Phương pháp gia công bánh răng hiệu quả nhất hiện nay

Trong công nghiệp hiện đại, bánh răng đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các hệ thống máy móc và thiết bị. Chính vì vậy, việc tìm kiếm và áp dụng phương pháp gia công bánh răng hiệu quả nhất không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc mà còn đảm bảo độ bền và chất lượng sản phẩm. Bài viết này ATC Machinery sẽ chia sẻ các phương pháp gia công bánh răng hàng đầu hiện nay để bạn có thể lựa chọn giải pháp phù hợp nhất với nhu cầu của mình.

Khái quát về gia công bánh răng

Gia công bánh răng là quá trình chế tạo các loại bánh răng có hình dạng, kích thước và độ chính xác theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể. Bánh răng là một trong những bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống truyền động, chúng có khả năng truyền chuyển động quay từ trục này sang trục khác. Chính vì thế, bánh răng được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như ô tô, xe máy, máy công cụ, thiết bị nông nghiệp, hàng không vũ trụ, v.v….

Ngày nay, dưới sự tiến bộ của công nghệ gia công CNC, việc gia công bánh răng trở nên đơn giản và dễ dàng hơn rất nhiều nhờ các loại máy công cụ tự động như: máy tiện CNC, máy phay CNC,… Tuy nhiên, trên thực tế, có nhiều loại bánh răng khác nhau để phục vụ các nhiệm vụ cụ thể. Trước khi khám phá về quy trình gia công bánh răng, hãy cùng ATC tìm hiểu các loại bánh răng và công dụng của chúng.

Phân loại bánh răng

Bánh răng được phân thành 3 loại chính gồm:

1. Bánh răng trụ răng thẳng và trụ răng nghiêng

Bánh răng trụ là một trong những loại bánh răng phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cơ khí. Có hai loại chính là bánh răng trụ răng thẳng và bánh răng trụ răng nghiêng, mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Công dụng của bánh răng trụ thẳng là:

• Truyền động giữa hai trục song song: Đây là công dụng chính của bánh răng trụ răng thẳng. Chúng đảm bảo truyền chuyển động quay một cách chính xác và hiệu quả giữa hai trục song song.
• Các ứng dụng đơn giản, tải trọng nhẹ: Do cấu tạo đơn giản và dễ sản xuất, bánh răng trụ răng thẳng thường được sử dụng trong các ứng dụng không đòi hỏi độ chính xác cao và tải trọng nhẹ như hộp số xe đạp, máy khuấy, máy bơm,…

Công dụng của bánh răng trụ răng nghiêng

• Truyền động giữa hai trục song song: Tương tự như bánh răng trụ răng thẳng, bánh răng trụ răng nghiêng cũng được sử dụng để truyền động giữa hai trục song song.
• Các ứng dụng đòi hỏi độ êm ái và tải trọng lớn: Nhờ vào thiết kế răng nghiêng, bánh răng trụ răng nghiêng có khả năng chịu tải lớn hơn và hoạt động êm ái hơn so với bánh răng trụ răng thẳng. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng như hộp số ô tô, máy công cụ, thiết bị nâng hạ,…

2. Bánh răng côn răng thẳng và bánh răng côn xoắn

Bánh răng côn là loại bánh răng được sử dụng để truyền động giữa hai trục giao nhau, thường là vuông góc với nhau. Có hai loại chính là bánh răng côn răng thẳng và bánh răng côn xoắn, mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Tương tự như cặp bánh răng trụ, bánh răng côn răng xoắn cũng có khả năng chịu tải lớn hơn và hoạt động êm ái hơn so với bánh răng côn răng thẳng. Chính vì thế, loại bánh răng này được ứng dụng trong cách hệ thống cần truyền lực lớn như: hộp số ô tô, máy công cụ, thiết bị nâng hạ, robot CNC,…

3. Bánh vít

Bánh vít là một loại bánh răng đặc biệt, có dạng trục vít xoắn ốc, thường làm việc kết hợp với bánh răng trụ hoặc bánh răng côn để truyền động giữa hai trục vuông góc hoặc chéo nhau.

Bánh răng là bộ phận truyền lực cho cả một hệ thống máy móc, chính vì vậy việc gia công bánh răng cần phải đạt độ chính xác tuyệt đối. Cho nên, khi gia công bánh răng bạn cần tuân thủ cấp độ chính xác trong gia công bánh răng dưới đây:

Cấp chính xác khi gia công bánh răng

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

Riêng cấp chính xác của bánh răng được đánh giá theo những chỉ tiêu dưới đây:

• Độ chính xác động học: Được đánh giá bằng sai số góc quay của bánh răng sau một vòng làm việc. Sai số này là do hệ thống công nghệ gia công gây ra.
• Độ ổn định khi làm việc: Được đánh giá bằng sai số chu kỳ, điều này nghĩa 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 gây ra rung động và tiếng ồn của truyền động.
• Độ chính xác mặt tiếp xúc: Được đánh giá bằng vết tiếp xúc của biên dạng răng. Nó ảnh hưởng không nhỏ đến mức độ tập trung tải trọng trên các vùng khác nhau của bề mặt răng, đồng thời ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của bộ truyền.
• Độ chính xác khe hở mặt bên: Chính là khe hở giữa các cạnh răng trong bộ truyền.

Xem thêm: Các phương pháp kiểm tra mối hàn phổ biến nhất hiện nay

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gia công bánh răng

Chất lượng gia công bánh răng là yếu tố quyết định đến hiệu suất, độ bền và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống truyền động. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gia công bánh răng, bao gồm:

Vật liệu chế tạo bánh răng

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

• Đối với bánh răng chịu tải trung bình và nhỏ được chế tạo bằng thép C chất lượng cao như C40,C45 và gang.
• Đối với bánh răng làm với tốc độ cao nhưng không gây ra tiếng ồn được làm từ chất dẻo, da ép, vải ép.
• Với sự tiến bộ của ngành luyện kim, ngày nay bánh răng còn được chế tạo bằng vật liệu kim loại bột.

Yêu cầu kỹ thuật

Khi gia công bánh răng, ngoài các yêu cầu về độ chính xác thì quy trình công nghệ chế tạo bánh răng phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau đây:

• 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 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 và độ nhám bề mặt Ra=1,25÷0,63
• Các bề mặt khác được gia công đạt cấp chính xác 8÷10 và độ nhám bề mặt Rz=40÷10
• Sau nhiệt luyện sẽ đạt độ cứng 55÷60HRC và các bề mặt không gia công độ cứng thường đạt được 180÷280 HB.

Nhiệt luyện

Để có thể đáp ứng các chỉ tiêu làm việc, bề mặt bánh răng cần có độ cứng và độ bền, phần lõi bánh răng phải dẻo dai thì mới đảm bảo độ bền uốn của răng khi chịu tải va đập. Do đó, cần có chế độ nhiệt luyện thích hợp và nó được chia làm 2 nhóm:

Nhóm bánh răng có độ rắn HB ≤350 bánh răng được nhiệt luyện trước, sau đó tiến hành gia công.

Với nhóm bánh răng có độ rắn HB ≥350 bánh răng được gia công trước sau đó mới nhiệt luyện. Khi đó bánh răng sẽ có độ bền cao và khả năng chịu tải lớn. Tuy nhiên, phải gia công lại sau khi nhiệt luyện để khắc phục được những biến dạng do nhiệt luyện gây ra.

Các phương pháp gia công bánh răng

Răng của bánh răng thường có biên dạng là đường than khai. Về nguyên lý tạo răng, chúng ta có thể chia thành 2 phương pháp gia công đó là phương pháp định hình và phương pháp bao hình.

