Đề tài Tính toán, thiết kế cụm đồ gá để mài biên dạng dao xọc răng bao hình trên máy mài răng maag hss-30

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY -------o0o------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CỤM ĐỒ GÁ ĐỂ MÀI BIÊN DẠNG DAO XỌC RĂNG BAO HÌNH TRÊN MÁY MÀI RĂNG MAAG HSS-30 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS. NGUYỄN HỒNG SƠN SINH VIÊN THỰC HIỆN : LẠI THANH TUẤN LỚP : CƠ - ĐIỆN TỬ K46 HÀ NỘI - 5/2010 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU Bánh răng là một chi tiết máy quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong các máy móc, thiết bị hoạt động trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải v.v… Nó là một chi tiết máy phức tạp về yêu cầu kỹ thuật và thiết kế chế tạo Dụng cụ cắt là một yếu tố quan trọng để gia công bánh răng vì nó quyết định đến độ chính xác và chất lượng của chi tiết. Trong các dụng cụ cắt có dao xọc răng. Dao xọc răng là một dụng cụ cắt bánh răng theo phương pháp bao hình, đó là một dụng cụ cắt răng vạn năng, nó có thể gia công được nhiều loại bánh răng trụ như: bánh răng trụ răng thẳng, bánh răng bậc, bánh răng nghiêng, bánh răng chữ V. Và để dao xọc răng có thể làm việc đúng yêu cầu thì đòi hỏi nó phải đạt được các yêu cầu kỹ thuật cần thiết, mài dao là một trong những bước để đạt được điều đó. Tùy thuộc vào cơ sở sản xuất mà dao được mài theo những cách khác nhau, ở công ty cơ khí Hồng Lĩnh mà em thực tập, dao xọc sẽ được mài trên máy mài bánh răng trụ HSS-30, do đó cần phải thiết kế cụm đồ gá thích hợp để mài được dao. Với sự hướng dẫn tận tình của T.s Nguyễn Hồng Sơn với nội dung đề tài là : - Tính toán thiết kế biên dạng và kết cấu của sao xọc răng - Tính toán thiết kế cụm đồ gá để mài biên dạng dao xọc răng trên máy mài răng MAAG HSS-30 Đó là một vấn đề lớn và phức tạp nhưng đến nay đề tài đã được hoàn thành với khối lượng được giao. Đề tài gồm ba chương: Chương 1: Phương pháp gia công bánh răng và nguyên lý mài răng Chương 2: Lý thuyết cơ bản về dao xọc răng Chương 3: Tính toán thiết kế cụm đồ gá để mài dao xọc răng trên máy mài HSS-30 Tuy nhiên do còn hạn chế về khả năng cũng như kiến thức, đồ án của em không thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo cùng toàn thể các bạn để đồ án này được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cám ơn T.s Nguyễn Hồng Sơn cùng toàn thể cán bộ công nhân viên công ty Cơ Khí Hồng Lĩnh và thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ Thuật Máy đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Hà nội, tháng 5 năm 2010 Sinh viên Lại Thanh Tuấn CHƯƠNG 1. PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BÁNH RĂNG VÀ NGUYÊN LÝ MÀI RĂNG 1.1 PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BÁNH RĂNG Bánh răng bằng vật liệu kim loại thường được gia công bằng các phương pháp bào, phay, chuốt. Ngoài ra còn có thể gia công bằng các phương pháp ép, đúc, cán nguội hoặc cán nóng… Hiện nay trong các nhà máy cơ khí đều có máy chuyên dùng để gia công bánh răng. Phương pháp gia công cho chất lượng của bề mặt răng cao là phương pháp cán nóng. Về nguyên lý hình thành bề mặt răng, có hai phương pháp cơ bản để gia công bánh răng: a Phương pháp chép hình ( còn gọi là phương pháp định hình) a Phương pháp bao hình ( phương pháp lăn ) 1.1.1 Phương pháp chép hình Phương pháp chép hình là phương pháp tạo hình dáng bề mặt của răng bằng cách chép lại hình dáng răng của dao cắt, hoặc của bề mặt mẫu. Ưu điểm của phương pháp chép hình là không cần máy chuyên dùng, dao phay môđun dễ chế tạo. Nhược điểm là: Năng xuất thấp vì mất thời gian phân độ, mất thời gian để dao trở về vị trí ban đầu, gia công từng răng một. Tùy theo số răng của bánh răng cần cắt, cần rất nhiều dao phay môđun vì mỗi môđun cần phải có ít nhất từ 8-15 dao phay môđun khác nhau. Khi dùng dao phay đĩa tiêu chuẩn để cắt bánh răng nghiêng thì hình dáng của răng bị sai lệch. Hình 1.1: Phương pháp phay chép hình 1.1.2 Phương pháp bao hình Phương pháp bao hình là phương pháp tạo nên hình dáng bề mặt của răng bằng cách lặp lại chuyển động tương đối của hai chi tiết ăn khớp nhau như chuyển động của hai bánh răng, của thanh răng – bánh răng, chuyển động trục vít - bánh vít. Nếu một chi tiết có những lưỡi cắt, trong quá trình chuyển động tương đối, nó sẽ tạo nên hình dáng của răng ở chi tiết kia. Nói cách khác là lưỡi dao khi chuyển động ăn khớp sẽ vẽ trong không gian hình dáng răng của một bánh răng hay một thanh răng nào đó gọi là bánh răng sinh hay thanh răng sinh. Kết quả của chuyển động ăn khớp nói trên là cắt được các răng ở trên phôi, hình dáng của răng là những vị trí bao hình kế tiếp nhau của lưỡi dao. Tóm lại: phương pháp bao hình gia công bánh răng là nhắc lại sự ăn khớp truyền động theo kiểu các cặp bánh răng – bánh răng hay bánh răng – thanh răng mà trong đó một đóng vai trò của dao và một đóng vai trò của phôi một cách cưỡng bức. Hình 1.2: phương pháp bao hình Ưu điểm của phương pháp bao hình so với phương pháp chép hình là: a Năng suất cao hơn, độ chính xác cao hơn a Mức độ tự động cao hơn a Một con dao có một môđun nhất định, có thể cắt được nhiều bánh răng cùng môđun với số răng bất kỳ. 1.2 PHƯƠNG PHÁP MÀI RĂNG Mài răng là phương pháp gia công tinh bánh răng có khả năng đạt độ chính xác và độ bóng bề mặt cao nhất, song năng suất lại thấp nhất và kết cấu máy phức tạp và đắt tiền. Tương tự như máy gia công răng, mài răng có thể tiến hành theo hai phương pháp: chép hình và bao hình. 1.2.1 Phương pháp chép hình Phương pháp này dùng bánh đá mài định hình tương ứng với dạng răng cần gia công. Bánh đá mài có thể có hình dáng toàn bộ một rãnh răng, nhưng thông thường người ta dùng hai đĩa đá mài có dạng một mặt của rãnh răng. Hình 1.3: Mài chép hình Khi mài, đá mài (1) thực hiện chuyển động vòng Q và chuyển động thẳng tịnh tiến khứ hồi S1 dọc theo chiều dài răng. Chuyển động chạy dao không liên tục S2 có thể do đá mài thực hiện theo hướng kính, nhưng tốt hơn là do phôi quay đi một