thiết kế, mô phỏng cơ cấu tiện bao hình răng cầu và chế tạo dao tiện bao hình răng cầu trên máy cnc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ****** BÁO CÁO TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG CƠ CẤU TIỆN BAO HÌNH RĂNG CẦU VÀ CHẾ TẠO DAO TIỆN BAO HÌNH RĂNG CẦU TRÊN MÁY CNC. Học Viên: Dương Đức Huy Lớp: CHK12 CTM Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy HDKH: TS. Hoàng Vị THÁI NGUYÊN - 2011 - 1 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn này là công trình do tôi tổng hợp và nghiên cứu. Trong luận văn có sử dụng một số tài liệu tham khảo nhƣ đã nêu trong phần tài liệu tham khảo đã đƣợc trích dẫn. Các kết quả kết quả tính toán, mô phỏng đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Hoàng Vị là trung thực và chƣa tng đƣợc công bố trong bấ t kỳ công trì nh nà o khá c. Tác giả Dương Đức Huy - 2 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lời cảm ơn Bằng tất cả sự kính trọng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Vị- đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Đồng thời, xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Khoa Đào tạo sau đại học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này. Xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và người thân đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Dương Đức Huy - 3 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan 1 Lời cảm ơn 2 Mục lục 3 Danh mục chữ viết tắt 7 Danh mục các hình vẽ, ảnh chụp, đồ thị 8 Phần mở đầu 11 1. Tính cấp thiết của đề tài 11 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 11 3. Mục tiêu của đề tài 12 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 12 5. Nội dung nghiên cứu và kết quả dự kiến của đề tài 12 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG VÀ CƠ CẤU RĂNG CẦU 1.1. Truyền động bánh răng 13 1.1.1. Định nghĩa cơ cấu bánh răng 13 1.1.2. Phân loại cơ cấu bánh răng 13 1.1.3. Biên dạng thân khai 14 1.2. Cơ cấu răng cầu 14 1.2.1. Cơ sở hình học của cơ cấu răng cầu 16 1.2.1.1. Sự hình thành bề mặt vành răng cầu thân khai 16 1.2.1.2. Sự hình thành răng cầu vành răng thân khai 17 1.2.2. Đặc điểm kết cấu và lắp rắp của cơ cấu răng cầu 18 - 4 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.2.3. Đặc điểm truyền động của cơ cấu răng cầu 20 1.2.4. Điều kiện ăn khớp đúng của cơ cấu răng cầu 20 1.2.5. Điều kiện truyền động liên tục của cơ cấu răng cầu 21 1.2.6. Phƣơng trình tham số biên dạng của chi tiết dẫn động 21 1.2.7. Phân tích động học cơ cấu răng cầu 26 1.2.7.1.Mô hình toán học chuyển động của cơ cấu răng cầu 26 1.2.7.2. Phân tích động học cơ cấu răng cầu 27 1.2.7.3. Phân tích động học cơ cấu đĩa răng- răng vành cầu 31 1.2.8. Kiểu truyền động hành tinh của cơ cấu răng cầu 32 1.2.9. Kết luận 35 CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP CHẾ TẠO BÁNH RĂNG 2.1. Phƣơng pháp chế tạo bánh răng 36 2.1.1. Phƣơng pháp chép hình 36 2.1.2. Phƣơng pháp bao hình 36 2.2. Phƣơng pháp chế tạo răng cầu 37 2.2.1. Đặc điểm hình học của bộ truyền 37 2.2.2. Phƣơng pháp