Bài giảng Dụng cụ cắt - Chương 6: Gia công ren

Chương 6: GIA CÔNG REN
(Thread machining)
NỘI DUNG
§6.1 C¸c ph­¬ng ph¸p gia c«ng ren vµ ®Æc ®iÓm
cña qu¸ trình c¾t ren
§6.2. TiÖn ren
§6.3. C¾t ren b»ng ta r« vµ bµn ren
§6.4. Gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo
§6.1 C¸c ph­¬ng ph¸p gia c«ng vµ ®Æc ®iÓm cña qu¸ trình c¾t ren
(Methods and Specifications of Thread Cutting Processes)
6.1.1. Các phương pháp gia công ren:
Có 3 nhóm PP cơ bản để gia công ren:
1- Gia công ren bằng cắt gọt
2- Gia công ren bằng mài
3- Gia công ren bằng biến dạng dẻo
Có thể phân thành các PP gia công ren cụ thể hơn như sau:
-Tiện ren: dao đơn, dao lược cắt ren; dao tiện ren bao hình
-Phay ren: dao đơn; dao nhiều đầu mối
- Cắt ren bằng tarô & bàn ren
-Cắt ren bằng đầu cắt ren
-Mài ren: đá mài ren đơn & nhiều dây ren
-Cán ren: bàn cán ren & con lăn ren
6.1.2. Đặc điểm của quá trình gia công ren:
+ Phoi c¾t rÊt máng, kÝch th­íc líp c¾t lu«n lu«n thay ®æi trong qóa trình c¾t.
+ Sè l­ìi c¾t cïng tham gia c¾t lín; tho¸t phoi khã khăn; biÕn d¹ng phoi lín . Do đó, lùc c¾t
lín.
+ ĐiÒu kiÖn t¶n nhiÖt kÐm, khã tho¸t phoi nªn dÔ kÑt phoi, dÉn ®Õn dễ gây hỏng dụng cụ gia
công ren hoÆc chi tiÕt gia c«ng.
§6.1 C¸c ph­¬ng ph¸p gia c«ng vµ ®Æc ®iÓm cña qu¸ trình c¾t ren
(Methods and Specifications of Thread Cutting Processes)
§6.2. TiÖn ren
(Threading)
6.2.1. S¬ ®å tiÖn ren: Chip moving plan for Threading
§6.2. TiÖn ren
(Threading)
6. 2. 2- KÕt cÊu dao tiÖn ren: Structure of a threading tool
1) Dao tiÖn ren tam gi¸c: Single-point threading tool


xc  11 
xc   22 tb
x d
S
tg
.
 
§6.2. TiÖn ren
(Threading)
6. 2. 2- KÕt cÊu dao tiÖn ren: Structure of a threading tool
2) Dao tiÖn ren răng l­îc: Multi-point threading tool
§6.3. C¾t ren b»ng ta r« vµ bµn ren
(Thread cutting by Taps and Dies)
6.3.1. KÕt cÊu cña ta r«: The Structure of a Tap
§6.3. C¾t ren b»ng ta r« vµ bµn ren
(Thread cutting by Taps and Dies)
6.3.1. KÕt cÊu cña ta r«: The Structure of a Tap
1) PhÇn c¾t
PhÇn c¾t lµ yÕu tè kÕt cÊu quan träng lµm nhiÖm vô t¹o phoi vµ t¹o ra hình d¸ng cña bÒ
mÆt ren. PhÇn c¾t cã d¹ng c«n, ®uêng sinh cña nã hîp víi trôc ta r« mét gãc nghiªng .
ChiÒu dµi phÇn c¾t l1 cã ¶nh h­ëng ®Õn năng suÊt c¾t, tuæi bÒn cña dao vµ ®é chÝnh
x¸c cña ren gia c«ng.
§6.3. C¾t ren b»ng ta r« vµ bµn ren
(Thread cutting by Taps and Dies)
6.3.1. KÕt cÊu cña ta r«: The Structure of a Tap
1)PhÇn c¾t
TiÕt diÖn ngang cña líp c¾t do mçi l­ìi dao t¹o ra cã d¹ng hình thang víi chiÒu dµy a' vµ chiÒu
réng b. TrÞ sè a' lµ chiÒu dµy thùc cña líp c¾t ®o theo ph­¬ng vu«ng gãc víi l­ìi c¾t: a' = a cos .
Vì gãc  nhá vµ ®Ó ®¬n gi¶n khi tÝnh to¸n, víi tar« ®­îc coi a lµ chiÒu dµy líp c¾t ®o theo ph­¬ng
vu«ng gãc víi trôc ta r«.
Khi ®ã:
Trong ®ã: t- chiÒu cao ren gia c«ng, mm; t = le.tg
z- sè l­ìi dao tham gia c¾t;
Từ hình vÏ, cã: &
Trong ®ã: le – chiÒu dµi cã hiÖu qu¶ cña phÇn c¾t, mm.
 - gãc nghiªng cña phÇn c¾t, ®é.
d0- ®­êng kÝnh ngoµi cña Tar«, mm.
de- ®­êng kÝnh lç ph«i, mm.
n – sè me c¾t cña Tar«.
S – b­íc ren, mm.
Thay vµo, ®­îc:
t
a
z

