Mài răng Gleason và gọt răng Kinberg

Khi số răng, mô đun đàn hồi, góc áp lực, góc xoắn và bán kính đầu cắt giống nhau, thì độ bền của răng có đường cong hình cung của răng Gleason và răng có đường cong hình cycloid của răng Kinberg là như nhau. Lý do là như sau:

1). Các phương pháp tính toán độ bền đều giống nhau: Gleason và Kinberg đã phát triển các phương pháp tính toán độ bền riêng cho bánh răng côn xoắn và đã biên soạn phần mềm phân tích thiết kế bánh răng tương ứng. Nhưng tất cả đều sử dụng công thức Hertz để tính toán ứng suất tiếp xúc của bề mặt răng; sử dụng phương pháp tiếp tuyến 30 độ để tìm tiết diện nguy hiểm, đặt tải trọng tác dụng lên đỉnh răng để tính toán ứng suất uốn chân răng, và sử dụng bánh răng trụ tương đương của tiết diện điểm giữa bề mặt răng để tính toán gần đúng độ bền tiếp xúc bề mặt răng, độ bền uốn cao của răng và khả năng chống dính bề mặt răng của bánh răng côn xoắn.

2). Hệ thống răng Gleason truyền thống tính toán các thông số phôi bánh răng theo môđun mặt cuối của đầu lớn, chẳng hạn như chiều cao đỉnh răng, chiều cao chân răng và chiều cao răng làm việc, trong khi Kinberg tính toán phôi bánh răng theo môđun bình thường của điểm giữa. Tiêu chuẩn thiết kế bánh răng Agma mới nhất thống nhất phương pháp thiết kế phôi bánh răng côn xoắn, và các thông số phôi bánh răng được thiết kế theo môđun bình thường của điểm giữa răng bánh răng. Do đó, đối với các bánh răng côn xoắn có cùng các thông số cơ bản (chẳng hạn như: số răng, môđun bình thường điểm giữa, góc xoắn điểm giữa, góc ép bình thường), bất kể loại thiết kế răng nào được sử dụng, kích thước mặt cắt bình thường điểm giữa về cơ bản là giống nhau; và các thông số của bánh răng trụ tương đương tại mặt cắt giữa là nhất quán (các thông số của bánh răng trụ tương đương chỉ liên quan đến số răng, góc bước răng, góc áp lực bình thường, góc xoắn giữa và đường kính vòng tròn bước răng tại điểm giữa của bánh răng), do đó các thông số hình dạng răng được sử dụng trong kiểm tra độ bền của hai hệ răng về cơ bản là giống nhau.

3). Khi các thông số cơ bản của bánh răng giống nhau, do hạn chế về chiều rộng của rãnh đáy răng, bán kính góc của đầu dụng cụ nhỏ hơn so với thiết kế bánh răng Gleason. Do đó, bán kính của cung dư ở chân răng tương đối nhỏ. Theo phân tích bánh răng và kinh nghiệm thực tiễn, việc sử dụng bán kính cung của mũi dụng cụ lớn hơn có thể làm tăng bán kính của cung dư ở chân răng và tăng cường khả năng chống uốn của bánh răng.

Do việc gia công chính xác bánh răng côn xoắn Kinberg chỉ có thể thực hiện bằng cách cạo bỏ bề mặt răng cứng, trong khi bánh răng côn cung tròn Gleason có thể được gia công bằng phương pháp mài nhiệt sau gia công, giúp tạo ra bề mặt chóp chân răng và bề mặt chuyển tiếp chân răng. Độ nhẵn mịn cao giữa các bề mặt răng làm giảm khả năng tập trung ứng suất trên bánh răng, giảm độ nhám bề mặt răng (có thể đạt Ra≦0,6µm) và cải thiện độ chính xác chia độ của bánh răng (có thể đạt độ chính xác cấp GB3∽5). Bằng cách này, khả năng chịu tải của bánh răng và khả năng chống dính của bề mặt răng được tăng cường.

4). Loại bánh răng côn xoắn có răng hình đường cong gần như hình đường cong thân khai mà Klingenberg áp dụng từ những ngày đầu có độ nhạy thấp đối với sai số lắp đặt cặp bánh răng và biến dạng của hộp số vì đường răng theo hướng chiều dài răng là hình đường cong thân khai. Do lý do sản xuất, hệ thống răng này chỉ được sử dụng trong một số lĩnh vực đặc biệt. Mặc dù đường răng của Klingenberg hiện nay là một đường cong epicycloid kéo dài, và đường răng của hệ thống răng Gleason là một cung tròn, nhưng vẫn luôn có một điểm trên hai đường răng này thỏa mãn điều kiện của đường răng hình đường cong thân khai. Theo Gerry Sen, đối với bánh răng côn xoắn có đường răng hình cung, điểm trên đường răng thỏa mãn điều kiện đường cong thân khai nằm gần đầu lớn của răng, do đó độ nhạy của bánh răng đối với sai số lắp đặt và biến dạng tải trọng rất thấp. Dựa trên dữ liệu kỹ thuật của công ty Sen, đối với bánh răng côn xoắn có đường răng hình cung, có thể gia công bằng cách chọn đầu cắt có đường kính nhỏ hơn, sao cho điểm trên đường răng thỏa mãn điều kiện đường cong thân khai nằm ở điểm giữa và đầu lớn của bề mặt răng. Điều này đảm bảo bánh răng có khả năng chống lại sai số lắp đặt và biến dạng hộp tương đương với bánh răng Kling Berger. Vì bán kính của đầu cắt để gia công bánh răng côn hình cung Gleason có chiều cao bằng nhau nhỏ hơn so với bán kính dùng để gia công bánh răng côn có cùng thông số, nên điểm thỏa mãn điều kiện đường cong thân khai có thể được đảm bảo nằm giữa điểm giữa và đầu lớn của bề mặt răng. Đồng thời, độ bền và hiệu suất của bánh răng được cải thiện.

5). Trước đây, một số người cho rằng hệ thống răng Gleason của bộ chỉnh nha mô-đun lớn kém hơn hệ thống răng Kinberg, chủ yếu là vì những lý do sau:

①. Các bánh răng Klingenberg được mài nhẵn sau khi xử lý nhiệt, nhưng các răng co ngót được gia công bằng bánh răng Gleason thì không được hoàn thiện sau khi xử lý nhiệt, và độ chính xác không tốt bằng loại trước.

②. Bán kính đầu cắt dùng để gia công răng co ngót lớn hơn bán kính đầu cắt dùng cho răng Kinberg, và độ bền của bánh răng kém hơn; tuy nhiên, bán kính đầu cắt dùng cho răng hình cung tròn nhỏ hơn bán kính đầu cắt dùng để gia công răng co ngót, tương tự như bán kính đầu cắt dùng cho răng Kinberg. Bán kính đầu cắt được chế tạo là tương đương nhau.

③. Gleason thường khuyến nghị sử dụng bánh răng có mô đun nhỏ và số răng lớn khi đường kính bánh răng giống nhau, trong khi bánh răng mô đun lớn Klingenberg sử dụng mô đun lớn và số răng nhỏ, và độ bền uốn của bánh răng chủ yếu phụ thuộc vào mô đun, do đó độ bền uốn của bánh răng Klingenberg lớn hơn so với Gleason.

Hiện nay, thiết kế bánh răng về cơ bản áp dụng phương pháp của Kleinberg, ngoại trừ việc đường răng được thay đổi từ đường cong epicycloid kéo dài thành đường cong hình cung, và răng được mài sau khi xử lý nhiệt.