Cái trục bánh rănglà bộ phận hỗ trợ và quay quan trọng nhất trong máy móc xây dựng, có thể thực hiện chuyển động quay củabánh răngvà các bộ phận khác, có khả năng truyền mô-men xoắn và công suất trên quãng đường dài. Nó có ưu điểm là hiệu suất truyền động cao, tuổi thọ dài và cấu trúc nhỏ gọn. Nó đã được sử dụng rộng rãi và trở thành một trong những bộ phận cơ bản của hệ thống truyền động máy móc xây dựng. Hiện nay, với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế trong nước và sự mở rộng cơ sở hạ tầng, sẽ có một làn sóng nhu cầu mới đối với máy móc xây dựng. Việc lựa chọn vật liệu trục bánh răng, phương pháp xử lý nhiệt, việc lắp đặt và điều chỉnh đồ gá gia công, các thông số của quá trình phay răng và tốc độ tiến dao đều rất quan trọng đối với chất lượng gia công và tuổi thọ của trục bánh răng. Bài báo này tiến hành nghiên cứu cụ thể về công nghệ gia công trục bánh răng trong máy móc xây dựng dựa trên kinh nghiệm thực tiễn của mình và đề xuất thiết kế cải tiến tương ứng, cung cấp cơ sở kỹ thuật vững chắc cho việc cải thiện công nghệ gia công trục bánh răng công trình.

Phân tích về công nghệ xử lý củaTrục bánh răngtrong lĩnh vực máy móc xây dựng

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, bài báo này chọn trục bánh răng đầu vào kinh điển trong máy móc xây dựng, tức là các chi tiết trục bậc thang điển hình, bao gồm các bề mặt hình học và thực thể hình học khác nhau như khía răng, bề mặt chu vi, bề mặt cung, vai trục, rãnh, rãnh vòng, bánh răng và các dạng khác. Yêu cầu về độ chính xác của trục bánh răng nói chung khá cao và độ khó gia công tương đối lớn, do đó một số khâu quan trọng trong quá trình gia công phải được lựa chọn và phân tích chính xác, chẳng hạn như vật liệu, khía răng ngoài dạng đường cong thân khai, chuẩn bị, gia công biên dạng răng, xử lý nhiệt, v.v. Để đảm bảo chất lượng và chi phí gia công của trục bánh răng, các quy trình quan trọng khác nhau trong quá trình gia công trục bánh răng được phân tích dưới đây.

Lựa chọn vật liệu củatrục bánh răng

Trục bánh răng trong máy truyền động thường được làm bằng thép 45 (thép carbon chất lượng cao), 40Cr, 20CrMnTi (thép hợp kim), v.v. Nhìn chung, vật liệu này đáp ứng được yêu cầu về độ bền, có khả năng chống mài mòn tốt và giá cả hợp lý.

Công nghệ gia công thô của trục bánh răng

Do yêu cầu về độ bền cao của trục bánh răng, việc sử dụng thép tròn để gia công trực tiếp tiêu tốn rất nhiều vật liệu và nhân công, vì vậy thông thường người ta sử dụng phôi rèn, và có thể sử dụng phương pháp rèn tự do cho trục bánh răng có kích thước lớn hơn; rèn khuôn; đôi khi một số bánh răng nhỏ hơn có thể được chế tạo thành phôi liền khối với trục. Trong quá trình sản xuất phôi, nếu phôi rèn là rèn tự do, quá trình gia công phải tuân theo tiêu chuẩn GB/T15826; nếu phôi là rèn khuôn, dung sai gia công phải tuân theo tiêu chuẩn hệ thống GB/T12362. Phôi rèn phải tránh các khuyết tật rèn như hạt không đều, nứt và phải được kiểm tra theo các tiêu chuẩn đánh giá rèn quốc gia có liên quan.

Xử lý nhiệt sơ bộ và gia công tiện thô phôi.

Phôi dùng cho nhiều trục bánh răng chủ yếu là thép kết cấu cacbon chất lượng cao và thép hợp kim. Để tăng độ cứng của vật liệu và tạo điều kiện thuận lợi cho việc gia công, quá trình xử lý nhiệt sử dụng phương pháp tôi hóa, cụ thể là: quá trình tôi hóa, nhiệt độ 960 ℃, làm nguội bằng không khí, và giá trị độ cứng duy trì ở mức HB170-207. Xử lý nhiệt tôi hóa cũng có tác dụng tinh luyện hạt rèn, tạo cấu trúc tinh thể đồng nhất và loại bỏ ứng suất rèn, tạo nền tảng cho các quá trình xử lý nhiệt tiếp theo.