0
2.
c
e
d d
l
tg

 .el nZ
S

n
tgS
a
.

§6.3. C¾t ren b»ng ta r« vµ bµn ren
(Thread cutting by Taps and Dies)
6.3.1. KÕt cÊu cña ta r«: Structure of a Tap
2) PhÇn söa ®óng
PhÇn söa ®óng cã nhiÖm vô:
+ Söa ®óng l¹i biªn d¹ng ren (chØ cã vßng ren thø nhÊt lµm nhiÖm vô nµy).
+ ĐÞnh h­íng cho tar« khi lµm viÖc.
+ Dự trữ cho phần côn cắt khi mµi l¹i.
Sau những lÇn mµi l¹i, ®Ó b¶o ®¶m ®Þnh h­íng tèt, chiÒu dµi phÇn söa ®óng ph¶i kh«ng nhá h¬n
(0,5  1,2) lÇn ®­êng kÝnh ren gia c«ng. Đèi víi ta r« ®ai èc, chiÒu dµi nhá nhÊt cña phÇn ®Þnh
h­íng sau những lÇn mµi l¹i kh«ng ®­îc nhá h¬n 0,6 chiÒu cao ®ai èc, øng víi 0,5 lÇn ®­êng
kÝnh ren.
Khi mµi l¹i, vì gãc  nhá nªn khi mµi l¹i ®iÓm b¾t ®Çu cña phÇn söa ®óng thay ®æi lín, do ®ã
th­êng tiÕn hµnh mµi c¶ mÆt tr­íc vµ mÆt sau ®Ó tăng tuæi thä cho Tar«.
ĐÓ gi¶m ma s¸t giữa ren tar« víi bÒ mÆt ren gia c«ng, ®ång thêi ®Ó gi¶m ®é lay réng cña lç ren,
®­êng kÝnh ren cña phÇn söa ®óng ®­îc lµm nhá dÇn vÒ phÝa c¸n víi ®é c«n ng­îc tõ 0,05 
0,2mm/100mm chiÒu dµi phô thuéc vµo Tar« cã mµi hay kh«ng mµi pr«fin vµ vËt liÖu gia c«ng, t¹o
ra gãc 1.
ĐÓ b¶o ®¶m chÊt l­îng ren gia c«ng, cÇn khèng chÕ ®é ®¶o me söa ®óng chÆt chÏ h¬n so víi phÇn
c¾t. Đé ®¶o me söa ®óng kh«ng v­ît qu¸ 0,02  0,03mm ®èi víi ta r« c¸c lo¹i cã ren mµi, kh«ng
v­ît qu¸ 0,03  0,06mm ®èi víi ta r« cã ren kh«ng mµi, vµ kh«ng v­ît qu¸ 0,06  0,08mm ®èi víi
ta r« tay. Đé ®¶o lín sÏ g©y ra sù ph©n phè t¶i träng trªn c¸c me c¾t lµ kh«ng ®Òu, lç ren bÞ lay
réng hoÆc cã thÓ g©y mÎ, gÉy me c¾t.
§6.3. C¾t ren b»ng ta r« vµ bµn ren
(Thread cutting by Taps and Dies)
6.3.1. KÕt cÊu cña ta r«: Structure of a Tap
3) Sè r·nh vµ d¹ng r·nh
* Số rãnh: được chọn theo do
*Dạng r·ãnh cña ta r« ph¶i b¶o ®¶m
c¸c yªu cÇu sau:
- Đñ kh«ng gian chøa phoi nhÊt lµ ®èi
víi ta r« c¾t ren trong lç kh«ng th«ng.
- Kh¶ năng hình thµnh vµ tho¸t phoi
tèt trong qu¸ trình c¾t.
- Kh«ng xÈy ra hiÖn t­îng c¾t khi
quay ng­îc ta r«.
- Phoi kh«ng bÞ dÝnh, bÞ kÑt vµ nÐn
vµo giữa c¸c vßng ren cña ta r« vµ lç.
- Kh«ng g©y tËp trung øng suÊt khi
nhiÖt luyÖn.
- Đé bÒn cña răng.
- ChÕ t¹o ®¬n gi¶n.
Th­êng sö dông ba d¹ng r·nh sau:
§6.3. C¾t ren b»ng ta r« vµ bµn ren
(Thread cutting by Taps and Dies)
6.3.1. KÕt cÊu cña ta r«: Structure of a Tap
4) H­íng nghiªng cña r·nh:
Tar« th­êng ®­îc chÕ t¹o cã r·nh phoi th¼ng. ĐÓ tho¸t phoi tèt, r·nh phoi trªn phÇn
c¾t ®­îc lµm nghiªng so víi trôc mét gãc . Th­êng lÊy:  = 5o  6o
Chú ý: Hướng nghiêng của rãnh phoi phụ thuộc vào ta rô ren lỗ thông hay không thông &
ren trái hoặc ren phải.
§6.3. C¾t ren b»ng ta r« vµ bµn ren
(Thread cutting by Taps and Dies)
6.3.2. Dung sai cña ta r«: Tolerance of a Tap
§6.4. Gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo
(Thread machining by rolling)
