

-

Xích vi sai
Để hình thành nên các chuyển động tạo hình trên ta thấy có nhiều phương

án thành lập sơ đồ cấu trúc động học tức là sơ đồ xác định các xích liên kết
trong và vị trí đặt các khâu điều chỉnh
Khi cắt bánh răng trụ răng thẳng cần có chuyển động quay chính của dao
là Q1 để tạo ra tốc độ cắt, chuyển động quay phôi Q 2 phù hợp với Q1 . Do vậy
giữa dao và phôi phải có liên kết nội với chạc điều chỉnh i x, đó là nhóm tạo
hình đường sinh Φs (Q1,Q2) .
Khi cắt bánh răng trụ răng nghiêng để tạo thành đường chuẩn thì máy phải
có thêm chuyển động tạo thành đường xoắn ốc đó là chuyển động quay phụ
thêm Q3 phù hợp với chuyển động thẳng đứng của bàn máy T, lúc này bàn
máy mang phôi nhận đồng thời 2 chuyển động độc lập nhau (Q 2,Q3) vì vậy
trong cấu tạo của máy cần bố trí thêm cơ cấu cộng (cơ cấu vi sai) để gộp 2
chuyển động này đó là nhóm tạo hình đường chuẩn Φc(Q3,T).
16


Để tạo thành các chuyển động trên ta thấy có rất nhiều phương án thành
lập sơ đồ cấu trúc.

Cơ sở cho việc thành lập sơ đồ cấu trúc: Trước hết phải viết được liên kết
nội và chuyển động của các nhóm hình thành. Từ đó ta có 4 phương án thành
lập sơ đồ cấu trúc động học như sau: a , b , c , d .(Các hình vẽ trang sau)
Hình 2.5
Q2
Qf

Q1
T

1
6

7

2

ix
3

5

4

iy

10
9

8

Phương án – a
Q2
Qf

Q1
T

1
8
2

9

7

ix

iy

3

6

5

4
10

17

Phương án - b
Q2
Qf

Q1
T

1
6

7

5

ix
4

3

2

iy

10
9

8

Phương án – c
Q2
Qf

Q1
T
1
6

i0

12

11

5

ix
4

3

2

iy

10
9

8

Phương án - d

18

7


* Xét Phương án - a và Phương án - b có cơ cấu cộng nằm sau khâu điều
chỉnh ix
- Khi điều chỉnh xích bao hình :
LDĐTT là :

1 vòng dao → K/Z vòng phôi

Phương trình điều chỉnh:
1.i12.i34.i∑.i23.ix = K/Z vòng phôi
→ ix =

1
K
. ( 1)
i12 . i 34 . i ∑ . i 23 Z

- Khi điều chỉnh xích vi sai:
LDĐTT xích vi sai là: T (mm) bàn dao → phôi quay phụ thêm ± 1 (vòng)
T

⇔
→

t vm

T
t vm

.i65.iy.i∑.i34 = ± 1 vòng
iy =

Hay:

(vòng) vít me → phôi quay phụ thêm ± 1 (vòng)

tvm
tvm
tvm
1
Sinβ
=
. =
.
T .i65 .i∑ .i34 i65 .i∑ .i34 T i65 .i∑ .i34 π .mn .Z

Trong đó :
+) tvm: Bước của trục vít me đứng.
+) i∑ : Tỷ số truyền của cơ cấu cộng chuyển động
+) mn : Modul pháp của bánh răng cần gia công
+) Z : Số răng của bánh răng cần gia công
+) β : Góc nghiêng của bánh răng cần gia công
* Xét Phương án - c và Phương án - d có cơ cấu cộng nằm trước khâu diều

chỉnh ix
Tương tự ta cũng có :
iy =

t vm
t vm
t vm
1
Sinβ
=
. =
.
T. i 65 . i ∑ . i 34 i 65 .i ∑ . i 34 T
i 65 . i ∑ . i 34 π. m n . Z

Thay (1) vào (2) ta có:

19

(2)


