Nghiên cứu gia công chi tiết có vùng khuất dao trên máy CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        HOÀNG XUÂN LÃM NGHIÊN CỨU GIA CÔNG CHI TIẾT CÓ VÙNG KHUẤT DAO TRÊN MÁY CNC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá Nông - lâm nghiệp Mã số : 60 52 14 Người hướng dẫn khoa học: 1.PGS TS. PHAN CHÍ CHÍNH 2.TS. LÊ THƯỢNG HIỀN HÀ NỘI – 10/2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hoàng Xuân Lãm Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, xin trân trọng cảm ơn Viện ñào tạo Sau ñại học, Khoa Cơ ñiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin ñược tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến TS Phan Chí Chính trường ðại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, TS Lê Thượng Hiền Trường ðại học ðiện lực Hà Nội, thầy là người ñã trực tiếp hướng dẫn tận tình, chỉ bảo tôi hoàn thành bản luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo của Khoa Cơ ñiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, các thầy giáo, cô giáo Trường ðại Học Bách khoa Hà Nội, Trường ðại học ðiện lực Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm Trường Cao ñẳng nghề Việt Nam-Hàn Quốc ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình làm thí nghiệm và lấy số liệu cho luận văn của mình. Tôi chân thành cảm ơn Trường ðại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh, nơi tôi ñang công tác, ñã tạo mọi ñiều kiện tốt nhất có thể ñể tôi hoàn thành khóa học này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn ñến gia ñình tôi, người thân, bạn bè, ñồng nghiệp…họ là nguồn ñộng lực và là nguồn ñộng viên giúp tôi hoàn thành khóa học và luận văn này. Trong quá trình thực hiện ñề tài chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận ñược ý kiến ñóng góp của các thầy, cô giáo và các bạn ñồng nghiệp. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iii Hoàng Xuân Lãm MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục hình vi Danh mục viết tắt ix PHẦN MỞ ðẦU 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI 1 2. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1 2.1. Mục tiêu ñề tài 1 2.2. Nội dung nghiên cứu 1 3. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ðỀ TÀI. 2 3.1. Cơ sở khoa học: 2 3.2. Tính thực tiễn: 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC 3 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM 3 1.1.1. Lịch sử phát triển của CAD/CAM. 5 1.1.2. ðịnh nghĩa các công cụ CAD/CAM 6 1.2. TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ ðIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC) 14 1.2.1. Lịch sự phát triển của máy CNC: 15 1.2.2. ðặc trưng cơ bản của máy CNC: 16 1.2.3. Mô hình khái quát của một máy CNC 18 1.2.4. Các phương pháp ñiều khiển 21 1.2.5. Hệ trục tọa ñộ trên máy CNC 23 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iv KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 26 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ðẶC TRƯNG CỦA CÁC CHI TIẾT CÓ VÙNG KHUẤT DAO 27 2.1. KHÁI NIỆM VÙNG KHUẤT DAO 27 2.2. CÁC CHI TIẾT CÓ VÙNG KHUẤT DAO ðIỂN HÌNH 27 2.2.1. Giới thiệu chung về khớp ñẳng tốc Rzeppa 29 2.2.2. Nguyên lý hoạt ñộng 33 2.3. XÂY DỰNGMÔ HÌNH 3D BẰNG PHẦN MỀM CÔNG NGHIỆP 36 2.3.1. Vỏ cầu 40 2.3.2. Lõi cầu 41 2.3.3. Vòng cách 42 2.3.4. Bi lăn 43 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2. 