6.4.1. ĐÆc ®iÓm cña qu¸ trình c¸n ren: Specifications of the process
C¸n ren lµ ph­¬ng ph¸p gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo ë nhiÖt ®é th­êng. Ph­¬ng
ph¸p nµy cho năng suÊt cao, chÊt l­îng ren tèt vµ tiÕt kiÖm vËt liÖu, th­êng ®­îc sö
dông ë d¹ng s¶n xuÊt hµng lo¹t lín vµ hµng khèi.
Trong thùc tÕ th­êng dïng phæ biÕn hai ph­¬ng ph¸p c¸n ren b»ng bµn c¸n ph¼ng vµ
c¸n ren b»ng con lăn c¸n.
C¸n ren b»ng bµn c¸n ph¼ng cho năng suÊt cao (100  120 chi tiÕt/phót) nh­ng ®é
chÝnh x¸c gia c«ng thÊp vµ chØ c¸n ren ®­îc trªn chi tiÕt cã ®­êng kÝnh tõ 3 24mm.
C¸n ren b»ng con lăn c¸n cho ®é chÝnh x¸c cao (cÊp 6  7) vµ ®é nh½n bÒ mÆt gia
c«ng cao (cÊp 7  9). Con lăn c¸n b¶o ®¶m g¸ l¾p vµ ®iÒu chØnh ®Õn kÝch th­íc ren
cÇn c¸n rÊt ®¬n gi¶n. C¸c con lăn c¸n lµm viÖc víi lực cán nhá sinh ra trong qu¸
trình c¸n. Do ®ã, cho phÐp c¸n ®­îc ren trªn c¸c chi tiÕt rçng hay cã thµnh máng
còng nh­ trªn c¸c chi tiÕt cã ®é cøng ®Õn HRC40).
§6.4. Gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo
(Thread machining by rolling)
6.4.1.ĐÆc ®iÓm cña qu¸ trình c¸n ren: Specifications of the rolling process
§6.4. Gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo
(Thread machining by rolling)
6.4.2. Dông cô c¸n ren: The tools for rolling
1) Bµn c¸n ren ph¼ng: Flat thread-rolling Die
Bµn c¸n ren ph¼ng lµ mét bé gåm hai khèi ph¼ng cã c¸c ®­êng ren tr¶i trªn mÆt ph¼ng. Mét
bµn ren di ®éng ®­îc kÑp trªn bµn xe dao di chuyÓn däc. Cßn bµn ren kia cè ®Þnh. Hai bµn
c¸n ®­îc g¸ song song víi nhau, b­íc ren trªn hai bµn c¸n lÖch nhau mét l­îng 0,5*S so víi
mÆt chuÈn.
Ren trªn hai bµn c¸n ®­îc chÕ t¹o víi cïng mét gãc nghiªng nh­ng h­íng ren ng­îc nhau.
Ph«i ®­îc ®Æt vµo giữa hai bµn c¸n vµ vu«ng gãc víi mÆt chuÈn cña bµn c¸n.
KÕt cÊu bµn c¸n ren bao gåm phÇn c«n c¸n l1, phÇn söa ®óng l2 vµ phÇn tho¸t l3.
§6.4. Gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo
(Thread machining by rolling)
6.4.2. Dông cô c¸n ren: The tools for rolling
1) Bµn c¸n ren ph¼ng: Flat thread-rolling Die
PhÇn c«n c¸n l1: Th­êng dïng mét trong hai d¹ng sau ®Ó t¹o thµnh pr«fin ren
- PhÇn c«n c¸n ng¾n l1 =  dtb . PhÇn c«n c¸n ng¾n chØ chÕ t¹o cho bµn c¸n ren cè ®Þnh,
®­îc hình thµnh sau khi mµi ®Ønh ren theo gãc . Cßn ë bµn c¸n ren di ®éng kh«ng cã phÇn
c«n c¸n ng¾n. Bµn c¸n ren cã phÇn c«n c¸n ng¾n th­êng dïng ®Ó c¸n ren cã b­íc ren S 
1mm vµ ®é chÝnh x¸c ren thÊp.
- PhÇn c«n c¸n dµi l1 = (3  4) dtb: Đ­îc chÕ t¹o trªn c¶ hai bµn c¸n cè ®Þnh vµ di ®éng.
Nã ®­îc hình thµnh do mµi pr«fin ren mét gãc  .
Trong đó:
h - chiÒu cao ren. h = 0,6946.S
de - ®­êng kÝnh ngoµi cña ren gia công, mm.
dz max - ®­êng kÝnh ph«i lín nhÊt, mm.
l1 - chiÒu dµi phÇn c«n c¸n, mm.
1
max
2
2
l
ddh
tg ze


