Giới thiệu công nghệ gia công bánh răng

Tin chuyên ngành
06/12/2019

Giới thiệu các loại bánh răng phổ biến và công nghệ gia công bánh răng. Các phương pháp gia công bánh răng trụ, bánh răng côn,...

Giới thiệu về bánh răng và công nghệ gia công bánh răng

Truyền động giữa các cặp bánh răng, bánh vít

I. Khái quát về gia công bánh răng

Bánh răng là những chi tiết dùng để truyền lực và chuyển động nhờ ăn khớp với nhau. Bánh răng có thể truyền chuyển động giữa các trục song song nhau, vuông góc nhau hoặc chéo nhau.

Gia công bánh răng tương đối phức tạp vì vừa cần đảm bảo các quy chuẩn yêu cầu kỹ thuật vừa đảm bảo yêu cầu về khả năng truyền tải. Gia công bánh răng phụ thuộc phần lớn vào vật liệu, độ chính xác khi thiết kế cũng như máy công cụ gia công.

Có nhiều phương pháp để gia công bánh răng, ở đây tôi sẽ giới thiệu các bạn về phương pháp gia công bằng cắt gọt.

II. Phân loại bánh răng

Bánh răng được phân thành 3 loại chính:

Bánh răng trụ răng thẳng và bánh răng trụ răng nghiêng

Giới thiệu công nghệ gia công bánh răng

Bánh răng trụ răng thẳng

Giới thiệu công nghệ gia công bánh răng

Bánh răng trụ răng nghiêng

Bánh răng côn răng thẳng và Bánh răng côn xoắn

Giới thiệu công nghệ gia công bánh răng

Bánh răng công răng thẳng

Giới thiệu công nghệ gia công bánh răng

Bánh răng công răng xoắn

Bánh vít

Bánh vít

Dựa vào các đặc tính công nghệ, bánh răng được chia thành bánh răng có moay-o hoặc không có moay-o, lỗ trơn hoặc lỗ then hoa

III. Cấp chính xác:

Cấp chính xác đánh giá theo tiêu chuẩn cấp Nhà nước TCVN (Tiêu chuẩn Việt Nam), tiêu chuẩn này được quy định trong 12 cấp độ chính xác khác nhau từ 1÷12. Trong đó, cấp 1 là cấp chính xác nhất theo thứ tự giảm dần đến cấp 12 là cấp thấp nhất. Thông thường, cấp chính xác hay dùng từ cấp 3÷11.

Riêng cấp chính xác của bánh răng được đánh giá theo các chỉ tiêu sau đây:

Độ chính xác động học: Được đánh giá bằng sai số góc quay của bánh răng sau 1 vòng làm việc. Sai số này do hệ thống công nghệ gia công gây ra.
Độ ổn định khi làm việc: Được đánh giá bằng sai số chu kỳ tức là giá trị trung bình của sai số truyền động bằng tỷ số giữa sai lệch lớn nhất và số bánh răng. Dao động của tốc độ quay sẽ gây ra rung động và tiếng ồn của truyền động.
Độ chính xác về mặt tiếp xúc: Được đánh giá bằng vết tiếp xúc của biên dạng răng. Nó ảnh hưởng đến mức độ tập trung tải trọng trên các vùng khác nhâu của bề mặt răng, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, tuổi thọ của bộ truyền.
Độ chính xác khe hở mặt bên: Tức là khe hở giữa các cạnh răng trong bộ truyền.

IV. Vật liệu chế tạo bánh răng:

Vật liệu chế tạo bánh răng phụ thuộc vào điều kiện làm việc của chúng. Mỗi loại vật liệu đều phải đáp ứng đủ yêu cầu riêng, đặc biệt trong các ngành chế tạo ô-tô, máy móc, máy công cụ,v.v… Vật liệu chế tạo bánh răng thông thường là thép hợp kim Crôm như 15Cr, 15CrA, 40Cr, 45Cr hoặc Crôm – Nikien và Crôm - Moolipden như: 40CrNi, 35CrMoA, 18CrMnTi.

Với các bánh răng chịu tải trung bình và nhỏ được chế tạo bằng thép C chất lượng cao như C40,C45 và gang.

Với các bánh răng làm với tốc độ cao mà không gây ra tiếng ồn được làm từ chất dẻo, vải ép, da ép.

Với tiến bộ của ngành luyện kim, ngày nay người ta còn chế tạo bánh răng bằng vật liệu kim loại bột.

V. Nhiệt luyện:

Phương pháp nhiệt luyện bánh răng

Để đáp ứng các chỉ tiêu làm việc, bề mặt bánh răng phải có độ cứng và độ bền, còn phần lõi bánh răng phải dẻo dai nhằm đảm bảo độ bền uốn cảu răng khi chịu tải va đập, vạy nên cần phải cố chế độ nhiệt luyện thích hợp. Việc nhiệt luyện được chia thành 2 nhóm:

Nhóm bánh răng có độ rắn HB ≤350 bánh răng được nhiệt luyện trước rồi mới tiến hành gia công.
Đối với nhóm bánh răng có độ rắn HB ≥350 bánh răng được gia công trước rồi mới nhiêt luyện. Lúc này bánh răng sẽ có độ bền cao, khả năng chịu tải lớn nhưng cần phải gia công lại sau khi nhiệt luyện để khắc phục những biến dạng do nhiệt luyện gây ra.

VI. Yêu cầu kỹ thuật

Ngoài các yêu cầu về độ chính xác khi gia công bánh răng, quy trình công nghệ chế tạo bánh răng cần đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật sau:

Độ không đồng tâm giữa mặt lỗ và đường kính vòng chia nhằm trong khoảng 0,05÷0,1 mm.
Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ nằm trong khoảng 0,01÷0,015 mm trên 100mm đường kính lỗ.
Mặt lỗ và các cổ trục của trục răng được gia công đạt độ chính xác cấp 7, độ nhám bề mặt Ra=1,25÷0,63
Các bề mặt khác được gia công đạt cấp chính xác 8÷10, độ nhám bề mặt Rz=40÷10
Sau nhiệt luyện đạt độ cứng 55÷60HRC, các bề mặt không gia công độ cứng thường đạt được 180÷280 HB.

VII. Các phương pháp gia công răng

Bánh răng là chi tiết quan trọng, có độ bền và tuổi thọ cao. Thông thường, răng của bánh răng có biên dạng là đường than khai. Về nguyên lý tạo răng,có thể chia thành hai phương pháp gia công là phương pháp định hình và phương pháp bao hình.

Phương pháp định hình là phương pháp cắt răng mà dụng cụ cắt nó biên dạng lưỡi cắt là rãnh răng. Quá trình cắt răng không liên tục, khi cắt thì cắt từng rãnh răng một, sau đó phân độ để gia công tiếp rãnh răng khác.
Phương pháp bao hình là phương pháp cắt răng mà dụng cụ cắt không cần có biên dạng lưỡi cắt là rãnh răng. Quá trình cắt răng diễn ra liên tục , khi cắt dụng cụ cắt sẽ lăn tương đối trên vành của bánh răng gia công và khi đó quỹ tích các đường bao của dụng cụ cắt là profin thân khai của răng bánh răng gia công.

A. Gia công bánh răng trụ:

Phương pháp gia công phay định hình:

Phay răng bằng phương pháp định hình được tiến hành bằng dao phay định hình mà profin của nó phù hợp với profin của rãnh răng. Dao phay định hình dùng để gia công bánh răng là dao phay đĩa module hoặc dao phay ngón module

Giới thiệu công nghệ gia công bánh răng

Gia công bánh răng trụ bằng dao phay định hình

Phương pháp này được sử dụng nhiều trên máy phay vạn năng có trang bị dụng cụ phân độ. Khi gia công, chi tiết được gá vào ụ phân độ, dao được gá sao cho đường kính ngoài (dao phay đĩa module) hoặc mặt đầu (dao phay ngón) trùng với đường sinh cao nhất của chi tiết. Sau đó, điều chỉnh dao ở độ cao sao cho rãnh răng có chiều sâu theo yêu cầu (tùy theo module răng gia công). Tiến hành gia công bằng cách gia công 1 răng thì dùng đầu phân độ để quay chi tiết 1 góc 360°/z rồi tiếp tục gia công răng tiếp theo cứ thế cho đến hết.

* Đặc điểm của phay định hình:

Đạt độ chính xác thấp (cấp 7,8) khó khăn trong việc điều chỉnh chính xác vị trí tương đối giữa dao và chi tiết.
Trong sản xuất hang loạt lớn và hàng khối, đối với những bánh răng có modun lớn, phương pháp này chỉ dùng để gia công phá.

Phương pháp gia công bào định hình:b

Bào răng định hình được thực hiện trên máy bào răng với dao định hình cũng có profin giống profin rãnh răng hoặc dao thông thường với dưỡng. Khi gia công các rãnh răng thì cũng dùng đầu phân độ theo từng răng.

Phương pháp này được dùng chủ yếu để gia công thô các bánh răng ăn khớp ngoài và tronng có modun lớn.

Phương pháp gia công chuốt định hình

Gia công bánh răng trụ bằng chuốt định hình

Gia công bánh răng bằng phương pháp chuốt định hình cho năng suất và độ chính xác cao, thường dùng ở dạng sản xuất hang loạt lớn và hàng khối. Theo phương pháp này, dao chuốt có profile của bánh răng. Có thể chuốt một rãnh hoặc nhiều rãnh cùng một lúc. Sau mỗi hành trình của dao, một hoặc một số rãnh răng được gia công, muốn gia công các rãnh khác thì chi tiết được quay đi một góc nhờ cơ cấu phân độ.

Phương pháp chuốt toàn bộ các rãnh cùng một lúc rất ít được sử dụng vì lúc đó kết cấu dao rất phức tạp, khả năng thoát phoi kém, lực cắt lớn.

Dụng cụ cắt là một bộ dao định hình với từng nấc được lắp vào đầu chuốt. Lượng nâng của mỗi lưỡi cắt phụ thuộc vào chiều dày lớp phoi được cắt Sz, loại vật liệu bánh răng và tốc độ cắt v, lượng nâng này được chọn như với dao chuốt thường.

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

B. Gia công bánh răng côn:

Phương pháp định hình theo phương pháp này thì dụng cụ cắt có profin của rãnh răng được gia công, trong trường hợp này là dao phay module (đĩa và ngón). Công việc gia công sẽ được thực hiện trên máy phay vạn năng có ụ phân độ. Chi tiết được gá vào ụ phân độ đã nghiêng đi một góc phù hợp với góc côn ở chân răng. Mỗi một rãnh răng được phay qua 3 bước:

Phay phần vật liệu 1 của rãnh, chiều rộng này tối đa bằng chiều rộng đầu nhỏ của rãnh răng.
Phay tiếp phần vật liệu 2 bằng cách quay bánh răng đi một góc ϕ.
Phay phần còn lại bằng cách quay bánh răng một góc ϕ về phía ngược lại. Góc nghiêng δ của trục ụ chia độ được xác định căn cứ vào góc côn chân răng trên bản vẽ.

Phương pháp này thường dùng trong sản xuất đơn chiếc và lọat nhỏ để gia công các bánh răng có cấp chính xác 9 ÷ 11; gia công các bánh răng có module lớn.

Giới thiệu công nghệ gia công bánh răng