Gia công Bánh răng Độ chính xác Cao: Công nghệ Vát mép

"Không vát mép, tay nghề thợ mộc chưa trọn vẹn." Tục ngữ thợ mộc này không chỉ phản ánh trí tuệ nghề thủ công truyền thống mà còn gây tiếng vang sâu sắc trong sản xuất hiện đại. Vát mép, ban đầu là thuật ngữ trong ngành mộc, đã phát triển thành một quy trình then chốt trong sản xuất công nghiệp ngày nay, đặc biệt trong chế tạo bánh răng độ chính xác cao.

I. Vát Mép Là Gì?

Trong thuật ngữ công nghiệp hiện đại, vát mép đề cập đến quá trình làm nghiêng nhẹ hoặc bo tròn các góc vuông ngoài hay trong của chi tiết gia công. Mục đích cốt lõi của nó gồm hai khía cạnh: thứ nhất, loại bỏ các điểm tập trung ứng suất; thứ hai, ngăn ngừa các cạnh sắc gây xước cho người vận hành trong quá trình lắp đặt và sử dụng. Ngoài yếu tố an toàn chức năng, các cạnh được bo tròn cũng nâng cao tính thẩm mỹ của chi tiết, mang lại vẻ ngoài thân thiện và tinh tế hơn.
Việc phân biệt giữa vát mép và làm tròn góc là rất quan trọng: mặc dù cả hai đều liên quan đến việc làm tròn, nhưng vát mép tập trung vào các cạnh của chi tiết gia công, trong khi làm tròn góc lại chú trọng vào các góc. Trong ứng dụng thực tế, các góc chưa được làm tròn tiềm ẩn nguy cơ gây chấn thương cho người dùng cao hơn so với các cạnh chưa được vát.

II. Vát Mép Biên Dạng Răng Bánh Răng: Phân Loại & Các Loại

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, yêu cầu về tính thẩm mỹ và hiệu suất của bánh răng ngày càng khắt khe, điều này đã đưa công nghệ vát mép vào tầm chú ý đối với việc kiểm soát độ chính xác.

1. Các Nhóm Cơ Bản Của Vát Mép Biên Dạng Răng Bánh Răng

Vát mép biên dạng răng bánh răng chủ yếu được chia thành ba loại dựa trên vị trí:

Vát Mép Đầu Răng: Vát mép được áp dụng tại đầu răng bánh răng.
Vát Mép Mặt Đầu Răng: Vát mép được thực hiện trên mặt đầu của răng bánh răng.
Vát Mép Biên Dạng Răng: Vát mép dọc theo biên dạng làm việc của răng (nội dung chính của bài viết này).

2. Phân Loại Kỹ Thuật Vát Mép Biên Dạng Răng

Việc vát mép biên dạng răng thường được phân thành ba loại kỹ thuật, tiếp tục được phân biệt theo ứng dụng một phía hoặc hai phía:

Loại Kỹ thuật Đặc điểm Một Phía Đặc điểm Hai Phía
Vát mép hình côn (kết thúc tại chân răng bị cắt lõm) Vát mép không đối xứng; không có vát mép góc lượn chân răng. Vát mép đối xứng ở cả hai phía; không có vát mép góc lượn chân răng.
Vát mép hình côn (kết thúc tại góc lượn chân răng đầy đủ) Vát mép không đối xứng; vát mép góc lượn chân răng một phần. Vát mép không đối xứng ở cả hai phía; vát mép góc lượn chân răng một phần.
Vát mép đồng đều (kết thúc tại góc lượn chân răng đầy đủ) Vát mép đối xứng; vát mép góc lượn chân răng đồng đều. Vát mép đối xứng ở cả hai phía; vát mép góc lượn chân răng đồng đều.

III. Các Phương Pháp Gia Công Phổ Biến cho Việc Vát Mép Biên Dạng Răng

Có nhiều quy trình khác nhau có thể sử dụng để vát mép biên dạng răng, mỗi phương pháp có nguyên lý, ưu điểm và hạn chế riêng biệt.

A. Vát mép bằng mài

Nguyên lý: Sử dụng trục xoay và bánh mài nổi để loại bỏ ba via và các cạnh sắc từ biên dạng răng.
Hạn chế: Kích thước vát mép thay đổi do các yếu tố như đường kính bánh mài, góc nghiêng, module và số răng. Thường gây hư hại mặt chân răng và tạo ra các cạnh vát thô ráp.
Ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp truyền thống như điện gió và xe thương mại cho các bánh răng module lớn.