§6.4. Gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo
(Thread machining by rolling)
6.4.2. Dông cô c¸n ren: The tools for rolling
1) Bµn c¸n ren ph¼ng: Flat thread-rolling Die
+PhÇn söa ®óng l2: Lµm nhiÖm vô söa ®óng kÝch th­íc vµ ®é chÝnh x¸c cña ren gia c«ng.
ChiÒu dµi phÇn söa ®óng th­êng lÊy b»ng: l2 = ( 2  3)  dtb
+ PhÇn tho¸t l3: Dïng ®Ó ®Èy chi tiÕt tho¸t ra khái bµn c¸n vµ ®¶m b¶o cho chi tiÕt kh«ng bÞ
kÐo ng­îc trong hµnh trình ch¹y lïi cña bµn c¸n di déng, ngoµi ra cã thÓ thay phÇn c«n
c¸n khi phÇn nµy bÞ mßn. ChiÒu dµi phÇn tho¸t l3 = l1 = (3- 4)dtb hoÆc cã thÓ lÊy l3 =
0.5dtb khi hình trình cña m¸y cán kh«ng cho phÐp.
+ ChiÒu dµi bµn c¸n: - Bµn c¸n cè ®Þnh L = (5-8).dtb.
- Bµn c¸n di ®éng lÊy dµi h¬n bµn cè ®Þnh (15-25)mm.
+ ChiÒu réng bµn c¸n ren: B = 2lp + (2  3)S
lP - chiÒu dµi phæ biÕn nhÊt cña ren chi tiÕt, mm. S - b­íc ren,mm.
+ ChiÒu dµy bµn c¸n ren T: Đ­îc chän phô thuéc vµo ®é bÒn c¬ häc vµ kh¶ năng phôc håi
bµn c¸n ren khi mßn. Th­êng lÊy: T = 25  50mm.
§6.4. Gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo
(Thread machining by rolling)
6.4.2. Dông cô c¸n ren: The tools for rolling
2) Con lăn ren: Thread rolling die
ĐiÒu kiÖn c¬ b¶n ®Ó nhËn ®­îc ®é chÝnh x¸c 
cña ren gia c«ng lµ c¸c gãc n©ng ren cña 
con lăn vµ cu¶ chi tiÕt ph¶i b»ng nhau.
Muèn thÕ, cÇn ph¶i chÕ t¹o con lăn cã 
nhiÒu ®Çu mèi ren. ĐiÒu ®ã xuÊt ph¸t tõ c¸c hÖ
thøc sau:
Trong ®ã: d, Sd, Dtb - gãc n©ng, b­íc ren, ®­êng kÝnh trung bình ren con lăn.
, S, dtb - gãc n©ng, b­íc ren, ®­êng kÝnh trung bình ren chi tiÕt.
Vì : d =  nªn:  
Vì i - sè ®Çu mèi ren cña con lăn, ph¶i lµ mét sè nguyªn. Khi tÝnh to¸n, i cã thÓ lµ mét sè
lÎ, ph¶i quy trßn vÒ sè nguyªn nhá h¬n vµ gÇn nhÊt vãi sè lç cña ®Üa chia, dïng ®Ó mµi ren
nhiÒu ®Çu mèi cña con lăn trªn m¸y mµi ren.
tb
d
d D
S
tg
.
 
tbd
S
tg
.
 
tbtb
d
d
S
D
S
.. 
 tbtb
d
tb didS
S
D .. 
§6.4. Gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo
(Thread machining by rolling)
6.4.2. Dông cô c¸n ren: The tools for rolling
2) Con lăn ren: Thread rolling die
Chú ý:
ĐÓ dù trữ mßn vµ mµi l¹i ren trong qu¸ trình sö dông, trªn b¶n vÏ chÕ t¹o con
lăn ren, kh«ng ghi Dtb mµ ghi hai kÝch th­íc ®­êng kÝnh ren trung bình cña con lăn
míi vµ con lăn ®· mßn. NghÜa lµ:
Dtb míi = Dtbtt + m
Dtb mßn = Dtbtt - m
Trong ®ã:
Dtbtt - ®­êng kÝnh trung bình tÝnh to¸n cña ren con lăn, mm.
m - l­îng dù trữ mßn. Th­êng lÊy: m = 0,0175 Dtbtt.
Đ­êng kÝnh ngoµi cña con lăn ren b»ng: D = Dtb + 2h'
Trong dã:
h' - chiÒu cao ®Çu ren con lăn, mm.
C¸c kÝch th­íc ®­êng kÝnh lç con lăn ren vµ r·nh then ®­îc chän theo ®­ßng
kÝnh trôc chÝnh cña m¸y c¸n ren. Dung sai lç theo H6. ChiÒu réng con lăn ren ph¶i
lín h¬n chiÒu dµi chi tiÕt gia c«ng kho¶ng (2  3) S.
Sai lÖch cña Dtb vµ D cã thÓ chän theo IT 9, nh­ng ®èi víi c¸c con lăn trong
mét bé kh«ng qu¸ 0,05mm.Th­êng lÊy tõ 0,03  0,05 mm.
§6.4. Gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo
(Thread machining by rolling)
6.4.3. Cán ren bằng con lăn ren: thread machining by rolling die
1) C¸n ren b»ng ch¹y dao h­íng kÝnh:
Con lăn di ®éng 2 tiÕn vµo ph«i 3 vµ con lăn cè ®Þnh 1.
C¸c con lăn quay theo cïng mét chiÒu víi
tèc ®é vßng b»ng nhau vµ lµm cho
ph«i quay kh«ng tr­ît. Ph«i ®­îc ®Æt
trªn th­íc tú 4 vµ tú mÆt ®Çu vµo cữ 5.
ĐÓ tr¸nh cho ph«i kh«ng bÞ hÊt lªn
khái con lăn c¸n, t©m cña ph«i so víi
®­êng t©m cña c¸c con lăn c¸n ph¶i
thấp h¬n 0,1  0,3mm ®èi víi bu l«ng
vµ 0,2  0,6 mm ®èi víi ta r«.
ĐÓ cho c¸c ®­êng ren cña hai con lăn
trïng víi ren ®­îc c¸n, c¸c con lăn
ph¶i ®Æt lÖch nhau 0,5S.
§6.4. Gia c«ng ren b»ng biÕn d¹ng dÎo
(Thread machining by rolling)
6.4.3. Cán ren bằng con lăn ren: thread machining by rolling die
2) C¸n ren b»ng ch¹y dao tiÕp tuyÕn:
C¸n ren b»ng ch¹y dao tiÕp tuyÕn ®­îc thùc hiÖn khi ®Æt ph«i 3 vµo giữa hai con lăn c¸n 1
vµ 2 quay
víi vËn tèc dµi V1  V2. Hai con lăn 1 vµ 2 quay cïng chiÒu nhau.
Cã hai ph­¬ng ph¸p thùc hiÖn:
- Hai con lăn cã cïng ®­êng kÝnh (Dtb1= Dtb2) quay víi
sè vßng quay kh¸c nhau (n1 n2).
- Hai con lăn cã ®­êng kÝnh kh¸c nhau (Dtb1 Dtb2)
quay víi sè vßng quay b»ng nhau (n1 = n2).
C¶ hai ph­¬ng ph¸p trªn ®Òu dÉn tíi V1 V2.
Theo s¬ ®å trªn, nªn lÊy V1 > V2. Khi ®ã, ph«i ®­îc kÐo
vµo giữa hai con lăn c¸n vµ b¾t ®Çu quay ®ång thêi di
chuyÓn xuèng víi tèc ®é b»ng mét nöa hiÖu sè
tèc ®é dµi cña hai con lăn. Ren sÏ ®­îc c¸n xong
sau khi ph«i ®i qua hai con lăn c¸n.
Một vài câu hỏi phần chương 6
dtb
L=const
n1 (V1) n2 (V2)
3
1 2