chép hình 38 2.2.3. Phƣơng pháp bao hình 39 2.3. Tiện chép hình 39 2.4. Phay chép hình 43 2.5. Mài chép hình 47 2.6. Tiện bao hình 48 2.7. Phay và mài bao hình 48 2.8. Kết luận 49 - 5 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG CƠ CẤU TIỆN BAO HÌNH RĂNG CẦU 3.1. Thiết kế các chuyển động bao hình 50 3.1.1. Sơ đồ cấu trúc động học của tiện bao hình 50 3.1.1.1. Sơ đồ gia công 50 3.1.1.2. Thiết lập sơ đồ cấu trúc động học 51 3.1.2. Các vấn đề về dao tiện bao hình 52 3.1.3. Các vấn đề về máy 52 3.2. Mô phỏng cơ cấu tiện bao hình răng cầu 52 3.2.1. Giới thiệu về phần mềm Pro/engineer wildfire 5.0 53 3.2.2. Mô phỏng tiện bao hình răng cầu bằng phần mềm Pro/Egineer. 54 3.3. Kết luận 57 CHƢƠNG 4. THIẾT KẾ CHẾ TẠO DAO TIỆN BAO HÌNH GIA CÔNG RĂNG CẦU 4.1. Cơ sở thiết kế dao tiện bao hình 58 4.1.1. Nguyên lý hình thành biên dạng răng dao 58 4.1.2. Thanh răng cầu của vành răng cầu lõm 59 4.1.3. Thanh răng cầu của vành răng cầu lồi 59 4.1.4. Các bán kính cung tròn của thanh răng so với trục quay XX, X'X'. 60 4.1.5. Các chuyển động khi cắt răng bằng dao tiện bao hình 62 4.1.6. Profile răng dao 63 4.2. Tạo hình dao tiện bao hình 66 4.2.1. Phay thô các rãnh răng 66 4.2.2. Phay hớt lƣng rãnh răng dao 67 4.2.3. Phay hớt lƣng đỉnh răng dao tiện 67 - 6 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.2.4. Mài mặt trƣớc trên máy mài phẳng 68 4.3. Chế tạo dao tiện bao hình răng cầu 68 4.3.1. Lựa chọn phƣơng pháp và vật liệu chế tạo 68 4.3.2. Giới thiệu về máy phay CNC DMU 50 69 4.3.3. Chế tạo dao tiện bao hình răng cầu lồi 70 4.3.4. Chế tạo dao tiện bao hình răng cầu lõm 76 4.4. Kết luận 77 KẾT LUẬN CHUNG 80 Tài liệu tham khảo 81 - 7 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CNC Computer Numerical Control CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacturing CAE Computer Aided Engineering CIM Computer integrated manufacturing - 8 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP TT Hình Nội dung Trang 1 Hình 1.1. Cơ cấu bánh răng 13 2 Hình 1.2. Đƣờng thân khai của đƣờng tròn 14 3 Hình 1.3. Cơ cấu răng cầu Trallfa 15 4 Hình 1.4. Cơ cấu răng cầu vành răng thân khai 16 5 Hình 1.5. Sự hình thành bề mặt vành răng thân khai 16 6 Hình 1.6. Sự hình thành răng cầu vành răng thân khai 18 7 Hình 1.7. Sơ đồ lắp ghép cơ cấu răng cầu 19 8 Hình 1.8. Mặt nón ăn khớp của cơ cấu răng cầu 19 9 Hình 1.9. Hệ trục tọa độ của cơ cấu răng cầu thân khai 22 10 Hình 1.10 Hệ trục tọa độ của cơ cấu răng cầu 24 11 Hình 1.11. Phép quay của 2 hệ trục tọa độ quanh trục 27 12 Hình 1.12 Mối quan hệ giữa góc quay và tọa độ trên hình cầu truyền động 28 13 Hình 1.13. Hệ trục tọa độ của cơ cấu đĩa răng-răng cầu 31 14 Hình 1.14. Kiểu truyền động hành tinh của cơ cấu BR cầu 33 15 Hình 1.15. Kiểu truyền động hành tinh đơn giản 34 16 Hình 2.1. Cắt răng theo phƣơng pháp chép hình 36 17 Hình 2.2. Cắt răng theo nguyên lý bao hình 37 18 Hình 2.3. Hình thành vành răng cầu lồi 38 19 Hình 2.4. Hình thành vành răng cầu lõm 38 20 Hình 2.5. Sơ đồ gia công tiện chép hình răng cầu 40 21 Hình 2.6. Dao tiện chép