44 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CÓ VÙNG KHUẤT DAO 45 3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ 45 3.1.1. Nghiên cứu của Jesse Song về sự biến thiên ứng suất Hertz do sai số chế tạo 45 3.1.2. Thiết kế và lập bản vẽ chi tiết 54 3.2. Các phương án công nghệ khi gia công 59 3.2.1. Trung tâm gia công 60 3.2.2. Phương án gá ñặt phôi 62 3.2.3. Dụng cụ cắt 66 3.2.4. Phương pháp gia công 67 3.3. Gia công cho khớp cầu Reppza 73 3.3.1. Gia công lõi cầu 73 3.3.2. Gia công vòng cách 76 3.3.3. Gia công vỏ cầu 77 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 80 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… v CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH CNC 81 4.1. Chọn chế ñộ cắt 81 4.1.1. Chiều sâu cắt t 81 4.1.2. Lượng chạy dao 81 4.1.3. Tốc ñộ cắt V 82 4.2. Lựa chọn và thiết lập chương trình gia công trên máy CNC 83 4.2.1. Phương pháp lập trình 83 4.2.2. Lựa chọn phần mềm CAD/CAM 84 4.2.3. Lập chương trình gia công chi tiết trên máy CNC 86 4.3. Gia công chi tiết khớp Reppza 92 4.3.1. Máy gia công 93 4.3.2. Gia công vỏ cầu trên máy 5 trục. 110 4.3.3. kết nối với máy CNC 118 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4. 119 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 121 1.KẾT LUẬN 121 2.KIẾN NGHỊ 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vi MỤC LỤC HÌNH Hình 1.1. Hệ thống CAD/CAM 4 Hình 1.2. Sơ ñồ phát triển của hệ thống CAD/CAM 6 Hình 1.3. Sơ ñồ ứng dụng trong hệ CAD 7 Hình 1.4.Sơ ñồ ứng dụng trong hệ CAM 9 Hình 1.5. Mô hình công cụ CAD/CAM 11 Hình 1.6. Mối quan hệ CAD/CAM 11 Hình 1.7.Chức năng CAD/CAM trong chu kỳ sản xuất 13 Hình 1.8. Mô hình khái quát của một máy CNC 19 Hình 1.9. Các phương pháp ñiều khiển 21 Hình 1.10. ðiều khiển 2D và 2.5D 22 Hình 1.11. ðiều khiển 3D 23 Hình 1.12. ðiều khiển 4D 23 Hình 1.14. Hệ trục tọa ñộ 24 Hình 2.1. Một số khớp ñẳng tốc thông dụng 28 Hình2.2. Khớp ñẳng tốc Rzeppa 30 Hình 2.3. Sơ ñồ lắp ráp của khớp ñẳng tốc 31 Hình 2.4. Sơ ñồ vị trí của khớp ñẳng tốc 32 Hình 2.5. Một số khớp ñặng tốc thông dụng 32 Hình 2.6. Lược ñồ nguyên lý ñối xứng gương 33 Hình 2.7. Lược ñồ nguyên lý khớp Rzeppa 35 Hình 2.8. Nguyên lý ñối xứng gương của khớp Rzeppa 36 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vii Hình 2.9. Mô hình khớp ñẳng tốc Rzeppa 40 Hình 2.10 : Vỏ cầu ngoài của khớp ñẳng tốc Rzeppa 41 Hình 2.11. Lõi cầu khớp ñẳng tốc Rzeppa 42 Hình 2.12. Vòng cách 43 Hình 2.13. Bi lăn 43 Hình 3.1. Khe hở lắp ghép trên khớp ñẳng tốc 46 Hình 3.2. Nguyên lý cấu tạo của khớp RZEPPA 47 Hình 3.3. Lõi cầu lý tưởng 48 Hình 3.4. Lõi cầu có sai số 48 Hình 3.5. Biểu ñồ mô tả ứng suất Hertz trên rãnh số 1 và 2 50 Hình 3.6 Biểu ñồ mô tả ứng suất Hertz trên rãnh số 3 và 4 50 Hình 3.7. Biểu ñồ mô tả ứng suất Hertz trên rãnh số 5 và 6 51 Hình 3.8. ñồ thị biểu diễn sai số về lỗi khoảng cách 53 Hình 3.9. Bản vẽ chi tiết vỏ cầu. 55 Hình 3.10. Bản vẽ chi tiết vòng cách 56 Hình 3.11. Bản vẽ chi tiết lỏi cầu 58 Hình 3.12. Gá nghiêng chi tiết 64 Hình 3.13. Gá thẳng chi tiết. 65 Hình 3.14. Kiểu chạy dao contour 73 Hình 3.15. Sơ ñồ bố trí các bề mặt chính lõi cầu 74 Hình 3.16. Sơ ñồ nguyên