góc nhất định (chạy dao vòng). Trường hợp chạy dao theo hướng kính, đá mài chịu tải trọng không đều nên độ mài mòn cũng không đều trên bề mặt định hình. Chạy dao hướng kính có tải trọng lớn khi gia công ở chân răng nên đầu đĩa mài chóng mòn hơn ở chân. Trường hợp chạy dao vòng thì tải trọng được phân bố đều. 1.2.2 Phương pháp bao hình Phương pháp bao hình nhắc lại sự ăn khớp giữa bánh răng và thanh răng. Ở đây thanh răng giữ vai trò là một đá mài đĩa, nhưng thường là hai đá mài đĩa Ở phương pháp mài một đĩa, đỉnh đá mài cần nhỏ hơn chiều rộng rãnh răng một khoảng t= 0,2m (m-môđun). Mài hai đá các đá mài có thể được gá theo hai cách: gá song song với nhau (hình 1.4a) và gá nghiêng một góc 150 hoặc 200 (hình 1.4b). Trong trường hợp thứ nhất, khoảng cách giữa hai mặt đá mài đúng bằng chiều dài khoảng pháp tuyến chung W. Hình1.4: Mài bao hình với 2 đá mài Để nhắc lại chuyển động của bánh răng – thanh răng, bánh răng cần gia công vừa quay quanh tâm của nó ω1, vừa thực hiện lượng di động ngang S theo chiều ngược lại. Lúc này một bề mặt của rãnh răng đã gia công xong. Sau đó, ω1 và S đảo chiều để gia công mặt tiếp theo. Khi hai bề mặt răng đã được hoàn tất, đá mài rời rãnh, bánh răng thực hiện chuyển động phân độ với việc quay qua một răng. Quá trình mài rãnh răng thứ hai lặp lại. Khi phôi thực hiện chuyển động ω1 và S, đá mài thực hiện chuyển động chính ω0 và lượng di động dọc St. 1.3 NGUYÊN LÝ MÀI CỦA HÃNG MAAG Hình 1.5: Nguyên lý mài của hãng Maag Các chuyển động cần thiết của máy mài theo nguyên lý của hãng Maag được trình bày trên (hình 1.5). Cơ cấu để thực hiện các chuyển động phức tạp là hệ thống tổng hợp các chuyển động tang lăn – băng thép (hình 1.5). Ở cơ cấu này, trên trục lắp bánh răng gia công (1) có lắp tang lăn (2) có đường kính tương ứng với đường kính chia răng của bánh răng gia công. Ôm lấy tang lăn (2) có hai băng thép (3): một đầu của băng được cố định trên tang lăn, đầu kia được căng trên khung (4). Khung (4) có thể chuyển động tương đối với bàn máy (5). Khi làm việc, cơ cấu tang lăn – băng thép thực hiện hai chuyển động phức tạp sau: - Chuyển động bao hình (S1 Q1) dùng để đảm bảo hình thành dạng răng thân khai. Khi gia công, bàn máy (5) mang phôi cùng với tang lăn (2) thực hiện lượng di động ngang S1. Qua băng thép (3) và tang lăn (2), chuyển động thẳng biến thành chuyển động vòng Q1 của phôi. - Chuyển động xoắn ( S Q2 ) để di động đá mài dọc theo rãnh răng trong trường hợp gia công răng xoắn. Chuyển động này được thực hiện từ lượng di động dọc S của bàn trượt (6), đưa khung (4) có con trượt (7) di động trong rãnh (8) đặt lệch với hướng di động dọc một góc bằng với góc nghiêng của răng gia công, làm khung (4) di động một lượng S2. Lượng di động S2 qua cơ cấu tang lăn – băng thép biến thành chuyển động Q2. Hai chuyển động phức tạp (S1 Q1) và (S Q2) chỉ có một khâu chấp hành là trục phôi. Tổ hợp hai chuyển động này do cơ cấu tang lăn – băng thép thực hiện và tạo thành một chuyển động vòng Q1±Q2 của trục phôi. Hai đĩa đá mài hình thành một rãnh của thanh răng nên cạnh mài tạo với đường thẳng đứng một góc α = 15º - 20º (góc ăn khớp của bánh răng gia công). Hai đá thường gia công trong cùng một rãnh răng, hoặc có thể ở hai rãnh kế cận nhau. Bề mặt tham gia cắt gọt của đá chiếm khoảng 2mm chiều rộng ở vành ngoài và tiếp xúc với bề mặt gia công ở dạng điểm. Trên máy mài Maag được trang bị cơ cấu để chỉnh vị trí đá mài. Nó gồm có hai tay đòn (9), trên mỗi tay đòn lắp con lăn (10) luôn tiếp xúc với biên dạng của cam (11) nhờ lò xo (12). Cuối tay đòn có đặt mũi dò kim cương (13), và từng 2s một nó chạm vào bề mặt của đá mài, khi con lăn (10) rơi vào chỗ lõm của cam (11). Nếu đá mài mòn quá mức cho phép, khi đó mũi kim cương sẽ không chạm vào đá, và tiếp điểm điện (14) ở đầu trên của tay đòn sẽ đóng mạch điện, thực hiện chuyển động dịch trục của đá mài. CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ DAO XỌC RĂNG 2.1 CÔNG DỤNG - PHẠM VI SỬ DỤNG - PHÂN LOẠI 2.1.1 Nguyên lý Dao xọc răng được dùng để gia công bánh răng trụ theo nguyên lý bao hình, nhắc lại sự ăn khớp giữa bánh răng và bánh răng. Trong quá trình cắt gọt dao xọc có chuyển động cắt thẳng hoặc xoắn vít đi lại, chuyển động chạy dao được thực hiện bằng chuyển động quay tương đối của dao xọc và phôi xung quanh trục của chúng, ngoài những chuyển động trên dao xọc còn có chuyển động hướng kính và chuyển động chạy không. 2.1.2 Các chuyển động chính Hình 2.1: Nguyên lý gia công - CL và CU là chuyển động quay của phôi và dao xọc (chuyển động chạy dao, đồng thời cũng là chuyển động bao hình). - Chuyển động cắt A để cắt hết chiều dài răng. - Chuyển động chạy dao hướng kính C để cắt đạt chiều cao răng. - Chuyển động ngược B (chạy không của dao xọc). 2.1.3 Phạm vi ứng dụng Dao xọc là một dụng cụ cắt răng vạn năng nhất nó có thể thay thế các loại dao cắt răng khác để gia công bất cứ bánh răng hình trụ nào. Phạm vi của nó được ứng dụng: Cắt răng có vai gờ, cắt bánh răng bậc, bánh răng ăn khớp trong, bánh răng chữ V có hoặc không có rãnh thoát, cắt vành răng v.v… 2.1.4 Các loại dao xọc - Dao xọc dạng đĩa: Cắt bánh răng trụ răng thẳng (hình a) - Dao xọc dạng cốc: Cắt bánh răng bậc (hình b) - Dao xọc răng nghiêng: Cắt bánh răng nghiêng (hình c) - Dao xọc răng nghiêng: Cắt bánh răng chữ V (hình d) - Dao xọc răng chuôi liền: Cắt bánh răng ăn khớp trong (hình e). Hình 2.2: Các loại dao xọc. 2.2 KẾT CẤU DAO XỌC - NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ Dao xọc răng có thể coi là một bánh răng ăn khớp với bánh răng được gia công. Nhưng muốn cắt gọt được phải tạo ra lưỡi cắt đó là giao tuyến của mặt trước và mặt sau và tại điểm trên lưỡi cắt phải đảm bảo góc trước g và góc sau a luôn > 0. Mặt khác để tăng tuổi thọ của dao, số lần mài sắc phải lớn đến giới hạn bền cho trước. Có thể coi dao xọc là một bánh răng dịch chỉnh với răng thẳng hoặc (răng nghiêng) có các góc cắt tương ứng. Để tạo nên góc sau đỉnh và góc sau bên răng dao được hình thành bằng