tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật NÂNG CAO độ CHÍNH xác BIÊN DẠNG BÁNH RĂNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP bù SAI số TRÊM máy cắt dây DK7732

Máy được sử dụng rộng rãi trong công nghiệpnhư máy đo, đồng hồ đo, điện gia dụng, cơ khí, xe ô tô, công nghiệpnhẹ...Trong lĩnh vực cơ khí, máy cắt dây DK7732 thích hợp gia côngcác loại k

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN 2011

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:

PGS TS NGUYỄN ĐĂNG HÒE

Phản biện 1: GS TS TRẦN VĂN ĐỊCH

Đại học Bách khoa Hà nội

Phản biện 2: TS HOÀNG VỊ

Đại học Kỹ thật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên

Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn họp tại: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐHTN Ngày 08 tháng 12 năm 2011

2

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài.

Một trong những thành tựu quan trọng nhất của tiến bộ khoahọc kĩ thuật là tự động hóa sản xuất Phương thức cao của tự độnghóa sản xuất là sản xuất tích hợp có sự hỗ trợ của máy tính (dâychuyền mềm) Trong hệ thống sản xuất tích hợp thì máy điều khiển

số CNC (Computer Numerical Control) đóng một vai trò rất quantrọng Sử dụng máy công cụ điều khiển số (CNC) cho phép giảmkhối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và hiệuquả kinh tế, tăng năng suất, đồng thời rút ngắn được chu kỳ sảnxuất Chính vì vậy hiện nay, nước ta và các nước trên thế giới đã vàđang ứng dụng rộng rãi các máy điều khiển số (CNC) Hiện nay, máy cắt dây điều khiển số DK7732 được dùng kháphổ biến ở Việt Nam Máy được sử dụng rộng rãi trong công nghiệpnhư máy đo, đồng hồ đo, điện gia dụng, cơ khí, xe ô tô, công nghiệpnhẹ Trong lĩnh vực cơ khí, máy cắt dây DK7732 thích hợp gia côngcác loại khuôn mẫu có độ chính xác cao, độ cứng cao, độ rai cao, cáclinh kiện có hình thái phức tạp và các bản mẫu…

2 Ý nghĩa khoa học và Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.

Ý nghĩa khoa học.

Nâng cao độ chính xác gia công trên các trung tâm gia công

là một trong những nhiệm vụ quan trọng của ngành cơ khí, nó luônđược quan tâm, lưu ý ở mọi lúc, mọi nơi Mặt khác, trong thực tế sản

3

xuất hiện nay thì vấn đề bù sai số trên các các trung tâm gia công vẫn

là nội dung mới và khó khăn Do đó, hướng nghiên cứu xây dựngchương trình bù sai số trên trung tâm gia công nhằm nâng cao độchính xác gia công là một công việc cần thiết và mang ý nghĩa khoahọc

Ý nghĩa thực tiễn.

Đề tài mang tính ứng dụng cao, phục vụ trực tiếp chochương trình đào tạo, chuyển giao công nghệ của nhà trường và đặcbiệt là ứng dụng vào thực tế sản xuất, gia công các chi tiết với độchính xác gia công cao

4 Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn.Trước hết phân tích các nguyên nhân gây sai số trên máy cắt dâyDK7732, sau đó thiết kế hệ thống thí nghiệm bù sai số chế tạo bánhrăng trụ răng thẳng theo lý thuyết tối ưu hoá thực nghiệm kết hợpphương pháp bề mặt chỉ tiêu RSM

4

5 Bố cục của luận văn

Luận văn được trình bày trong 4 chương với những nội dung

cụ thể như sau :

Chương I Tổng quan về máy cắt dây

Nội dung của chương nhằm giới thiệu về những xu hướng bùsai số trên máy cắt dây ở trong nước và ngoài nước Hướng nghiêncứu bù sai số cho máy cắt dây mà tác giả chọn thực hiện đề tài

Chương II Các phương pháp đánh giá sai số bánh răng

và phương pháp khắc phục sai số khi gia công bánh răng trụ răng thẳng trên máy cắt dây DK7732.

Chương III Kết quả thí nghiệm và thảo luận

Chương IV Kết luận

5

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮT DÂY

1.1 Tổng quan về gia công tia lửa điện.

1.2 Máy cắt dây DK7732

1.2.1 Thông số kỹ thuật chính của máy cắt dây.

1.1.2 Đặc điểm của máy cắt dây DK7732.