công I lõi cầu 75 Hình 3.17. Sơ ñồ nguyên công II lõi cầu 76 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… viii Hình 3.18. Sơ ñồ bố trí các bề mặt chính vòng cách 76 Hình 3.19. Sơ ñồ nguyên công gia công vòng cách 77 Hình 3.20. Sơ ñồ bố trí các bề mặt chính vỏ cầu 78 Hình 3.21. Sơ ñồ nguyên công III gia công vỏ cầu 79 Hình 4.1. Sơ ñồ nhập chương trình vào máy 88 Hình 4.2. Các dạng mã lệnh 89 Hình 4.3. Mẫu chương trình 91 Hình 4.4. Cú pháp của chương trình 92 Hình 4.5. Dao phay cầu 94 Hình 4.6. Bảng thông số dao phay 94 Hình 4.7. Chi tiết vỏ khớp cầu 95 Hình 4.8. Chọn máy gia công 96 Hình 4.9. Thiết lập phôi 96 Hình 4.10. Chọn kiểu phay và dao phay 97 Hình 4.11. Thiết lập ñường chạy dao 99 Hình 4.12. Chọn kiểu chạy dao surface finish contour 100 Hình 4.13. Chọn giới hạn bề mặt phay 100 Hình 4.14. Chọn dao phay 100 Hình 4.15. Thiết lập chế ñộ cắt 101 Hình 4.16. Mô phỏng ñường chạy dao 101 Hình 4.17. Chọn kiểu chạy dao 102 Hình 4.18. Chọn bề mặt gia công 103 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ix Hình 4.19. Giới hạn vùng gia công 103 Hình 4.20. Chọn dao gia phay 103 Hình 4.21. Thiết lập thông số cắt 104 Hình 4.23. Mô phỏng gia công hốc cầu 105 Hình 4.24. Mô phỏng gia công rãnh trượt 105 Hình 4.25. Mô phỏng máy gia công 106 Hình 4.26 Xuất chương trình NC 107 Hình 4.27. Mô phỏng gia công cầu bằng phần mềm cimcoedit 109 Hình 4.28. Mô phỏng gia công 6 rãnh bằng phần mềm cimcoedit 110 Hình 4.29. Biện dạng ñường chạy dao 110 Hình 4.30. Chọn dao cắt 111 Hình 4.31. Chọn bề mặt gia công 112 Hình 4.32. Thiết lập kiểm soát dao 112 Hình 4.33.Kết quả mô phỏng ñường chạy dao 113 Hình 4.34.Chọn kiểu phay 113 Hình 4.35.Thiêt lập ñường chạy dao 114 Hình 4.36.Mô phỏng ñường chạy dao 115 Hình 4.37.Mô phỏng ñường chạy dao 115 Hình 4.38. Mẫu gia công thí nghiệm 119 [...]... ngh gia công trên máy CNC Trong th c t s n xu t và ng d ng các chi ti t máy hàng ngày ta thư ng g p nh ng chi ti t r t ñơn gian ch c n gia công trên máy v n năng thông thư ng, nhưng cũng có nh ng chi ti t khi ñưa công ngh gia công trên máy CNC cũng g p nhi u khó khăn, ñ c bi t là nh ng chi ti t có vùng khu t dao Chính vì l ñó: ð tài Nghiên c u gia công chi ti t có vùng khu t dao trên máy CNC nh m giúp... phương án công nghê gia công các chi ti t có vùng khu t dao có hi u qu 2 M C TIÊU VÀ N I DUNG NGHIÊN C U 2.1 M c tiêu ñ tài ð tài nh m nghiên c u khai thác các phương án công ngh ñ gia công các chi ti t có vùng khu t dao trên máy CNC khác nhau mà ngư i s n xu t có th t l a ch n cho mình phương án h p lý và gi m giá thành s n ph m 2.2 N i dung nghiên c u - V lý thuy t: Xây d ng mô hình ñư ng ch y dao và... chính c a máy CNC, chi u dương là chi u làm tăng kho ng cách gi a dao và chi ti t gia công Chi u dương cùng chi u kim ñ ng h (nhìn t g c t a ñ ) - Tr c X tương ng chuy n ñ ng t nh ti n l n nh t c a máy CNC Ví d trên máy phay là chuy n ñ ng ch y dao d c, trên máy ti n là chuy n ñ ng ch y dao ngang Chi u dương là chi u làm tăng kho ng cách gi a dao và chi ti t - Tr c Y hình thành v i hai tr c trên trong... CimcoEdit ñ ch nh s a chương trình NC giúp gi m th i gian gia công trên máy CNC 3 CƠ S 3.1 KHOA H C VÀ TÍNH TH C TI N C A ð TÀI Cơ s khoa h c: Áp d ng chương trình ch y dao khi gia công chi ti t