Mục đích chính của gia công thô là cắt bỏ lượng dư gia công trên bề mặt phôi, và trình tự gia công bề mặt chính phụ thuộc vào việc lựa chọn điểm tham chiếu định vị chi tiết. Đặc điểm của các chi tiết trục bánh răng và yêu cầu độ chính xác của từng bề mặt đều bị ảnh hưởng bởi điểm tham chiếu định vị. Các chi tiết trục bánh răng thường sử dụng trục làm điểm tham chiếu định vị, để điểm tham chiếu có thể được thống nhất và trùng khớp với điểm tham chiếu thiết kế. Trong sản xuất thực tế, vòng ngoài được sử dụng làm điểm tham chiếu định vị thô, các lỗ trên đỉnh ở cả hai đầu trục bánh răng được sử dụng làm điểm tham chiếu định vị chính xác, và sai số được kiểm soát trong khoảng từ 1/3 đến 1/5 sai số kích thước.

Sau quá trình xử lý nhiệt sơ bộ, phôi được tiện hoặc phay ở cả hai mặt đầu (căn chỉnh theo đường kẻ), sau đó đánh dấu các lỗ trung tâm ở cả hai đầu và khoan các lỗ trung tâm ở cả hai đầu, rồi tiến hành phay thô vòng ngoài.

Công nghệ gia công hoàn thiện vòng ngoài

Quy trình tiện tinh như sau: vòng tròn ngoài được tiện tinh dựa trên các lỗ trên đỉnh ở cả hai đầu trục bánh răng. Trong quá trình sản xuất thực tế, các trục bánh răng được sản xuất theo lô. Để nâng cao hiệu quả và chất lượng gia công của các trục bánh răng, người ta thường sử dụng phương pháp tiện CNC, nhờ đó chất lượng gia công của tất cả các chi tiết có thể được kiểm soát thông qua chương trình, đồng thời đảm bảo hiệu quả sản xuất hàng loạt.

Các chi tiết thành phẩm có thể được tôi và ram theo môi trường làm việc và yêu cầu kỹ thuật của chúng, tạo cơ sở cho quá trình tôi bề mặt và xử lý nitơ hóa bề mặt tiếp theo, đồng thời giảm thiểu biến dạng do xử lý bề mặt. Nếu thiết kế không yêu cầu tôi và ram, có thể trực tiếp tiến hành gia công bằng bánh răng.

Công nghệ gia công răng và khía trục bánh răng

Đối với hệ thống truyền động của máy móc xây dựng, bánh răng và khớp nối là các bộ phận quan trọng để truyền công suất và mô-men xoắn, và đòi hỏi độ chính xác cao. Bánh răng thường sử dụng độ chính xác cấp 7-9. Đối với bánh răng có độ chính xác cấp 9, cả dao phay bánh răng và dao bào bánh răng đều có thể đáp ứng yêu cầu, nhưng độ chính xác gia công của dao phay bánh răng cao hơn đáng kể so với dao bào bánh răng, và hiệu suất cũng vậy; Bánh răng yêu cầu độ chính xác cấp 8 có thể được phay hoặc bào trước, sau đó gia công bằng phương pháp tạo răng; đối với bánh răng độ chính xác cao cấp 7, cần sử dụng các kỹ thuật gia công khác nhau tùy thuộc vào quy mô lô hàng. Nếu là lô hàng nhỏ hoặc sản xuất một chi tiết duy nhất, có thể gia công theo phương pháp phay (tạo rãnh), sau đó xử lý bề mặt bằng gia nhiệt cảm ứng tần số cao và tôi cứng, và cuối cùng là mài để đạt được yêu cầu về độ chính xác; nếu là gia công quy mô lớn, trước tiên phay, sau đó bào, rồi gia nhiệt cảm ứng tần số cao và tôi cứng, và cuối cùng là mài bóng. Đối với các bánh răng có yêu cầu tôi cứng, chúng cần được gia công ở mức độ chính xác cao hơn mức độ chính xác gia công yêu cầu trong bản vẽ.

Các rãnh then của trục bánh răng thường có hai loại: rãnh then hình chữ nhật và rãnh then hình trụ. Đối với các rãnh then có yêu cầu độ chính xác cao, người ta sử dụng răng cán và răng mài. Hiện nay, rãnh then hình trụ được sử dụng nhiều nhất trong lĩnh vực máy móc xây dựng, với góc ép 30°. Tuy nhiên, công nghệ gia công rãnh then trục bánh răng quy mô lớn khá phức tạp và đòi hỏi máy phay chuyên dụng; đối với gia công số lượng nhỏ, có thể sử dụng tấm chia độ và nhờ kỹ thuật viên chuyên nghiệp sử dụng máy phay để gia công.