B. Vát mép bằng ép chảy

Nguyên lý: Sử dụng hai đĩa ép định hình có các "răng xoắn" phù hợp ăn khớp với bánh răng. Chuyển động quay ăn khớp tốc độ cao "cắt" đi các ba via và cạnh sắc còn lại sau khi xọc răng.
Hạn chế: Ép cứng tạo ra các gờ nhỏ trên bề mặt răng (cản trở quá trình mài/đánh bóng tiếp theo), yêu cầu thêm dụng cụ cạo để kiểm soát phần nhô ở mặt đầu, tạo ra các cạnh thô, làm tăng thời gian chu kỳ gia công và không hiệu quả đối với bánh răng đĩa xếp chồng.

C. Quy trình xọc-rãnh vát-xọc

Nguyên lý: Trong quá trình xọc răng, một lượng dư gia công nhỏ được giữ lại. Sau khi dao xọc rút ra, các dụng cụ ép và cạo sẽ xử lý vát mép, tiếp theo là một lần xọc răng cuối cùng để đạt độ chính xác.
Hạn chế: Việc tích hợp dụng cụ vào máy xọc răng làm tăng thời gian chu kỳ; thiết lập dụng cụ phức tạp, đồng thời kế thừa những hạn chế của phương pháp vát mép bằng ép.

D. Vát mép bằng phay 1 (Dao phay vát mép hướng kính)

Ưu điểm:

Phù hợp với các phôi trục và các phôi có biên dạng gây cản trở.
Có thể tích hợp linh hoạt với máy xọc răng hoặc sử dụng như một thiết bị độc lập.
Được áp dụng rộng rãi trên thị trường.

E. Vát mép bằng phay 2 (Tích hợp vào máy xọc răng)

Tình trạng hiện tại: Một số thương hiệu máy xọc răng (ví dụ: Gleason) cung cấp các mẫu có chức năng vát mép đầu răng tích hợp (dùng dao tiện mặt đầu hoặc dao xọc vát mép).
Ưu điểm: Kết hợp xọc răng và vát mép trong một bước; loại bỏ nguy cơ hư hại do kẹp lại bằng tay.
Hạn chế: Chi phí thiết bị cao (các dao xọc vát mép tùy chỉnh rất đắt); chỉ áp dụng được cho bánh răng đĩa (phát sinh vấn đề cản trở với bánh răng trục).

IV. Lựa chọn quy trình vát mép

Việc lựa chọn quy trình vát mép phụ thuộc vào tình huống ứng dụng của bánh răng và cần được xác định thông qua trao đổi kỹ lưỡng với khách hàng:

Khuyến nghị cho Trục bánh răng năng lượng mới: Ưu tiên phay vát mép vì công nghệ và thiết bị cho quy trình này đã hoàn thiện.
Kích thước vát mép: Thông thường từ 0,3–0,8 mm đối với vát mép biên dạng răng.
Góc vát mép: Hợp tác với bộ phận thiết kế để xác định góc phù hợp dựa trên loại động cơ truyền động (trục song song hoặc đồng trục), các giá trị phổ biến như 150°±10° và 125°±10°.

V. Lợi ích của việc vát mép

Tăng cường an toàn: Giảm nguy cơ chấn thương trong quá trình xử lý và gia công.
Cải thiện thẩm mỹ: Nâng cao vẻ ngoài tổng thể của bánh răng, từ đó tăng sự hài lòng của khách hàng.
Giảm ứng suất: Làm giảm tập trung ứng suất tại các đầu răng sắc sau nhiệt luyện.
Ngăn ngừa hư hỏng: Giảm nguy cơ vỡ răng do va chạm trong quá trình nhiệt luyện và các công đoạn tiếp theo.
Bảo Quản Chất Lượng: Ngăn ngừa hiện tượng oxy hóa và mất carbon ở đầu răng trong quá trình thấm carbon.
Tối Ưu Hiệu Suất: Giảm nguy cơ vỡ và mẻ đầu răng khi chỉ một phần chiều rộng răng được ăn khớp.
Hỗ Trợ Lắp Ráp: Kích thước và góc vát mép phù hợp giúp đơn giản hóa việc lắp ráp bánh răng.

Vi. kết luận

Mặc dù đã chứng minh được lợi ích, quá trình vát mép vẫn chưa được đánh giá đúng mức tại một số nơi trong ngành công nghiệp chế tạo bánh răng trong nước, nơi mà một số nhà sản xuất ưu tiên chức năng hơn quy trình quan trọng này. Tuy nhiên, khi công nghệ ô tô phát triển và yêu cầu về chất lượng ngày càng cao, việc vát mép đã trở thành bước không thể thiếu trong sản xuất bánh răng chính xác cao. Việc áp dụng và hoàn thiện các quy trình vát mép là yếu tố thiết yếu để nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường.
Trong lĩnh vực truyền động, những bánh răng nhỏ góp phần thúc đẩy những đổi mới lớn — và việc vát mép cẩn thận chính là nền tảng cho độ chính xác đó.