1.3 Những xu hướng nghiên cứu gần đây về bù sai số cho máy CNC

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SAI SỐ BÁNH RĂNG VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC SAI SỐ KHI GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG TRÊN MÁY CẮT

DÂY DK7732

2.1 Các phương pháp đánh giá sai số khi gia công bánh răng 2.2 Phương pháp khắc phục sai số khi gia công bánh răng trụ răng thẳng trên máy cắt dây DK7732

2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác gia công khi gia công trên máy cắt dây DK7732.

2.2.2.Phương pháp khắc phục sai số.

2.3.Thiết kế thí nghiệm bù sai số.

2.3.1 cơ sở tiến hành thí nghiệm:

2.3.2 Nội dung chính của phương pháp bề mặt chỉ tiêu ( RSM) 2.3 3Thiết kế hệ thống thí nghiệm.

2.3.3.1 Hệ thống thí nghiệm.

6

a) Sơ đồ quy trình bù sai số.

b Máy, dây, chi tiết gia công.

7

yêu cầu kĩ thuật

- Tôi cải thiện đạt 1822 HRC

8

c Thiết bị đo: máy đo tọa độ 3 chiều CMM Mitutoyota – C544.

Hình 2.24 Máy đo toạ độ 3 chiều

2.3 3 2 Thiết kế thí nghiệm

a)Thiết kế thí nghiệm sàng lọc(sơ bộ).

Bảng 2.1 Các xác lập biến thí nghiệm của độ chính xác bước răng

9

Bảng 2.3 Các thông số thí nghiệm CCD của độ chính xác bước răng

Bảng2.4 Các thông số thí nghiệm CCD của độ chính xác

khoảng pháp tuyến chung Biến

Lượng bù X

0.07586

0.08 0.09 0.1 0.10414Lượng bù Y 0.0117 0.02 0.04 0.06 0.0683

2.4 Kết luận chương II

Trong thực tế, bánh răng thường được gia công bằng máychuyên dùng, tuy nhiên với những bánh răng có modul lớn, việc giacông trên các máy gia công thường khó khăn Với mong muốn mở

10

rộng khả năng công nghệ của máy cắt dây DK7732 có tại xưởngtrường tác giả đã lựa chọn chế tạo bánh răng có modul m

= 10 và nâng cao độ chính xác biên dạng thực tế khi gia công trênmáy cắt dây

Nội dung của chương phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độchính xác biên dạng của bánh răng và đưa ra phương pháp giải quyếtbài toán nâng cao độ chính xác chi tiết thông qua các thí nghiệmtheo phương pháp bề mặt chỉ tiêu RSM

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN

A KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC SAI SỐ BƯỚCRĂNG

11

12

Bảng3.3 Kết quả đo sai số bước răng theo các bước sơ bộ.

Bảng 3.5 Kết quả đo bánh răng theo các bước xuống dốc

T’ 31.481 31.5001 31.485 31.4501 31.4601 31.4401 31.41 31.4201 31.4301 31.4280

Bước răngsau giacông

T 0.0871 0.1001 0.0850 0.0501 0.0601

0.0401 0.0100 0.0201 0.0301 0.0280

Giá trị saisố

Bảng 3.9 Kết quả đo bánh răng theo thí nghiệm CCD

14

Kết quả phân tích hồi quy bậc 2 quan hệ vào ra của số liệu thu được

Hình 3.6 Đồ thị contuor miền cực trị

c, Tối ưu hóa.

Để xác định thông số tối ưu cho các xác lập đầu vào đượcxác định nhờ chức năng Response Optimazer của phần mềm thínghiệm

Qua hình ta có thể xác lập tối ưu hóa sai số bước răng hợp lítương ứng với lượng bù ti, lượng bù te Nhờ chức năng ResponseOptimazer ta có thể điều chỉnh lượng bù trong một khoảng giá trị đểđạt được sai số mong muốn bằng cách dịch chuyển đường lượng bù

ti, te trong chức năng của Minitab

17

Bảng 3.11 Giá trị lượng bù và sai số trong miền tối ưu

Giá trị sai s ố Bước răng

18

Hình a

19

Hình b Hình c

Hình 3.7 (a, b,c) Tối ưu hóa sai số bước răng.

B KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC SAI SỐ KHOẢNG PHÁP TUYẾN CHUNG

3.1 Thí nghiệm sàng lọc.

a Thí nghiệm khảo sát:

20

21

N650 X615.7208 Y251.9925N660 G3 X616.4061 Y249.0942 I7.5696 J.2598N670 X617.2806 Y247.8456 I4.0872 J1.932N680 X618.2393 Y247.1527 I2.6173 J2.6115N690 X619.2699 Y246.8274 I1.5381 J3.0777N700 G2 X620.1053 Y246.6992 I-12.8526 J-86.5509N710 X620.9395 Y246.563 I-13.688 J-86.4227N720 G3 X622.0201 Y246.5539 I.5689 J3.3933N730 X623.146 Y246.9166 I-.5562 J3.6552N740 X624.3635 Y247.8339 I-2.0725 J4.0177N750 X625.911 Y250.3785 I-5.5713 J5.1308N760 G1 X627.8546 Y254.1909

N770 X628.1354 Y254.7551N780 G2 X628.773 Y255.9211 I23.3225 J-11.9955N790 X629.5952 Y257.2592 I26.8055 J-15.5491N800 X630.6208 Y258.7531 I29.9783 J-19.4809N810 X631.8673 Y260.3853 I32.8116 J-23.7678

22

N850 G2 X643.7348 Y263.7531 I-30.6316 J-105.649N860 G1 X644.1823 Y261.0314

N870 G2 X644.4993 Y258.5143 I-49.4772 J-7.5083N880 X644.6703 Y256.2253 I-45.0536 J-4.5174N890 X644.7194 Y254.1722 I-40.4664 J-1.9955N900 X644.671 Y252.3607 I-35.7519 J.049N910 X644.5497 Y250.7949 I-30.947 J1.6106N920 X644.3802 Y249.4769 I-26.0886 J2.686N930 G1 X644.2757 Y248.8554

N940 X643.6072 Y244.6287N950 G3 X643.3634 Y241.6604 I7.2794 J-2.0921N960 G40 G1 X643.2641 Y241.6488

N970 M50N980 M30

%

23

*) Chương trình NC ứng với giá trị ∆x = 0.01;∆y = 0.2

Trong đó X’, Y’ là các giá trị mới trong chương trình NC, X, Y là các giá trị theo bản vẽ chi tiết.Trong chương trình NC các giá trị mới X’, Y’ được mặc định theo X, Y.

N590 X613.1482 Y263.3501 I-41.4526 18.2187

N600 X613.8294 Y261.4126 I-37.8691 14.4027

N610 X614.3432 Y259.6749 I-34.0172 11.0013

N620 X614.7116 Y258.1482 I-29.9301 8.0314

N630 X614.9577 Y256.8423 I-25.6417 5.5073

J-N640 G1 X615.0504 Y256.2189N650 X615.7208 Y251.9925N660 G3 X616.4061 Y249.0942 I7.5696 J.2598

N670 X617.2806 Y247.8456 I4.0872 J1.932N680 X618.2393 Y247.1527 I2.6173 J2.6115N690 X619.2699 Y246.8274 I1.5381 J3.0777N700 G2 X620.1053 Y246.6992 I-12.8526 J-86.5509

27

N730 X623.146 Y246.9166 I-.5562 J3.6552N740 X624.3635 Y247.8339 I-2.0725 J4.0177N750 X625.911 Y250.3785 I-5.5713 J5.1308N760 G1 X627.8546 Y254.1909

N770 X628.1354 Y254.7551N780 G2 X628.773 Y255.9211 I23.3225 J-11.9955

N790 X629.5952 Y257.2592 I26.8055 15.5491

N800 X630.6208 Y258.7531 I29.9783 19.4809

N810 X631.8673 Y260.3853 I32.8116 23.7678

N820 X633.3511 Y262.1366 I35.2777 28.3853

J-N830 X635.087 Y263.9866 I37.3506 J-33.3062N840 G1 X637.0489 Y265.9255

N850 G2 X643.7448Y263.9531I-30.6316 105.649

J-N860 G1 X644.2523Y261.2514

28

J-N880 X644.8103Y256.4853I-45.0536 J-4.5174N890 X644.9394Y254.4422I-40.4664 J-1.9955N900 X644.921Y252.6507I-35.7519 J.049N910 X644.8297Y251.0949I-30.947 J1.6106N920 X644.6802Y249.7869I-26.0886 J2.686N930 G1 X644.5957Y249.1754