Thảo luận về công nghệ thấm cacbon bề mặt răng hoặc công nghệ xử lý tôi bề mặt quan trọng.

Bề mặt trục bánh răng và bề mặt của các đường kính trục quan trọng thường cần được xử lý bề mặt, và các phương pháp xử lý bề mặt bao gồm tôi thấm cacbon và tôi cứng bề mặt. Mục đích của việc tôi cứng và tôi thấm cacbon là để làm cho bề mặt trục có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao hơn. Về độ bền, độ dẻo dai và độ đàn hồi, thường thì các răng then, rãnh, v.v. không cần xử lý bề mặt mà cần gia công thêm, vì vậy cần sơn phủ trước khi tôi thấm cacbon hoặc tôi cứng bề mặt. Sau khi xử lý bề mặt hoàn tất, gõ nhẹ và làm sạch. Xử lý tôi cứng cần chú ý đến ảnh hưởng của các yếu tố như kiểm soát nhiệt độ, tốc độ làm nguội, môi chất làm nguội, v.v. Sau khi tôi cứng, kiểm tra xem có bị cong vênh hoặc biến dạng không. Nếu biến dạng lớn, cần phải giảm ứng suất và đặt lại vị trí để biến dạng lại.

Phân tích quá trình mài lỗ tâm và các quy trình hoàn thiện bề mặt quan trọng khác

Sau khi xử lý bề mặt trục bánh răng, cần mài các lỗ trên cùng ở cả hai đầu, và sử dụng bề mặt đã mài làm chuẩn để mài các bề mặt ngoài quan trọng khác và các mặt đầu. Tương tự, sử dụng các lỗ trên cùng ở cả hai đầu làm chuẩn, gia công hoàn thiện các bề mặt quan trọng gần rãnh cho đến khi đáp ứng các yêu cầu của bản vẽ.

Phân tích quy trình hoàn thiện bề mặt răng

Quá trình hoàn thiện bề mặt răng cũng lấy các lỗ trên cùng ở cả hai đầu làm điểm tham chiếu, và mài bề mặt răng cùng các bộ phận khác cho đến khi đạt được yêu cầu về độ chính xác.

Nhìn chung, quy trình gia công trục bánh răng của máy móc xây dựng bao gồm: dập phôi, rèn, tôi hóa, tiện thô, tiện tinh, phay thô, phay tinh, phay, mài gờ then, tôi hoặc thấm cacbon bề mặt, mài lỗ tâm, mài bề mặt ngoài và mặt cuối quan trọng. Sản phẩm mài bề mặt ngoài quan trọng gần rãnh tiện được kiểm tra và đưa vào kho.

Sau khi tổng kết kinh nghiệm thực tiễn, quy trình và yêu cầu gia công trục bánh răng hiện tại được thể hiện như trên, nhưng với sự phát triển của ngành công nghiệp hiện đại, các quy trình và công nghệ mới liên tục xuất hiện và được ứng dụng, đồng thời các quy trình cũ cũng được cải tiến và triển khai liên tục. Công nghệ gia công cũng không ngừng thay đổi.

tóm lại

Công nghệ gia công trục bánh răng có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của trục bánh răng. Việc chuẩn bị mỗi công nghệ gia công trục bánh răng có mối quan hệ rất quan trọng với vị trí của nó trong sản phẩm, chức năng của nó và vị trí của các bộ phận liên quan. Do đó, để đảm bảo chất lượng gia công trục bánh răng, cần phải phát triển công nghệ gia công tối ưu. Dựa trên kinh nghiệm sản xuất thực tế, bài báo này phân tích cụ thể công nghệ gia công trục bánh răng. Thông qua thảo luận chi tiết về việc lựa chọn vật liệu gia công, xử lý bề mặt, xử lý nhiệt và công nghệ gia công cắt gọt trục bánh răng, bài báo tổng kết thực tiễn sản xuất để đảm bảo chất lượng gia công và gia công trục bánh răng. Công nghệ gia công tối ưu trong điều kiện hiệu quả cung cấp hỗ trợ kỹ thuật quan trọng cho việc gia công trục bánh răng, đồng thời cũng là tài liệu tham khảo tốt cho việc gia công các sản phẩm tương tự khác.