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

Gia công bánh răng trụ gồm: 

Có 3 phương pháp để gia công bánh răng trụ bao gồm: Phương pháp gia công phay định hình, phương pháp gia công bào định hình và phương pháp gia công chuốt định hình.

Phương pháp gia công phay định hình:

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

Với phương pháp này sử dụng nhiều trên máy phay vạn năng được trang bị dụng cụ phân độ. Khi gia công, chi tiết sẽ 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. Tiếp sau đó, điều chỉnh dao ở độ cao phù hợp sao cho rãnh răng có chiều sâu theo yêu cầu (tùy module răng gia công).

Tiến hành gia công bằng cách gia công một răng thì dùng đầu phân độ để quay chi tiết một góc 360°/z, sau đó gia công răng tiếp theo cho đến hết.

– Đặc điểm của phay định hình:

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

Phương pháp gia công bào định hình:

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

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

Phương pháp gia công chuốt định hình:

Phương pháp gia công này cho năng suất và độ chính xác cao, thường dùng ở dạng sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. Với phương pháp này, dao chuốt có profile của bánh răng, có thể chuốt 1 rãnh hoặc nhiều rãnh cùng 1 lúc. Sau mỗi hành trình của dao, 1 hoặc 1 số rãnh răng được gia công, muốn gia công các rãnh khác thì chi tiết được quay đi 1 góc nhờ cơ cấu phân độ.

Phương pháp chuốt toàn bộ các rãnh cùng 1 lúc ít được sử dụng vì lúc đó kết cấu dao vô cùng phức tạp, khả năng thoát phoi kém, lực cắt lớn.

Dụng cụ cắt là 1 bộ dao định hình với từng nấc được lắp vào đầu chuốt. Lượng nâng của mỗi lưỡi cắt phụ thuộc vào chiều dày của lớp phoi được cắt Sz, loại vật liệu bánh răng và tốc độ cắt v. Lượng nâng này được chọn tương tự dao chuốt thường.

Lớp vật liệu phải cắt được chia theo tổng số các lưỡi cắt của dụng cụ. Bởi vậy nên tuổi thọ, tuổi bền của dao lớn. Nhưng 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.

Gia công bánh răng côn:

Phương pháp định hình theo gia công bánh răng côn, dụng cụ cắt có profin của rãnh răng được gia công. Trường hợp này là dao phay module (đĩa và ngón). Công việc gia công được thực hiện trên máy phay vạn năng có ụ phân độ. Chi tiết được gá vào ụ phân độ đã nghiêng đi 1 góc phù hợp với góc côn ở chân răng. Mỗi 1 rãnh răng được phay qua 3 bước gồm:

• Phay phần vật liệu 1 của rãnh, chiều rộng tối đa bằng chiều rộng đầu nhỏ của rãnh răng.
• Tiếp theo, phay phần vật liệu 2 bằng cách quay bánh răng đi 1 góc ϕ.
• Phay phần còn lại bằng cách quay bánh răng 1 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.

Với phương pháp này thường được dùng trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ để gia công bánh răng có cấp chính xác 9 ÷ 11; gia công bánh răng có module lớn.

Trên đây chính là các phương pháp gia công bánh răng hiệu quả được ứng dụng nhiều nhất hiện nay mà ATC Machinery gửi đến để bạn tham khảo. Để biết thêm nhiều thông tin hữu ích và có giá trị mời bạn đón đọc các bài viết khác của chúng tôi tại website này nhé. Xin cảm ơn!

THÔNG TIN LIÊN HỆ:

CÔNG TY TNHH MÁY CÔNG CỤ ATC

– Địa chỉ: 

• HCM: 55/4E Tiền Lân 1, Bà Điểm, Hóc Môn
• Hà Nội: Thôn Đìa, xã Nam Hồng, huyện Đông Anh

– Hotline: 

• Tư vấn bán hàng: 0902 419 483
• Hỗ trợ kỹ thuật: 0911 122 122

– Website: https://atcmachinery.com/

– Fanpage: https://www.facebook.com/atcmachinery/