cách dịch chỉnh thanh răng để ở mỗi tiết diện thẳng góc với trục dao, có khoảng dịch chỉnh x = x. m. Xét các tiết diện thẳng góc với trục dao. - AA là tiết diện có khoảng dịch chỉnh dương x.m > 0. - BB là tiết diện có khoảng dịch bằng không x.m = 0. Tiết diện BB là bánh răng quy chuẩn - CC là tiết diện có khoảng dịch chỉnh âm x.m < 0. Khoảng dịch chỉnh của thanh răng giảm dần từ mặt trước AA đến mặt CC đã tạo nên góc sau trên đỉnh răng ađ và trên phía bên răng ab. Như vậy dao xọc có thể coi như tập hợp của vô số bánh răng có chiều dày nhỏ vô hạn DH và lượng dịch dao Dxm trên cùng một trục ghép lại có lượng dịch chỉnh dương, băng không và âm. Mỗi bánh răng thành phần đều được tạo ra bằng chuyển động bao hình của thanh răng có prôfin au' Hình 2.3: Sự hình thành prôfin răng dao xọc Bởi vậy tại mỗi tiết diện bất kỳ vuông góc với trục dao đều có cùng một prôfin thân khai. Do vậy trong quá trình gia công mỗi bánh răng mỏng vô hạn ấy sẽ tham gia vào quá trình cắt và ăn khớp với bánh răng gia công, do đó bánh răng gia công bị cắt bằng các tiết diện khác nhau của dao xọc sẽ có cùng một profin thân khai. Mặt sau của dao xọc giả thiết rằng được tạo bởi thanh răng khởi thuỷ có góc trước băng 0. Hình 2.4: Khoảng dịch chỉnh của dạng sinh thanh răng khi cắt dao xọc bằng dao phay lăn răng Để dao xọc có góc sau dương (+) thì khi thanh răng (dao phay) di chuyển dọc trục xác định phải theo một phương không song song với trục mà nghiêng với trục một góc. Khi đó chuyển động tạo hình vẫn không thay đổi. Với chuyển động như thế dao xọc tạo thành sẽ có bề mặt ngoài (mặt đỉnh răng) là mặt côn và lưỡi cắt ở đỉnh dao xọc có góc sau ađ bằng góc giữa trục dao xọc và phương chuyển động tịnh tiến của thanh răng (dao phay). Các cạnh bên của thanh răng khi chuyển động sẽ tạo thành các mặt bên của dao xọc, kết hợp chuyển động: Tạo hình đường thân khai quay đều quanh trục dao xọc và chuyển động thẳng đều dọc trục thì đường thân khai sẽ tạo nên mặt xắn thân khai trong không gian. Do đó mặt bên tạo thành của răng dao xọc sẽ là mặt xoắn vít thân khai. Điều đó cho phép khi chế tạo có thể mài mặt bên bằng đá mài phẳng và như vậy sẽ đạt được độ chính xác gia công cao. Khảo sát tiết diện I - I Tiết diện I - I vuông góc với trục dao xọc ở tiết diện đó đường trung bình của thanh răng khởi thuỷ và vòng tròn tâm tích của dao xọc tiếp xúc nhau. Ở tiết diện này khoảng dịch chỉnh của biên hình thanh răng x.m = 0 được gọi là tiết diện khởi thuỷ, còn khoảng cách từ tiết diện đó đến mặt đầu phía trước gọi là khoảng cách khởi thuỷ. Ở tiết diện khởi thuỷ các kích thước răng dao xọc bằng kích thước tương ứng của dạng sinh thanh răng: + Chiều dày răng theo cung vòng chia + Chiều cao đầu răng. + Chiều cao chân răng. Để đảm bảo khe hở khi các răng ăn khớp, chiều dày răng dao xọc theo cung vòng chia ở tiết diện khởi thuỷ thường lấy lớn hơn một ít so với kích thước lý thuyết. + Đường kính vòng chia của dao xọc ở tiết diện khởi thuỷ Khảo sát tiết diện II - II Cách tiết diện I - I một đoạn y, prôfin răng dao xọc cũng được tạo thành bởi prôfin thanh răng như ở tiết diện I - I nhưng prôfin 2 ở tiết diện II - II có khoảng cách đến tâm lớn hơn khoảng cách của prôfin 1 một giá trị là x. x = y. tgađ Như vậy do kết quả tạo hình, prôfin ở tiết diện tuỳ ý II - II là prôfin của răng có dịch chỉnh Với hệ số dịch chỉnh Ở mỗi tiết diện có hệ số dịch chỉnh khác nhau và nó tỷ lệ thuận với khoảng cách từ tiết diện khởi thuỷ đến tiết diện khảo sát. Prôfin răng dao xọc không thay đổi khi chuyển từ tiết diện này sang tiết diện khác (tiết diện vuông góc với trục) do đó bán kính vòng chia của dao xọc khi ăn khớp với thanh răng không thay đổi. Đó cũng là vòng chia của dao xọc có bước răng của thanh răng khởi thuỷ tu= m.m. Do đó vòng tròn cơ sở có bán kính là: Trong đó: : Bán kính vòng chia dao xọc. : Góc prôfin của thanh răng khởi thuỷ. 2.3 CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA DAO XỌC Hình 2.5: Các thông số cơ bản của dao xọc 2.3.1 Các kích thước của răng dao xọc ở tiết diện bất kỳ vuông góc với trục dao a. Chiều cao đầu răng (khoảng cách theo bán kính giữa vòng chia và vòng đỉnh răng) - Khi chiều cao đầu răng được đo ở tiết diện mặt trước thì ta có: a - là khoảng cách khởi thủy b. Chiều dày răng dao theo cung vòng chia bằng chiều rộng rãnh của thanh răng theo tâm tích - Khi chiều dày răng được đo ở tiết diện mặt trước thì ta có: a - là khoảng cách khởi thủy Như vậy ở tiết diện bất kỳ chiều dày răng dao xọc theo vòng chia khác với chiều dày răng dao xọc ở tiết diện khởi thuỷ một lượng. = 2.y. tgađ . tg 2.3.2 Profin răng dao ở tiết diện bất kỳ thẳng góc Prôfin của dao xọc ăn khớp đúng với prôfin thanh răng khởi thuỷ. Nên nó là đường thân khai, đường thân khai đó ở mỗi tiết diện vuông góc với trục được tạo thành từ một vòng cơ sở có bán kính r0. Nghĩa là ở các tiết diện khác nhau, prôfin thân khai của răng dao xọc là những đoạn thẳng khác nhau của một đường thân khai. Khi chuyển từ tiết diện khởi thuỷ sang tiết diện khác đường thân khai sẽ quay một góc quanh trục của nó. Góc quay của đường thân khai của răng dao xọc e đo theo cung vòng chia chuyển từ tiết diện khởi thuỷ đến tiết diện bất kỳ với khoảng cách y giữa các tiết diện đó. Để nhận được prôfin của răng dao xọc ở tiết diện bất kỳ cần phải cho đường thân khai prôfin răng dao xọc thực hiện đồng thời vừa tịnh tiến dọc trục vừa quay đều quanh trục dao để tạo thành bề mặt xoắn vít thân khai có bước không đổi. Bề mặt xoắn vít thân khai đó là mặt sau bên của dao xọc. Bước của bề mặt xoắn vít đó bằng khoảng cách y khi đường thân khai quay hết một vòng. 2.3.3 Góc sau và góc trước ở lưỡi cắt dao xọc a. Góc sau bên Với mặt sau bên là mặt xoắn vít thân khai đảm bảo lưỡi cắt bên của dao xọc có góc sau ab. Giá trị góc sau bên ab tại một điểm bất kỳ trên lưỡi cắt bên của dao xọc đo trong tiết diện hình trụ đồng tâm với trục dao sẽ bằng góc nghiêng của mặt vít. Do đó: Trong đó: - là góc profin răng dao xọc b. Góc sau đỉnh ở răng Góc sau ở đỉnh răng theo tiêu chuẩn thường chọn ađ =60 góc này quyết định mức độ thay đổi khoảng dịch chỉnh của thanh răng theo chiều dao xọc, nó cũng ảnh hưởng đến trị số góc sau tại các phía bên vì góc sau bên là hàm của góc sau đỉnh ađ. Bất luận ở trạng thái tĩnh hay động góc sau ở đỉnh răng dao xọc đều như nhau. c. Giá trị trước ở đỉnh răng - Góc trước ở đỉnh răng Góc trước ở đỉnh răng được đo bởi mặt phẳng hướng kính đi qua trục dao xọc. Góc trước thường được chọn theo tiêu chuẩn là 50. Trong trạng thái tĩnh cũng như trạng thái động góc trước là không đổi, nó có ảnh hưởng đến góc prôfin của dạng sinh au. - Góc trước gA trên mặt bên prôfin Góc trước gA được khảo sát ở một điểm bất kỳ trên prôfin cắt trong mặt cắt chính AB vuông góc tại điểm A với hình chiếu lưỡi cắt bên lên mặt đáy. Trong mặt cắt này góc gA được đo giữa đường tiếp tuyến với mặt trước ở điểm A và mặt phẳng nằm ngang. Góc trước gA được xác định như sau: tggA = tggđ.cos (900 - aA) = tggđ. sinaA. aA: Góc áp lực của đường thân khai đối với điểm A. aA được xác định theo công thức Góc g thay đổi theo sự thay đổi bán kính vòng tròn trên đó có điểm khảo sát. Hình 2.6: Góc trước mặt bên dao xọc 2.3.4 Góc prôfin dao xọc au Do có góc trước và góc sau nên prôfin dao xọc không đúng dạng thân khai và có sai số, để xác định sai số khi có góc trước và góc sau ta khảo sát góc prôfin dao xọc ở tiết diện vuông góc với trục dao xọc aU và góc prôfin của hình chiếu lưỡi cắt lên mặt phẳng vuông góc với trục dao, góc prôfin của bánh răng sẽ được gia công a¶. Prôfin 2 với góc aU là prôfin của thanh răng khởi thuỷ của dao xọc trên tiết diện thẳng góc với trục, prôfin này hoàn toàn đồng nhất với prôfin của bánh răng gia công. Khi dao có góc trước, prôfin răng dao ở tiết diện NN không trùng với prôfin của hình chiếu mặt trước lên mặt đầu của bánh răng gia công. Căn cứ trên hình vẽ ta có quan hệ giữa góc prôfin dao xọc aU và góc prôfin của bánh răng sẽ được gia công như sau: cb = dc. tgađ = h.tggđ. tgađ Hình 2.7: Xác định góc prôfin Do đó: Như vậy muốn cắt được bánh răng góc có góc prôfin a¶ thì dao xọc phải có prôfin au > a¶. Thí dụ muốn cắt bánh răng có a¶ = 200 dao xọc có gđ = 50; ađ = 60 thì góc prôfin của dao xọc au = 20010'14,5" Mặt bên răng dao xọc được hình thành bởi thanh răng có góc prôfin là au như vậy đường kính vòng cơ sở của dao xọc sẽ là: dou =.cosau = m.Zu. cosau. Trong đó: là đường kính hình trụ chia của dao xọc. - Vị trí tương đối của vòng cơ sở răng dao xọc Khi thiết kế dao xọc có thể gặp các trường hợp sau: Trường hợp 1 (d0 < Di) Vòng cơ sở nằm trong thân dao xọc, ở tiết diện bất kỳ prôfin răng dao hoàn toàn có dạng thân khai, do đó số lần mài lại lớn. Trường hợp này tồn tại ở dao xọc có số răng lớn. Hình 2.8: do < Di Trường hợp 2 (d0 > Di) Vòng tròn cơ sở đi qua răng dao, ở trường hợp này đoạn không thân khai nằm giữa vòng tròn cơ sở và vòng chân răng, trường hợp này tồn tại ở dao xọc có số răng nhỏ. Hình 2.9: do > Di Trường hợp 3 Nằm giữa 2 trường hợp trên, ở các tiết diện trên thì vòng cơ sở nằm trong thân dao còn ở tiết diện phía dưới thì vòng cơ sở đi qua răng dao xọc. Trường hợp này tồn tại ở dao xọc có số răng trung bình. Hình 2.10: Trường hợp trung gian 2.3.5 Khoảng cách khởi thuỷ a của dao xọc Khoảng khởi thuỷ a là khoảng cách từ tiết diện mặt đầu tương ứng với mặt trước của dao xọc mới chế tạo đến tiết diện khởi thuỷ. Xác định khoảng cách khởi thuỷ là một trong những nhiệm vụ quan trọng và phức tạp khi thiết kế dao xọc. Về phương diện độ chính xác và chất lượng của bánh răng gia công nên chọn khoảng cách a cho phép lớn nhất nhằm mục đích tăng tuổi thọ của dao xọc và số lần mài sắc của dao xọc. Tăng khoảng cách khởi thuỷ a sẽ tránh được hiện tượng cắt lẹm đỉnh răng và chân răng ở bánh răng gia công. Tuy nhiên không thể tăng a quá lớn, sẽ xảy ra hiện tượng nhọn đỉnh răng dao xọc gây yếu và nhanh mòn lưỡi cắt và hiện tượng giao prôfin với phần đường cong chuyển tiếp trong quá trình gia công. Khi thiết kế dao xọc, khoảng cách khởi thuỷ a có thể xác định theo điều kiện đảm bảo độ lớn của đỉnh răng dao xọc và kiểm tra hiện tượng giao prôfin với phần đường cong chuyển tiếp. Mặt khác cũng có thể xác định hai giá trị lớn nhất cho phép của a tương ứng với hai điều kiện trên, sau đó chọn hai giá trị a nhỏ trong hai giá trị đã tính. Tuy nhiên việc xác định theo phương pháp trên rất phức tạp, thực tế khoảng cách khởi thuỷ a được xác định đảm bảo kích thước đủ lớn của lưỡi cắt đỉnh răng dao xọc để đảm bảo tuổi bền. Theo kết quả thực nghiệm, giá trị chiều dài lưỡi cắt đỉnh răng dao xọc Seu ở vùng đỉnh răng được xác định theo công thức phụ thuộc giá trị mô đun. Hình 2.11 Còn khi biết khoảng cách khởi thuỷ a, kích thước Seu được tính theo công thức: Seu = Reu. t Trong đó: Reu là bán kính vòng đỉnh dao xọc. t tính bằng Radian Tay giá trị góc t vào Seu ta có: Trong đó: Reu = rdu + 1,25m + a.tgađ Việc xác định Seu theo khoảng cách khởi thuỷ a khá phức tạp nên khi thiết kế thường xác định theo phương pháp gần đúng hoặc bằng đồ thị. Giá trị Seu cho trước để đảm bảo tuổi bền của lưỡi cắt từ đỉnh răng, trên cơ sở đó xác định khoảng cách khởi thuỷ a. Trên đồ thị (hình 4.59: sách Thiết kế dụng cụ công nghiệp - NXB KHKT-2005) cho quan hệ giữa hệ số chiều dày lưỡi cắt ở đỉnh răng dao xọc σu và hệ số dịch chỉnh x của thanh răng khởi thuỷ ở tiết diện mặt trước của dao xọc mới. Từ đồ thị ta có thể xác định được x thông qua giá trị của σu và số răng Zu của dao xọc cần thiết kế. Giá trị của hệ số chiều dày lưỡi cắt ở đỉnh dao xọc được tính bằng công thức: Trong đó Seu lại được tính bằng công thức thực nghiệm sau: Khi biết hệ số x thì xác định khoảng cách khởi thuỷ theo công thức: Các kích thước cơ bản của hình chiếu lưỡi cắt răng dao xọc mới chế tạo trên mặt phẳng nghiêng vuông góc với trục được xác định như sau: - Chiều cao đầu răng h'u = (f’ + c’).m + a.tgađ - Chiều cao chân răng h''u =(f’ + c’).m - a.tgađ - Chiều dày răng theo cung vòng chia Giá trị kích thước a tìm được từ điều kiện