N940 X643.9972Y244.9787

N950 G3 X643.3734 Y241 8604 I7.2794 2.0921

J-N960 G40 G1 X643.2641 Y241.6488N970 M50

N980 M30

%29

Các chương trình NC theo các bước thí nghiệm tiếp theo được trình bày trong phụ lục 1 Sau khi tiến

hành thí nghiệm và đo trên máy CMM ta thu được kết quả sau:

b Chương trình gia công theo các bước xuống dốc

Chương trình NC tương ứng với x = 0.02, y = 0.18

N770 X628.1354 Y254.7551N780 G2 X628.773 Y255.9211 I23.3225 J-11.9955

N790 X629.5952 Y257.2592 I26.8055 15.5491

N800 X630.6208 Y258.7531 I29.9783 19.4809

N810 X631.8673 Y260.3853 I32.8116 23.7678

N820 X633.3511 Y262.1366 I35.2777 28.3853

N830 X635.087 Y263.9866 I37.3506 33.3062

J-N840 G1 X637.0489 Y265.9255

N850 G2 X643.7548Y263.9331I-30.6316 105.649

J-N860 G1 X644.2623Y261.2314N870 G2 X644.6393Y258.7343I-49.4772 J-7.5083

N890 X644.9494Y254.4222I-40.4664 1.9955

J-N900 X644.9310Y252.6307I-35.7519 J.049N910 X644.8397Y251.0749I-30.947 J1.6106N920 X644.6902Y249.7669I-26.0886 J2.686N930 G1 X644.6057Y249.1554

N940 X644.0072Y244.9587

N950 G3 X643.3834 Y241.8404 I7.2794 2.0921

J-N960 G40 G1 X643.2641 Y241.6488N970 M50

N980 M30

%

N460 X597.1138 Y251.9925 I-6.8842 J3.1581N470 G1 X597.7842 Y256.2189

N480 X597.877 Y256.8423

N490 G2 X598.123 Y258.1482 I25.8877 4.2014

J-N500 X598.4915 Y259.6749 I30.2985 J-6.5047N510 X599.0052 Y261.4126 I34.531 J-9.2636N520 X599.6864 Y263.3501 I38.5504 J-12.4652N530 X600.5564 Y265.4742 I42.3225 J-16.0946N540 X601.6356 Y267.7701 I45.8147 J-20.1341N550 G1 X602.9023 Y270.2203

N560 G2 X609.9323 I3.515 J-109.9438

N570 G1 X611.199 Y267.7701

N580 G2 X612.2783 Y265.4742 I-44.7355 22.43

N590 X613.1482 Y263.3501 I-41.4526 18.2187

N600 X613.8294 Y261.4126 I-37.8691 14.4027

N610 X614.3432 Y259.6749 I-34.0172 11.0013

J-N620 X614.7116 Y258.1482 I-29.9301 J-8.0314N630 X614.9577 Y256.8423 I-25.6417 J-5.5073N640 G1 X615.0504 Y256.2189

L 0.16 0.095 0.15 0.085 0.08 0.06 0.035 0.01 0.02 0.075 Giá trị sai số

Bảng 3.16 Kết quả đo bánh răng theo các bước xuống dốc

b Kết quả.

*)Chương trình gia công thí nghiệm CCD

Chương trình NC theo giá trị lượng bù x, y khảo sát xung quanh điểm tâm x = 0.09, y = 0.04

1 X1’= X1 + ∆x Y1’ = Y1 + ∆y

2 X2’= X 2+ ∆x +0.06 Y2’= Y 2+ ∆y + 0.02

3 X3’= X 3+ ∆x + 0.12 Y3’ = Y3 + ∆y + 0.04

4 X4’ = X 4+ ∆x + 0.13 Y4’ = Y4+ ∆y + 0.06

5 X5’= X 5+ ∆x + 0.21 Y5’ = Y5 + ∆y + 0.07

6 X6’ = X 6+ ∆x + 0.24 Y6’ = Y6+ ∆y + 0.09

7 X7’= X 7+ ∆x + 0.27 Y7’ = Y7 + ∆y + 0.1

8 X8’ = X8 + ∆x + 0.29 Y8’ = Y 8+ ∆y + 0.11

9 X9’ = X9+ ∆x + 0.31 Y9’ = Y9 + ∆y + 0.12

10 X10’ = X10 + ∆x + 0.38 Y10’ = Y10 + ∆y + 0.15

Hình 3 12 Đồ thị sai số phụ khoảng pháp tuyến chung thuộc vào

lượng bù X, lượng bù Y

Vùng thông số đầu vào cho ra cực trị có thể quan sát trực quan nhờ

đồ thị Contour sau

38

Hình 3 13 Đồ thi contour miền cực trị

d, Tối ưu hóa.