hình răng cầu 40 22 Hình 2.7. Sơ đồ tính thiết kế dao tiện chép hình 41 23 Hình 2.8. Sơ đồ gia công phay chép hình răng cầu 43 24 Hình 2.9. Dao phay ngón 45 - 9 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 25 Hình 2.10. Sơ đồ hớt lăng dao phay ngón 46 26 Hình 2.11. Sơ đồ gia công mài chép hình răng cầu 47 27 Hình 2.12. Đá mài chép hình răng cầu 47 28 Hình 3.1. Sơ đồ gia công khi tiện bao hình răng cầu 50 29 Hình 3.2. Sơ đồ cấu trúc động học khi tiện bao hình răng cầu 51 30 Hình 3.3. Giao diện của phần mềm Pro/engineer wildfire 5.0 54 31 Hình 3.4. Xác định vị trí giữa phôi và dao tiện bao hình 54 32 Hình 3.5. Bắt đầu cắt 55 33 Hình 3.6. Đang cắt 55 34 Hình 3.7. Hoàn thành quá trình cắt 56 35 Hình 3.8. Kết thúc quá trình gia công 56 36 Hình 4.1. Thanh răng cầu 58 37 Hình 4.2. Chi tiết răng cầu lồi và răng cầu lõm 58 38 Hình 4.3. Thanh răng răng cầu lõm 59 39 Hình 4.4. Thanh răng sinh dao tiện răng cầu lõm 59 40 Hình 4.5. Thanh răng cầu lồi 60 41 Hình 4.6. Thanh răng sinh dao tiện răng cầu lồi 60 42 Hình 4.7. Thanh răng cầu lõm 60 43 Hình 4.8. Thanh răng cầu lồi 61 44 Hình 4.9. Các thành phần chuyển động 62 45 Hình 4.10 Dao tiện bao hình răng cầu lõm 63 46 Hình 4.11. Dao tiện bao hình răng cầu lồi 64 47 Hình 4.12. Các profile răng dao 65 48 Hình 4.13. Phay rãnh răng dao 66 49 Hình 4.14. Phay hớt lăng rãnh răng dao 67 50 Hình 4.15 Phay hớt lƣng đỉnh răng dao 67 [...]... xuất chế tạo máy của nƣớc nhà 3 Mục tiêu của đề tài - Khảo sát lý thuyết về răng cầu - Thiết kế mô phỏng cơ cấu tiện bao hình răng cầu - Chế tạo dao tiện bao hình bánh cầu 4 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng và chế tạo thử 5 Nội dung nghiên cứu và kết quả dự kiến của đề tài - Khảo sát cơ cấu răng cầu - Thiết kế mô phỏng cơ cấu tiện bao hình răng cầu - Chế tạo thử dao tiện. .. nghệ chế tạo cơ cấu răng cầu Việc phát triển hoàn thiện công nghệ chế tạo răng cầu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, đƣa ra công nghệ mới trong điều kiện sản xuất tại Việt Nam, có tính khả thi là cần thiết Vì vậy nhóm nghiên cứu tiếp tục phát triển đề tài cơ cấu răng cầu: "Thiết kế, mô phỏng cơ cấu tiện bao hình răng cầu và chế tạo dao tiện bao hình răng cầu trên máy CNC. " 2 Ý nghĩa khoa học và thực... mục tiêu chủ yếu của đề tài là thiết kế ra cơ cấu tiện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 12 - bao hình răng cầu đồng thời đƣa ra giải pháp để chế tạo dao tiện bao hình răng cầu đạt độ chính xác yêu cầu b.Ý nghĩa thực tiễn Thiết kế, chế tạo cơ cấu tiện bao hình răng cầu làm cơ sở cho việc hình thành công chế tạo răng cầu có ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên... phỏng phay dao tiện 76 59 Hình 4.24 Hình mô phỏng phay dao tiện khi hớt lƣng 76 60 Hình 4.25 Dao tiện sau khi hớt lƣng 76 61 Hình 4.26 Mô hình dao tiện bao hình răng cầu lõm 77 62 Hình 4.27 Hình ảnh mô phỏng phay dao tiện bao hình răng 77 cầu lõm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 11 - PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài Cơ cấu bánh răng đƣợc dùng rất phổ... khớp