chiều dày đỉnh răng dao xọc mới cần phải kiểm tra điều kiện không giao prôfin với đường cong chuyển tiếp. Đó là hiện tượng prôfin răng của bánh răng này tiếp xúc với phần không thân khai của răng bánh răng kia. Để tránh hiện tượng này thì phải đảm bảo phần tiếp xúc thực của hai bánh răng không lớn hơn đoạn thân khai trên răng bánh răng. Xét hình vẽ, có KL là chiều dài đoạn làm việc đoạn thân khai KL và đoạn không thân khai có dạng epixicloit kéo dài KN. Nên chọn dao xọc để K'L ³ KN hoặc RK'U ³ RKU Hình 2.12 Như vậy khi đường cong nối tiếp có chiều dày khá lớn thì có thể xảy ra sự cắt nhau của prôfin bánh răng dẫn đến sự ăn khớp bằng đỉnh răng làm cho răng bị mòn nhanh, hành trình ăn khớp không đều. Nếu có hiện tượng giao prôfin với đường cong chuyển tiếp thì phải giảm khoảng cách khởi thuỷ a, tăng số răng của dao xọc, tăng các kích thước chiều cao đầu răng. Khi cắt bánh răng có số răng nhỏ bằng dao xọc có số răng tương đối lớn thì sẽ xảy ra hiện tượng lẹm chân răng bánh răng. Mặt khác nếu gia công bánh răng có số răng lớn bằng dao xọc có số răng tương đối nhỏ, như vậy sẽ xảy ra hiện tượng cắt chân răng dao xọc, nhưng dao xọc sẽ là một dụng cụ cắt, do đó nó sẽ xảy ra hiện tượng cắt đầu răng bánh răng gia công. Nếu đầu răng bị vát không nhiều thì sẽ cải thiện quá trình ăn khớp, nếu bị vát nhiều sẽ làm hỏng đỉnh răng bánh răng gia công. CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM ĐỒ GÁ ĐỂ MÀI DAO XỌC RĂNG TRÊN MÁY MÀI HSS-30 3.1 THIẾT KẾ DAO XỌC RĂNG MÔĐUN m=3 Dao xọc yêu cầu thiết kế là loại dao răng thẳng, cỡ trung bình và kích thước không lớn lắm. Có môđun m = 3, số răng z = 26, góc áp lực = 14030’. 3.2 TÍNH TOÁN THỰC TẾ DAO XỌC m=3 3.2.1 Góc trước trên đỉnh răng gđ Góc gđ được đo trên mặt phẳng hướng kính đi qua trục dao trong mọi trường hợp góc gđ không đổi, góc gđ có ảnh hưởng đến góc prôfin au. Chọn theo tiêu chẩn gđ = 50 3.2.2 Góc sau ở đỉnh răng ađ Góc sau ađ quyết định mức độ thay đổi khoảng dịch chỉnh thanh răng theo chiều cao dao xọc, nó cũng ảnh hưởng tới trị số góc sau ở mặt bên. Góc sau ađ không đổi trong trạng thái chuyển động. Chọn theo tiêu chuẩn ađ = 60. 3.2.3 Góc sau ở mặt bên ab Góc sau ở mặt bên ab được xác định trong tiết diện pháp tuyến của prôfin răng tại điểm khảo sát, đó là góc sau nhỏ nhất phía bên răng dao, xác định độ mòn mặt sau. Góc sau ở mặt bên ab được tính theo công thức tgab = tgađ.sinau. Trong đó góc prôfin au của răng dao xọc được tính theo công thức a¶ là góc prôfin của bánh răng được cắt a¶ = 14030’ = 0,261 tgau = 0,261 = tg(14037’10’’) Þ au = 14037’40’’ Thay giá trị au thay giá trị vào biểu thức tính tgab. Ta tính được: tgab = tgađ . sinau = 0,1051 . 0,261 = 0,0274 => ab = 1034’10’’ 3.2.4 Đường kính vòng tròn cơ sở do = m.z. cosαb = 3.26.cos(14037’10’’) = 3 . 26 . 0,968= 75,504 mm 3.2.5 Đường kính vòng chia d¶u = m.z = 3. 26 = 78 mm 3.2.6 Khoảng cách khởi thuỷ a Theo công thức: Như ta đã thấy, muốn xác định a phải xác định xu (hệ số đỉnh dao cho phép); nếu a nhỏ thì số lần mài lại sẽ ít, tuổi thọ dao giảm. Nếu a lớn quá thì chiều dày đỉnh răng dao ở tiết diện mặt trước Seu sẽ nhỏ và do đó chóng mòn dao khi làm việc. Vì vậy việc lựa chọn xu phải đảm bảo đủ chiều dày Seu cho phép. Giá trị chiều dày lưỡi cắt trên đỉnh dao xọc Seu. Hệ số chiều dày răng phụ thuộc vào môđun Đồ thị (hình 459) để tìm x (sách Thiết Kế Dụng Cụ Công Nghiệp - NXB Khoa Học và Kỹ Thuật 2005) Với su = 0,282; z = 26 Þ ta được x = 0,47 Khoảng cách khởi thuỷ a được tính theo công thức => a = 13,416 mm 3.2.7 Xác định kích thước dao xọc theo mặt trước a. Chiều dày răng theo cung vòng chia Được tính theo công thức: Theo bảng 51 (sách Thiết Kế Dụng Cụ Công Nghiệp - NXB-KHKT 2005) tra bảng ta được lượng tăng chiều dày răng dụng cụ: DS¶u = 0,161 => S¶u = 5,6 mm b. Chiều cao đầu răng được tính theo công thức hu’ = m (f' + c') + a.tgađ Trong đó: f’ - Hệ số chiều cao đầu răng c’ - Hệ số khe hở hướng kính Theo giáo trình Thiết Kế Dụng Cụ Công Nghiệp-NXB KHKT 2005 ta có hai giá trị f’ + c’=1,25 và f’ + c’=1,3. Nhưng nếu chiều dài đường cong chuyển tiếp quá lớn có thể làm giảm chất lượng ăn khớp của bánh răng, thì tốt nhất nên dùng dao xọc với f’ + c’=1,3. => hu’ = 3 . 1,3 + 13,416 . 0,1051 = 5,31 mm c. Đường kính vòng tròn trên đỉnh răng Deu = m. z + 2.m (f' + c') + a.tgađ = 3. 26 + 2. 3 . 1,3 + 13,416.tg60 => Deu = 87,21 mm d. Đường kính đường tròn chân răng Diu = m. z - 2. m(f' + c') + a. tgađ = 3 . 26 - 2. 3. 1,3 + 13,416.tg60 => Diu = 71,61 mm Ta có hình ảnh dao xọc thiết kế như sau: Hình 3.1: Dao xọc thiết kế 3.3 DUNG SAI VÀ ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT Điều kiện kỹ thuật của dao xọc răng mô đun 3 cấp chính xác A. 1. Vật liệu: Thép gió P18. 2. Độ cứng: 62-64HRC 3. Độ bóng: - Mặt trước và mặt sau đỉnh: Ra =0,63 - Mặt sau bên Ra =0,32 - Mặt tựa ngoài và lỗ gá Ra =0,16 - Mặt tựa trong Ra =0,63 4. Độ lệch của biên dạng răng không quá 0,0063mm. 5. Độ lệch tâm vòng cơ sở đối với đường tâm lỗ dao xọc không quá 0,01mm. 6. Độ lệch tâm của vòng đỉnh đối với trục lỗ gá của dao không quá 0,0075mm (độ đảo vòng đỉnh £ 0,015mm). 7. Sai lệch độ vuông góc giữa trục lỗ gá với mặt tựa £ 0,005mm. 8. Độ đảo mặt đầu của mặt trước xác định trên vòng chia không quá 0,02mm. 9. Sai lệch đường kính lỗ gá £ 0,005mm. 10. Sai lệch đường kính vòng đỉnh ± 0,25mm. 11. Sai lệch chiều cao đầu răng với kích thước lý thuyết tương ứng với chiều dày răng £ 0,05mm. 12. Sai lệch góc trước ± 10'; góc sau ±5' 3.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM ĐỒ GÁ MÀI DAO XỌC RĂNG TRÊN MÁY MÀI HSS-30 3.4.1 Tính toán để cụm đồ gá đạt độ nghiêng theo yêu cầu Như chúng ta đã biết góc sau của đỉnh dao xọc theo tiêu chuẩn nằm trong khoảng 40 - 60 nên muốn mài profin dao xọc có thể dùng trên máy mài chuyên dùng. Nhưng trong điều kiện thực tế của cơ sở sản xuất (công ty cơ khí Hồng Lĩnh) không có máy mài chuyên dùng để mài profin dao xọc, chỉ có máy mài HSS-30 để mài profin bánh răng trụ. Yêu cầu đặt ra là phải thiết kế cụm đồ gá phù hợp để có thể mài được profin dao xọc trên loại máy mài này, muốn vậy thì đồ gá này phải được thiết kế sao cho trục máy mới nghiêng 40 - 60 so với trục máy ban đầu và điểm giao giữa trục máy mới và trục cũ là tại tâm quay của khớp cầu RZEPPA. Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý bộ đồ gá cần thiết kế 1 - Khớp cầu RZEPPA 3 - Trục gá 2 - Dao xọc 4 - Thân đồ gá (ụ động) Sau đây là phần tính toán các bộ phận của đồ gá để đạt được yêu cầu đó: Với việc trực tiếp đo đạc trên máy mài HSS-30 tôi đã có được các thông số cần thiết để thiết kế. Trên (hình 3.2) ta có: a - là chiều dài bề mặt định vị thân đồ gá trên bàn máy, thực tế với loại máy này a = 265mm. b - là chiều cao cho phép mà thân đồ gá có thể đạt tới để không bị va vào thân máy, b = 350mm c - là khoảng cách từ tâm quay RZEPPA đến mũi tâm trên thân đồ gá, c = 285mm. d - là khoảng cách từ tâm quay RZEPPA đến điểm đầu tiên của bề mặt định vị thân đồ gá, d = 175mm. Dựa vào khoảng cách c = 280mm và góc nghiêng 50 ta có thể tính sơ bộ khoảng các trục gá ( c’ ) như sau: Hình 3.3: Chiều dài trục gá sơ bộ Chiều dài trục gá sơ bộ được tính: Nhưng do trục gá khi lắp ghép với khớp cầu RZEPPA thì điểm đầu của trục gá không trùng với tâm quay mà sẽ dài hơn một đoạn là 20mm nên tôi thiết kế chiều dài trục gá (3) là 300mm. - Để đường trục của mũi tâm động đạt được góc nghiêng 50 so với trục của máy, và giao điểm giữa hai đường trục này tại tâm quay của khớp cầu RZEPPA thì tôi sẽ thiết kế thêm một bộ phận chêm đặt giữa bề mặt định vị của bàn máy và bề mặt định vị của phần đế thuộc thân đồ gá. Chêm cần thiết kế sẽ có chiều dài bằng chiều dài của bề mặt định vị trên bàn máy. Hình 3.4: Mô hình chêm cần thiết kế - Chiều cao thấp nhất của chêm là: a’ = 175.tg50 = 175. 0,0875 = 15,31 mm - Chiều cao cao nhất của chêm là: b’ = 440.tg50 = 440.0,0875 = 38,5 mm a. Kết cấu chi tiết của chêm Hình 3.5: Bản vẽ thiết kế chêm Chi tiết này dùng để đảm bảo cho thân đồ gá có được độ nghiêng theo yêu cầu . Để cố định chêm vào thân đồ gá ta sẽ chế tạo thêm hai lỗ Ф12 để bắt vít qua chêm nối vào thân đồ gá. Để cả cụm đồ gá có thể bắt chặt vào bàn máy thì trên thân chêm sẽ có thêm hai lỗ ô van với bán kính R=20 mm để bắt bulông qua. Chêm còn được thiết kế thêm phần tai để định vị lên bàn máy. Phần này sẽ làm cho đường thẳng giữa hai mũi tâm nằm trong mặt phẳng của trục máy. Khi chế tạo thêm phần tai thì yêu cầu đặt ra là bề mặt dùng để định vị trên tai và bề mặt bên dùng để định vị trên thân chêm phải đảm bảo được độ thẳng hàng (độ không thẳng hàng không được vượt quá 0,1mm). Bề mặt làm việc của chêm là mặt nghiêng, mặt dưới, mặt bên và bề mặt trên tai chêm do đó khi chế tạo hai bề mặt này phải đạt được độ bóng theo yêu cầu thiết kế đó là Ra=1,25 Vật liệu để chế tạo chêm ở đây là thép C45. Hình 3.6: Chêm thực tế khi được chế tạo b. Cụm khớp cầu RZEPPA và trục gá Không như những trục gá thông thường, trục gá ở đây dùng để định vị dao xọc răng để mài trên máy mài HSS-30 nên trục gá phải có độ nghiêng 5o giống như góc sau đỉnh dao xọc do đó trục gá được thiết kế sẽ có thêm một bộ phận đó là khớp cầu RZEPPA. Khớp cầu vừa có tác dụng tạo góc nghiêng, vừa để truyền chuyển động quay cho trục gá. Hình 3.7: Cụm khớp đẳng tốc RZEPPA và trục gá Về cấu tạo khớp đẳng tốc RZEPPA gồm 4 bộ phận : +Vỏ cầu. +Lõi cầu. +Vòng cách. +Bi lăn. +Trục gá dao. - Trục gá dao Trục gá dao được dùng để gá dao xọc răng với 2 kích thước sẵn có để mài 2 loại dao có đường kính khác nhau(Ф44.45, Ф31.75). Một đầu được nối với cầu trong nhờ then bằng, một đầu được định vị nhờ mũi chống tâm nghiêng so với phương ngang 50. Hình 3.8: bản vẽ thiết kế trục gá - Vỏ cầu ngoài Hình 3.9: Bản vẽ thiết kế vỏ cầu Vỏ cầu được gắn liền vào với trục ra và mặt trong của vỏ cầu là 1 mặt cầu cùng hệ thống các rãnh dùng để chứa các viên bi. Chức năng của vỏ cầu là truyền chuyển động từ bộ phận chia răng của máy mài để thực hiện việc mài biên dạng răng. Trong quá trình chế tạo vỏ cầu thì phải lưu ý các yêu cầu kỹ thuật như sau: - Đảm bảo sự chính xác về vị trí tương đối giữa ba vòng xuyến (sáu rãnh trượt bi). - Tâm của ba vòng xuyến phải đồng phẳng và mặt phẳng ấy phải vuông góc với đường tâm của mặt cầu trong của vỏ cầu. - Lõi cầu Lõi cầu được tạo nên bởi một mặt cầu vát và ba vòng xuyến lệch tâm với mặt cầu. Lõi cầu được nối với trục gá dao qua kết cấu then bằng Hình 3.10: Bản vẽ thiết kế lõi cầu trong - Bi lăn Bi được dùng trong khớp đẳng tốc RZEPPA là bi theo tiêu chuẩn. Tùy theo công suất yêu cầu của khớp đẳng tốc mà ta chọn kích thước bi cho phù hợp. Ở trong đề tài này đường kính của bi được sử dụng là Ф12,3 - Vòng cách Chức năng của vòng cách là dùng để giữ các viên bi ở giữa các rãnh của vỏ cầu và lõi cầu cũng như giữ tâm của chúng luôn nằm trên một mặt phẳng trong quá trình khớp làm việc hay trong quá trình thay đổi góc hợp bởi hai trục vào và trục ra của khớp đẳng tốc. Ngoài ra vòng cách còn có một chức năng quan trọng khác nữa đó là nó luôn giả định vị trí để tạo ra hai góc bằng nhau giữa trục vào và trục ra. Hình 3.11: Bản vẽ thiết kế vòng cách Hình 3.12: Cụm khớp cầu RZEPPA khi được chế tạo thực tế 3.4.2 Kết cấu của cụm thân đồ gá Hình 3.13: Bản vẽ lắp thân đồ gá 1 - Thân đồ gá 8 - Bu lông 2 - Mũi tâm 9 - Đai ốc 3 - Bạc lót 10 - Vít 4 - Nắp trước 11 - Tay kéo 5 - Nắp sau 12 - Tay gạt 6 - Chốt 13 - Thanh hồi vị 7 - Lò xo hồi vị 14 - Chốt Chi tiết các bộ phận chính như sau: a. Thân đồ gá Thân đồ gá thực chất ở đây là thân ụ động.Chức năng của thân dùng để lắp ráp các chi tiết khác của đồ gá lên nó để tạo thành một bộ đồ gá hoàn chỉnh, nó còn là cơ cấu dùng để định vị cả cụm đồ gá lên bàn máy. Hình 3.14: Bản vẽ thiết kế thân đồ gá Bộ phận này được chế tạo bằng phương pháp đúc, vật liệu dùng để chế tạo là gang xám. Hình 3.15: Các phần chính của thân 1 - Phần đế 4 - Phần đầu 2 - Vít M10x1,25 (2 lỗ) 5 - Vít M10x1,25 ( 6 lỗ) 3 - Lỗ Ф20 để bắt bu lông 6 - Lỗ Ф25 Thân đồ gá gồm 2 bộ phận: phần đế (1), phần đầu (4) hai phần này nối liền với nhau. - Phần đế Có chiều dài 275 mm, chiều rộng 150 mm. Phần này được dùng để định vị và kẹp chặt cụm đồ gá lên bàn máy, đồng thời dùng để lắp ghép bộ phận chêm tạo góc nghiêng cho cụm đồ gá. Phần đế (1) được khoan 2 lỗ Ф20 và nghiêng 600 (3) so với phương nằm ngang dùng để bắt bulông kẹp chặt thân đồ gá với bàn máy. Đồng thời trên thân được chế tạo thêm 2 vít M10 (2) để bắt chặt với chêm. Trên phần đế hai bề mặt dùng để định vị thân đồ gá lên bàn máy phải được chế tạo để đạt độ bóng Ra=1,25 Hình 3.16: Mặt cắt A-A thể hiện lỗ bắt bulông Ф20 C, D là hai bề mặt dùng để định vị thân đồ gá lên bàn máy Hình 3.17: Mặt cắt B-B thể hai lỗ vít để bắt chặt với chêm Để chế tạo hai lỗ vít và hai lỗ bắt bu lông ta sẽ lấy chuẩn là bề mặt định vị D. Nhằm giảm trọng lượng của toàn bộ đồ gá, trên phần đế sẽ bị khoét đi một phần vật liệu nhưng vẫn đảm bảo độ cứng vững cho đồ gá. Phần đầu Phần này dùng để lắp ghép những bộ phận như (tay quay, nắp, lò xo hồi vị, mũi tâm). Nó có chiều dài là 240 mm, chiều rộng 100 mm. Bề mặt của phần đầu (4) phải được chế tạo đạt độ bóng Ra=1,25 để có thể lắp ghép nắp của đồ gá một cách chính xác. Phần đầu được chế tạo có 6 lỗ vít M10 (5) để bắt chặt nắp với thân đồ gá, một lỗ Ф25 để lắp tay quay (tay quay này có tác dụng để thay đổi vị trí của mũi tâm khi lắp trục gá), một lỗ Ф20 để lắp lò xo hồi vị mũi tâm. Hình 3.18: Mặt cắt D-D thể hiện lỗ lắp tay quay b. Nắp đồ gá Nắp của thân đồ gá được chia làm hai phần: Nắp trước và nắp sau. - Nắp trước Phần này dùng để lắp mũi tâm nên phải được chế tạo chính xác nhằm đảm bảo cho mũi tâm nằm trên mặt phẳng của trục máy. Hình 3.19: Bản vẽ thiết kế nắp trước Phần nắp này cũng được chế tạo bằng phương pháp đúc, sau khi đúc xong sẽ được đem đi gia công lại. Bề mặt lắp ghép với thân đồ gá được gia công đạt độ bóng Ra=1,25. Sau khi bề mặt lắp ghép đạt được độ bóng theo yêu cầu, ta sẽ lấy nó làm chuẩn gia công 2 lỗ Ф25 ở hai thành bên để lắp mũi tâm, độ không đồng trục giữa hai lỗ không được vượt quá 2%, dung sai cho phép của hai lỗ là +0,02. Sau khi mũi tâm được lắp ghép vào nắp trước, trong quá trình làm việc mũi tâm có thể chuyển động tịnh tiến ra vào, để tránh không làm mòn nắp thì hai lỗ Ф25 sẽ được lắp thêm hai bạc lót trước khi lắp mũi tâm. Để bắt chặt nắp với thân thì ở hai tai của nắp sẽ được chế tạo 4 lỗ vít M10 (mỗi bên tai sẽ có hai lỗ vít), chuẩn để gia công lỗ vít là bề mặt bên và bề mặt sau của nắp. - Nắp sau Hình 3.20: Bản vẽ thiết kế nắp sau Công dụng của nắp sau không quan trọng như nắp trước, phần này chỉ dùng để che chắn cho thân đồ gá. Do đó các kích thước không cần đến mức quá chính xác, nhưng bề mặt lắp ghép giữa nắp sau và thân cũng được chế tạo để đạt độ bóng Ra= 1,25, để lắp chặt nắp sau với thân thì ở một bên tai của nắp sẽ được chế tạo thêm hai lỗ vít M10. Nắp trước và nắp sau được chế tạo độc lập, sau khi hoàn thành sẽ được ghép lại và lắp lên phần đầu của thân đồ gá. c. Mũi tâm Dùng để định vị trục gá lên thân đồ gá Hình 3.21: Mũi tâm Mũi tâm có tổng chiều hài 210mm, góc ở đỉnh mũi tâm là 600. Nhằm đảm bảo có thể lắp được trục gá vào mũi tâm thì mũi tâm phải có khả năng di chuyển tịnh tiến giữa hai lỗ của nắp trước theo ý muốn của công nhân điều khiển máy, muốn thực hiện được việc này thì ở đuôi mũi tâm sẽ được chế tạo thêm một rãnh để lắp tay gạt. d. Lò xo Dùng để hồi vị mũi tâm động khi lắp trục gá. Lò xo được chọn theo tiêu chuẩn. e. Bu lông + đai ốc Trong cụm đồ gá bu lông + đai ốc chủ yếu dùng để kẹp chặt các chi tiết khác lên thân đồ gá và kệp chặt đồ gá lên bàn máy. Bu lông + đai ốc được sử dụng ở đây là loại M10x1,25 và M20x1,25. 3.4.3 Định vị và kẹp chặt trong cụm đồ gá a. Định vị và kẹp chặt dao xọc Dao xọc sẽ được định vị lên trục gá. Chuẩn định vị ở đây là mặt tựa trong và mặt lỗ của dao (hình 31). Dao xọc được kẹp chặt bằng đai ốc thông qua một ống lót và một vòng đệm (hình 32) Hình 3.22: Sơ đồ định vị và kẹp chặt dao xọc Lắp ghép giữa mặt chuẩn và mặt làm việc của trục gá phải có khe hở đủ nhỏ để đảm bảo độ đồng tâm giữa mặt gia công và mặt chuẩn thường dùng mối ghép H7/h7. Hình 3.23: Định vị và kẹp chặt dao xọc trên trục gá Theo tính toán thiết kế thì chiều dài trục gá là 300mm, đường kính lỗ của dao xọc theo tiêu chuẩn là 44,45mm thỏa mãn điều kiện b. Định vị và kẹp chặt trục gá lên cụm đồ gá Cả cụm trục gá và khớp cầu sẽ được định vị lên cụm đồ gá bằng hai mũi tâm và được kẹp chặt bằng bốn vít Hình 3.24: Định vị và kẹp chặt trục gá và khớp cầu RZEPPA trên cụm đồ gá c. Định vị và kẹp chặt thân đồ gá lên bàn máy Thân đồ gá sẽ được lắp chặt với chêm bằng 2 vít nhằm đảm bảo cho thân có thể nghiêng một góc 5o theo thiết kế và sẽ được định vị lên bàn máy bởi chuẩn định vị là mặt phẳng dưới của chêm và mặt bên của tai chêm, nó được định vị 5 bậc tự do, cơ cấu dùng để kẹp chặt thân đồ gá lên bàn máy là bu lông đai ốc thông qua hai lỗ nghiêng Ф20 trên thân đồ gá. Hinh 3.25: Sơ đồ định vị và kẹp chặt thân đồ gá lên bàn máy 3.5 LẮP GHÉP CỤM ĐỒ GÁ LÊN BÀN MÁY Sau khi lắp ghép hoàn thành cụm đồ gá, ta sẽ có bản vẽ lắp cụm đồ gá lên bàn máy. Hình 3.26: Sơ đồ lắp ghép cụm đồ gá lên bàn máy 1 - ụ trước 13 - Nắp trước 2 - Vít 14 - Nắp sau 3 - Vỏ cầu 15 - Chốt 4 - Bi 16 - Lò xo hồi vị 5 - Trục gá 17 - Bu lông đai ốc 6 - Đá mài 18 - Vòng cách 7 - Thanh lót 19 - Mũi tâm trước 8 - Vòng đệm 20 - Dao xọc 9 - Đai ốc 21 - Bu lông đai ốc 10 - Mũi tâm 22 - Tay kéo 11 - Bạc lót 23 - Vít 12 - Tay gạt 24 - Bạc cao su che chắn 25 - Cụm vòng hãm + bu lông đai ốc 3.6 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG KÍNH TANG LĂN ĐỂ MÀI DAO XỌC THIẾT KẾ Góc nghiêng của đá mài trên máy mài HSS-30 là có thể được vi chỉnh tùy theo quá trình cắt răng. Nhưng khi tính toán thì ta chọn = 150. Đường kính vòng tròn sinh (đường kính tang lăn) được xác định phụ thuộc vào góc nghiêng của ụ đá . Khi góc không bằng góc profin khởi thủy (góc áp lực) thì cần xác định mối quan hệ giữa dω và đường kính vòng chia dao xọc () như sau: Trong đó: - là