39

Hình a

40

Hình b

41

Hính c

Hình 3.14 Tối ưu hóa sai số khoảng pháp tuyến chung

C KẾT LUẬN CHƯƠNG III.

Với mục đích nâng cao độ chính xác của bánh răng khi khảo sát trên máy cắt dây DK7732 Nội dung của chương trình bày các kết quả đã đạt được Việc thiết kế thí nghiệm áp dụng lý thuyết tối ưu hoá thực nghiệm nhờ kỹ thuật thiết kế thí nghiệm bề mặt chỉ tiêu (RSM) Kết quả cho thấy xác lập được vùng tối ưu của giá trị lượng bù theo (ti, te) đạt được sai số bước răng và giá trị lượng bù theo trục X, Y để đạt được sai số khoảng pháp tuyến chung là phù hợp nhất

Bảng 3.11 Giá trị lượng bù và sai số trong miền tối ưu

42

Đánh giá : Sai số thực tế sau khi gia công theo lượng bù tối ưu đo được tuy có cao hơn so với thí nghiệm, có thể do nhiều nguyên nhân như sai số phép đo, do một số yếu tố ngẫu nhiên trong quá trình gia công Tuy nhiên kết quả này khẳng định độ chính xác của chi tiết đã được nâng cao và quá trình thiết kế thí nghiệm là hoàn toàn hợp lý Kết quả trên đã được kiểm nghiệm thực tế trên sản phẩm gia công

Chương IV : KẾT LUẬN

43

Trên cơ sở ứng dụng công nghệ CAD/CAM, máy đo tọa độ 3 chiều CMM – C544, máy cắt dây DK7732 Tác giả đã chọn đề tài

‘Bù sai số biên dạng bánh răng trên máy cắt dây DK7732 và kết hợp với phần mềm thiết kế Minitab Với mong muốn mở rộng khả năng công nghệ và nâng cao độ chính xác của máy CNC hiện có tại đơn vị công tác Dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, Sau 6 tháng thực hiện đến nay luận văn đã hoàn thành và đạt được những kết quả chính sau đây :

 Nghiên cứu khai thác, sử dụng tính năng công nghệ của máy

đo toạ độ 3 chiều CMM – C544 tại trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên

 Nghiên cứu cải tiến và nâng cao độ chính xác hiện có của máy cắt dây DK7732 tại trường Cao đẳng Công Nghiệp Cẩm Phả

 Nâng cao độ chính xác bước răng và khoảng pháp tuyến chung của bánh răng Cụ thể bánh răng khi gia công theo lượng bù tối ưu độ chính xác đo được ở trong khoảng 0.01-0.02 (mm)

 Ứng dụng phương pháp thiết kế thí nghiệm (áp dụng lý thuyết tối ưu hoá thực nghiệm) theo bề mặt chỉ tiêu RSM

(Response Surface Methodology)

 Ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong gia công cơ khí

44

Tuy được sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy hướng dẫn và sự giúp đỡ của nhiều đơn vị và các bạn đồng nghiệp cộng với sự nỗ lực của bản thân nhưng trong khoảng thời gian có hạn luận văn không tránh khỏi có nhiều sai sót Cụ thể là chỉ tập trung vào việc thiết kế thực nghiệm chưa đi sâu nghiên cứu các phương pháp bù sai số, chưa đưa ra thuật toán và chương trình bù sai số cụ thể và chiến lược bù sai số tổng quát

Trong tương lai tác giả dự định phát triển luận văn theo hướng

Nghiên cứu cải tiến thuật toán của máy CMM- C544

Xây dựng chương trình bù sai số tự động trên máy cắt dây DK7732

Ứng dụng phương pháp tái tạo ngược trong bù sai số

Vì vậy, tác giả mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn có khả năng ứng dụng vào thực tế nhiều hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

45