iy =

t vm . i 23 . i12 Sinβ
Sinβ
.
= Cy .
i 65
π. m n . K

π. m n . K

Đem so sánh các phương án trên với nhau ta thấy rằng :
Phương án c, d có việc điều chỉnh vi sai không phụ thuộc vào số răng của
bánh răng bị cắt, do đó khi cắt các bánh răng với số răng khác nhau ta chỉ cần
điều chỉnh chạc ix , Do đó sẽ rút ngắn được thời gian điều chỉnh máy đảm bảo
cặp bánh răng làm việc tốt vì chúng có cùng góc nghiêng. Còn phương án a, b
thì không có ưu điểm nào.
Phương án c, có nhược điểm là khi cắt bánh răng nghiêng lượng chạy dao
thẳng đứng phụ thuộc vào tốc độ quay của dao. Do đó năng xuất không cao vì
không thể tăng tốc độ quay của dao lên liên tục được.
Để khắc phục nhược điểm này ta sử dụng sơ đồ cấu trúc máy theo phương
án (d) có thêm khâu điều chỉnh lượng chạy dao is.
Do lượng chạy dao phụ thuộc rất nhiều vào độ cứng của phôi , chế độ cắt ,
vật liệu dao. . . Cho nên để phù hợp với tất cả các loại phôi gia công khác
nhau thì ta phải bố trí khâu điều chỉnh chạy dao is.
Mặt khác khi cắt bánh vít trên máy phay lăn răng ta còn sử dụng chạy dao
hướng kính và chạy dao tiếp tuyến.
Khi cắt bánh vít bằng phương pháp chạy dao tiếp tuyến thì chuyển động
quay của dao và quay của phôi là chuyển động nhắc lại sự ăn khớp của trục
vít bánh vít.
Chuyển động chạy dao của vít me mang bàn dao ( S t ) nhắc lại sự ăn khớp
của bánh răng thanh răng do đó phôi phải quay thêm 1 lượng là n t do xích vi
sai đảm nhiệm.
Để mở rộng và thay đổi lượng chạy dao tiếp tuyến trên sơ đồ cấu trúc
động học ta bố trí thêm khâu điều chỉnh i0
Ta có sơ đồ cấu trúc máy khi cắt bánh vít bằng chạy dao tiếp tuyến và
hướng kính như ở Hình - g và Hình - h.

20

Hình 2.6
Qf

Sk

Q1

T

5

ix

10

is

7

6

9

8

Hình - g

Q1

10

Qf

i0

Qt
12

9
17

is

8

ix
7
6

5

iy

15
14

St

11

13

Hình - h

21

16


22


Như vậy ta thành lập được sơ đồ cấu trúc động học như sau:

M

1

2

iv

nf

3

nt
4

nd
Sd
10

9

11 12

Sk

is
8
ix
7

St

16 i0 17 18

15

M

5

6
14 iy

13

Hình 2.7: Sơ đồ cấu trúc động học máy phay lăn

Theo sơ đồ cấu trúc trên ta có các thành phần lượng di động tính toán và
công thức điều chỉnh của từng xích như sau:
1- Xích tốc độ
Động cơ M – 1 – 2 – iv – 3 – 4 – Dao trục vít
Lượng di động tính toán :
nđc ( vg/ph ) → nd ( vg/ph ).
23


Phương trình cân bằng :
nđc . i12 . iv . i34 = nd.
Công thức điều chỉnh :
iv = nd .1 / nđc . i12. i34 = Cv . nd / nđc
2- Xích phân độ (bao hình)
Dao trục vít – 4 – 5 – Σ – 6 – 7 – ix – 8 – 9 – Phôi bánh vít
Lượng di động tính toán:
→ K/ Z (vg) Phôi

1 (vg) dao
Phương trình cân bằng:

1.i89.ix.i67.iΣ.i45 = K/ Z
Công thức điều chỉnh:
ix = Cx . K/ Z
3- Xích chạy dao
a. Xích chạy dao đứng:
Bàn máy mang phôi – 9 – 10 – is – 11 – 12 – Vít me đứng mang bàn dao
Lượng di động tính toán:

1 (vòng) bàn máy

→ Sđ (mm)

Phương trình cân bằng:
1.i9-10.iSđ. i11-12.tvmđ = Sđ
Công thức điều chỉnh:
iSđ = CSđ . Sđ
b. Xích chạy dao hướng kính:
Bàn máy mang phôi – 9 – 10 – isk – 11 – 12 – Vít me hướng kính mang bàn
máy chạy dao
Lượng di động tính toán:
1 (vg) phôi

→ SK (mm) bàn dao

Phương trình cân bằng:
1. i9-10. iSk. i11-12.tvm = SK
24


Công thức điều chỉnh:
iSk = CSk. SK
c . Xích chạy dao tiếp tuyến :
Bàn máy mang phôi – 9 – 10 – ist – 11 – 12 – Vít me tiếp tuyến mang bàn dao
tiếp tuyến
Lượng di động tính toán:
→ St (mm) bàn dao tiếp tuyến

1 (vg) phôi

Phương trình cân bằng:

1. i9-10. iSt. i11-12.tvm = St
Công thức điều chỉnh:
iSt = Ct. St
4- Xích vi sai
a. Khi cắt bánh răng nghiêng
Vít me đứng mang bàn dao – 12 – 13 – i y – 14 – 15 – Σ – 6 – 7 – i x – 8 – 9 –
Phôi bánh răng nghiêng
Lượng di động tính toán:
Tx(mm) Bàn dao đứng → ± 1(vòng) Phôi quay phụ
T

x
Hay: t (mm) Vít me đứng → ± 1(vòng) Phôi quay phụ
vm

Phương trình cân bằng:
Tx
tvm

.i12−13 .i y .i14−15 .iΣ.i6−7 . ix .i8−9 = ±1

Tx =

Π . mn . Z
Sinβ

và

ix = C x . KZ

β
⇒i y = ±C y . mSin
n . K .Π

b. Khi cắt bánh vít
Vít me tiếp tuyến mang bàn dao – 12 – 13 – iy – 14 - 15 – Σ – 6 – 7 – i x – 8 –
9 – Bàn máy mang phôi bánh vít.
Lượng di động tính toán:
25