đường kính vòng chia của dao - d0 là đường kính vòng tròn cơ sở - là góc công tua khởi thủy (góc áp lực) Theo tính toán thực tế thì : - d0 = 75,504 mm - = 14030’ Vậy ta có: Kết cấu của tang lăn như sau: Hình 3.27: Bản vẽ thiết kế tang lăn 3.7 HÌNH ẢNH CỤM ĐỒ GÁ HOÀN CHỈNH Hình 3.28: Cụm đồ gá khi hoàn chỉnh 3.8 MÁY MÀI HSS-30 Hình 3.29: Máy mài HSS-30 Đặc tính kỹ thuật của máy. Bảng 1: Thông số của máy HSS-30 Nước sản xuất Kích thước lớn nhất của bánh răng gia công (mm) Đường kính lớn nhất của đá mài (mm) Công suất máy (Kw) Đường kính Môdul Bề rộng vành răng Thụy Sỹ 300 10 200 220 2,85 Thông số khi mài răng. Bảng 2: Lượng dư để mài Môdul (m) Đường kính bánh răng (mm) Đến 50 50÷100 100÷200 200÷500 500÷800 Đến 3 0,15÷0,2 0,15÷0,2 0,15÷0,25 0,18÷0,3 3÷5 0,18÷0,25 0,18÷0,25 0,18÷0,3 0,2÷0,35 0,25÷0,45 5÷10 0,25÷0,4 0,25÷0,4 0,3÷0,5 0,35÷0,6 0,4÷0,7 3.8.1 Nguyên lý mài của máy HSS-30 Hình 3.30: Sơ đồ đá mài trên máy mài HSS-30 Máy mài răng trong phân xưởng Hồng Lĩnh dùng phương pháp mài răng bằng hai đá mài dạng đĩa theo nguyên lý bao hình có chia độ chu kỳ (sau khi mài xong hai mặt răng của hai răng kề nhau). Trong quá trình gia công đá mài chỉ thực hiện chuyển động quay Q, còn phôi (bánh răng gia công) thực hiện chuyển động chạy dao đi lại S, chuyển động bao hình Q1 và chuyển động tịnh tiến đi lại S1. Hình 3.31: Đá mài trên máy mài HSS-30 3.8.2 Nguyên lý hoạt động của máy Hình 3.32: Sơ đồ của máy Từ động cơ truyền chuyển động qua bộ truyền trung gian tạo cho bàn máy thực hiện các hành trình dọc giúp mài hết bề rộng vành răng, chuyển động ngang của bàn máy cùng chuyển động bao hình Q1 của bộ chia răng để mài bề mặt răng. Để máy gia công tất cả các bề mặt của răng thì có cơ cấu chia răng, nguyên tắc hoạt động của cơ cấu chia răng là điều chỉnh cần gạt cho cơ cấu chia răng sao cho số răng của bánh răng cần gia công bằng với thông số của bộ chia răng. Sau khi mài xong hai mặt răng của hai răng kề nhau thì giá trị của bộ chia răng tự động giảm đi 1 cho đến khi giá trị của bộ chia răng trở về 0 thì thực hiện xong quá trình mài răng. Phôi (bánh răng) sẽ được gá trên trục gá và được gá lên cụm đồ gá thông qua hai mũi chống tâm. Nhờ có tốc gạt mà chuyển động bao hình Q1 truyền sang phôi. Cơ cấu lò xo giúp cho hai mũi chống tâm ép chặt vào phôi. Máy có hai chế độ mài tinh, mài thô nhờ tay gạt bước tiến. Điều chỉnh bước tiến bàn vào ra theo phương dọc trục máy nhờ tay gạt điều chỉnh bước tiến với các chế độ chậm, trung gian (đứng yên), nhanh. Tang lăn sẽ được căng nhờ các dây đai (có 4 dây đai mỗi bên hai dây đai) để tạo ra lực căng giúp cho quá trình mài răng được thực hiện. 3.8.3 Chức năng của một số tay điều khiển đá mài Hình 3.33: Bộ phận điều khiển đá mài 1. Động cơ điện truyền chuyển động quay cho đá mài nhờ bộ truyền động đai 2. Tay quay giúp cho đá mài chuyển động lên xuống theo phương vuông góc với trục đá mài 3. Tay quay giúp cho đá mài chuyển động theo phương vuông góc với trục thẳng đứng của máy 4. Tay quay giúp cho đá mài chuyển động theo phương dọc trục của đá mài 5. Tay quay làm cho cả hệ thống gồm động cơ, đá mài chuyển động lên xuống theo phương dọc trục thẳng đứng của máy Để điều chỉnh góc giữa hai đá mài có cơ cấu điều chỉnh giúp cho điều chỉnh góc giữa hai đá mài trong phạm vi từ 00 đến 200. 3.8.4 Khả năng của máy Máy có thể mài được bánh răng trụ răng thẳng, bánh răng trụ răng nghiêng, dao xọc răng (khi có đồ gá thích hợp). 3.8.5 Chế độ cắt của máy Máy mài HSS-30 có ba chế độ điều chỉnh tốc độ hành trình của bàn máy, nhưng ở đây tôi chỉ nêu lên tốc độ chậm nhất của bàn máy khi gia công. - Tốc độ quay của đá mài: 2300 vòng/phút - Hành trình của bàn máy: Hình 3.34: Hành trình của bàn máy Để đi hết hành trình 105mm mà khi chia răng đá mài không chạm vào dao xọc thì phải mất thời gian là 60s. Tốc độ di chuyển của bàn máy sẽ là: vbm = 105/60= 1,75 (mm/s) - Lượng dư khi mài: 0,18 ÷ 0,25 mm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau một thời gian nỗ lực làm việc dưới sự giúp đỡ của T.s Nguyễn Hồng Sơn và các cán bộ công nhân Công Ty Cổ Phần Cơ Khí Hồng Lĩnh đề tài "Tính toán, thiết kế cụm đồ gá để mài biên dạng dao xọc răng bao hình trên máy mài răng MAAG HSS-30" đã hoàn thành theo đúng yêu cầu đề ra. Đồ án đã kết hợp chặt chẽ giữa cơ sở lý thuyết và thực tế của cơ sở sản xuất và đã cho ra một sản phẩm hoàn chỉnh đó là cụm đồ gá để mài biên dạng dao xọc răng. Cụm đồ gá đã đảm bảo được các yêu cầu đặt ra đó là: Kết cấu hợp lý phù hợp với không gian lắp ghép của máy mài răng HSS-30, có thể mài được profin thân khai, đảm bảo được độ nghiêng 50 để mài được dao xọc răng. Như vậy máy mài răng HSS-30 bây giờ không những dùng để mài bánh răng trụ mà nó còn dùng để mài dao xọc răng nhờ có kết cấu đồ gá phù hợp. Tuy nhiên do khả năng có hạn và điều kiện cơ sở sản xuất còn nhiều hạn chế, nên trong quá trình thiết kế và chế tạo đã phát sinh nhiều yếu tố không như mong muốn và nó đã tạo một số ra sai số cho sản phẩm sau khi hoàn thành. Kiến nghị Do sai số trong truyền động khớp cầu RZEPPA khá phức tạp, nó tạo ra sai số bước khi mài và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng khi mài dao xọc, do đó em mong muốn các bạn khi tìm hiểu về vấn đề này sẽ đi sâu hơn vào tìm hiểu ảnh hưởng của các sai số trong quá trình mài TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TS Trần Văn Địch (2007) - Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy - NXB Khoa Học và Kỹ Thuật [2] GS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Trần Xuân Việt (2007) - Đồ gá cơ khí & tự động hóa - NXB Khoa Học và Kỹ Thuật [3] PGS.TS Phạm Văn Hùng, PGS.TS Nguyễn Phương (2007) - Cơ sở máy công cụ - NXB Khoa Học và Kỹ Thuật [4] GS.TSKH Bành Tiến Long, PGS.TS Trần Thế Lục, PGS.TS Trần Sĩ Túy (2005) - Thiết kế dụng cụ công nghiệp - NXB Khoa Học và Kỹ Thuật [5] Lê Phước Ninh (2000) - Nguyên lý máy - NXB Giao Thông Vận Tải [6] Hồ Sỹ Cửu, Phạm Thị Hạnh (2006) - Vẽ kỹ thuật - NXB Giao Thông Vận Tải [7] website: www.meslab.org