có vùng khu t dao như m t cong hình c u hay bán c u trên máy CNC 3 tr c và 5 tr c 3.2 Tính th c ti n: Áp d ng gia công chi ti t kh p c u Rzeppa trên máy CNC 2 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th... trong su t quá trình gia công làm ñi m ưu vi t tuy t ñ i c a máy CNC Máy CNC v i h th ng ñi u khi n khép kín có kh năng gia công ñư c nh ng chi ti t chính xác c v hình dáng và kích thư c Nh ng ñ c ñi m này thu n ti n cho vi c l p l n, gi m kh năng t n th t phôi li u m c th p nh t 1.2.2.5 Gia công biên d ng ph c t p Máy CNC là máy duy nh t có th gia công chính xác và nhanh các chi ti t có hình dáng ph c... Ví d trên máy phay chính là chuy n ñ ng ch y dao ngang c a bàn máy, trên máy ti n không có tr c này H tr c t a ñ c a máy CNC ñư c ñ t vào các lo i chu n có b n sau: M (Machine Point): Chu n máy Máy s ño lư ng t v trí này ñ n v trí khác khi làm vi c Không th thay ñ i R (Reference Point): Chu n quy chi u c a máy, dùng ñ ñóng kín không gian làm vi c c a máy Không th thay ñ i T (Tool Offset): Chu n dao. .. i gian ki m tra vì máy CNC s n xu t chi ti t ch t lư ng ñ ng nh t - CNC có th thay ñ i nhanh chóng t vi c gia công chi ti t này sang lo i khác v i th i gian chu n b th p nh t Tuy nhiên máy CNC không ph i không có nh ng h n ch - S ñ u tư ban ñ u cao: Như c ñi m l n nh t trong vi c s d ng máy CNC là ti n v n ñ u tư ban d u cao cùng v i chi phí l p ñ t - Yêu c u b o dư ng cao: Máy CNC là thi t b k thu... nh B t c lúc nào cũng có th s n xu t nhanh chóng nhũng chi ti t ñã có chương trình Vì th không c n ph i s n xu t chi ti t d tr , mà ch gi l y chương trình c a chi ti t ñó Máy CNC gia công ñư c nh ng chi ti t nh , v a, ph n ng m t cách linh ho t khi nhi m v công ngh thay ñ i và ñi u quan tr ng nh t là trong vi c l p trình gia công có th th c hi n ngoài máy, trong các văn phòng có s h tr c a k thu t... quá trình gia công trên các máy CNC là ñ m b o cho các máy có tính v n năng cao ði u ñó cho phép gia công nhi u lo i chi ti t, phù h p v i d ng s n xu t hàng lo t nh và hàng lo t v a, mà 14 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t ………………………… trên 70% s n ph m c a ngành ch t o máy ñư c ch t o trong ñi u ki n ñó Máy công c ñi u khi n b ng chương trình s vi t t t là máy NC (Numerical... nguyên công ða s máy CNC có th th c hi n s lư ng l n các nguyên công khác nhau mà không c n thay ñ i v trí gá ñ t c a chi ti t T kh năng t p trung các nguyên công, các máy CNC ñã ñư c phát tri n thành trung tâm gia công CNC 1.2.2.4 Tính năng chính xác, ñ m b o ch t lư ng cao Gi m ñư c hư h ng do sai s c a con ngư i, ñ ng th i gi m ñư c cư ng ñ chú ý c a con ngư i khi làm vi c Có kh năng gia công chính . ñưa công nghệ gia công trên máy CNC cũng gặp nhiều khó khăn, ñặc biết là những chi tiết có vùng khuất dao. Chính vì lẽ ñó: ðề tài Nghiên cứu gia công chi tiết có vùng khuất dao trên máy CNC . chương trình gia công chi tiết trên máy CNC 86 4.3. Gia công chi tiết khớp Reppza 92 4.3.1. Máy gia công 93 4.3.2. Gia công vỏ cầu trên máy 5 trục. 110 4.3.3. kết nối với máy CNC 118 KẾT. án công nghê gia công các chi tiết có vùng khuất dao có hiểu quả. 2. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu ñề tài ðề tài nhằm nghiên cứu khai thác các phương án công nghệ ñể gia công