đúng của cơ cấu răng cầu Một chi tiết răng cầu đƣợc hình thành trên cơ sở một bánh răng trụ răng thẳng Hình dạng răng của bánh răng trụ răng thẳng giống nhƣ hình dạng răng ở tiết diện pháp tuyến của cơ cấu răng cầu Vì vậy, chúng ta xác định rằng bánh răng trụ răng thẳng là bánh răng tƣơng đƣơng của cơ cấu răng cầu Bằng phân tích trên, chúng ta thấy rằng cặp răng cầu tiếp xúc trên mặt cơ sở, do vậy... Cơ cấu răng lõm: Một cơ cấu răng cầu trên trục cực răng là một rãnh răng tròn xoay + Đỉnh răng cầu: Là hình cầu tạo bởi vòng tròn đỉnh răng của bề mặt răng quay 3600 xung quanh trục cực + Chân răng cầu : Là hình cầu tạo bởi vòng tròn chân răng của bề mặt răng quay 3600 quanh trục cực + Cầu chia: Là hình cầu do vòng chia của bề mặt bánh răng quay 3600 xung quanh trục cực + Cầu cơ sở: Là hình cầu do... 51 Hình 4.16 Máy phay CNC DMU 50 DECKEL MAHO 69 52 Hình 4.17 Mô hình dao tiện trong Solidwork 71 53 Hình 4.18 Mô hình dao tiện trong Pro/engineer 71 54 Hình 4.19 Các ứng dụng của phần mềm Cimatron E 72 55 Hình 4.20 Giao diện của phần mềm Cimatron E 72 56 Hình 4.21 Quá trình phay dao tiện bao hình răng cầu 75 57 Hình 4.22 Màn hình hiển thị quá trình gia công 74 58 Hình 4.23 Hình mô phỏng phay dao tiện. .. biệt cơ bản của răng cầu và bánh răng là đƣờng răng của nó Vì thế phƣơng pháp tạo hình và công nghệ chế tạo răng cầu cũng khác với bánh răng Các nghiên cứu về răng cầu là chƣa hoàn thiện, trên thế giới chƣa có các cơ cấu chuyên dùng để tiện bao hình răng cầu Chế tạo răng cầu đạt độ chính xác cao là vấn đề rất lớn mà các nhà khoa học đang quan tâm nghiên cứu Vì thế mục tiêu chủ yếu của đề tài là thiết. .. tạo hình răng cầu ta cần phải nghiên cứu cơ sở hình thành vành răng cầu thân khai 1.2.1.1 Sự hình thành bề mặt vành răng cầu thân khai Trên hình 1.5 mô tả nguyên tắc hình thành bề mặt vành răng thân khai Ở đây C là đƣờng tròn cơ sở, KK là đƣờng sinh, N và S là hai giao điểm của mặt cầu cơ sở với trục quay, KK và trục quay nằm trong mặt phẳng với đƣờng tròn cơ sở Hình 1.5.Sự hình thành bề mặt vành răng. .. yêu cầu độ chính xác động học cao nên có thể sử dụng cơ cấu này để truyền động Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 15 - Hình 1.3 Cơ cấu răng cầu Trallfa Đối với các cơ cấu yêu cầu độ chính xác động học cao thì cơ cấu này không đáp ứng đƣợc và cơ cấu răng cầu vành răng thân khai (hình 1.4) đã ra đời vào những năm 90 của thế kỷ trƣớc Cơ cấu răng cầu vành răng . là cần thiết. Vì vậy nhóm nghiên cứu tiếp tục phát triển đề tài cơ cấu răng cầu: " ;Thiết kế, mô phỏng cơ cấu tiện bao hình răng cầu và chế tạo dao tiện bao hình răng cầu trên máy CNC. ". mô phỏng và chế tạo thử 5. Nội dung nghiên cứu và kết quả dự kiến của đề tài - Khảo sát cơ cấu răng cầu - Thiết kế mô phỏng cơ cấu tiện bao hình răng cầu - Chế tạo thử dao tiện bao hình bao. TÀI: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG CƠ CẤU TIỆN BAO HÌNH RĂNG CẦU VÀ CHẾ TẠO DAO TIỆN BAO HÌNH RĂNG CẦU TRÊN MÁY CNC. Học Viên: Dương Đức Huy Lớp: CHK12 CTM Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy HDKH: