Tạp chí Đại học Công nghiệp NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT – BÁNH VÍT TRÊN MÁY CNC Trần Xuân Tùy* Hồ Thanh Hoàng** TÓM TẮT Bài báo trình bày phương pháp tính toán, thiết kế gia công truyền trục vít-bánh vít máy CNC Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor 2010 để thiết kế truyền trục vít - bánh vít Từ liệu thiết kế thực việc lập trình mô gia công truyền phần mềm Mastercam X5 Sau xuất chương trình gia công dạng mã M, G Code sang máy CNC để thực gia công truyền trục vít - bánh vít máy CNC RESEARCH DESIGN AND MACHINING THE WORM WHEEL ON THE CNC MACHINE SUMMARY The article present the calculation, design and machined technique the worm wheel on the CNC machine Using the Autodesk Inventor 2010 software to design the worm wheel From the above design data, programming and illustrating by the Mastercam X5 software Finally, export the machined program under the M, G code to CNC machine to machined the worm wheel ĐẶT VẤN ĐỀ Bộ truyền trục vít - bánh vít loại truyền động sử dụng rộng rãi máy móc thiết bị nói chung Loại truyền thường chế tạo máy chuyên dùng Ở Việt Nam chưa có nhà máy chuyên sản xuất hộp giảm tốc mà hộp giảm tốc chủ yếu nhập từ nước Tuy nhiên, hư hỏng phải thay hộp giảm tốc, tốn (đặc biệt hộp giảm tốc có kích thước lớn) Để đáp ứng nhu cầu phụ tùng thay truyền hộp giảm tốc nói chung truyền trục vít bánh vít nói riêng việc nghiên cứu chế tạo đơn máy CNC cần thiết * NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Giới thiệu truyền trục vít bánh vít Bộ truyền trục vít - bánh vít, gọi tắt truyền trục vít, xếp vào loại truyền động - vít, kết hợp truyền bánh vít Bộ truyền trục vít thường dùng để truyền chuyển động công suất hai trục vuông góc với không gian, chéo góc hai trục thường 90o, hình Bộ truyền trục vít - bánh vít có phận chính: Trục vít dẫn 1, có đường kính d1, trục vít thường làm liền trục với trục dẫn I, quay với số vòng quay n1, công suất truyền động P1, mô men xoắn trục T1 Bánh vít bị dẫn 2, có đường kính d2, lắp trục bị dẫn II, quay với số vòng quay n2, công suất truyền động P2, mô men xoắn trục T2 PGS.TS Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng GV Trường Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh Cơ sở Quảng Ngãi ** 11 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo truyền… Hình Bộ truyền trục vít-bánh vít a- Bộ truyền trục vít; b- Hộp giảm tốc trục vít - bánh vít 2.2 Tính toán thông số truyền trục vít Hộp giảm tốc trục vít - bánh vít với số liệu cần thiết kế sau: Công suất P2 = 5kW, số vòng quay bánh vít n2 = 33,7 vòng/phút, số vòng quay trục vít n1 = 915 vòng/phút Bộ truyền quay chiều, tải trọng thay đổi không đáng kể a) b) Hình Các thông số hình học truyền trục vít a- Trục vít Archimede; b- Kích thước truyền trục vít Chọn số mối ren trục vít Z1 = Z n 915 Tỷ số truyền: u = = = = 27,15 Z1 n2 33,7 Ta tính số bánh vít Z2 = u.Z1 = 27,15.1 = 27,15 Để không xảy tượng cắt chân [3] Z2 > Zmin = 26 (răng) nên chọn Z2 = 28 (răng) Khoảng cách trục chọn theo tiêu chuẩn [4],[5]: aw = 63 Theo tiêu chuẩn để thỏa mãn 12 điều kiện: 0,22 ≤ q/Z2 ≤ 0,4 [5] chọn hệ số đường kính q =10 2.aw 2.63 Mô đun: m = = = 3,32 , theo ( z2 + q ) (28 + 10) tiêu chuẩn [4] chọn m = 3,15 mm Tính kích thước truyền theo bảng Tạp chí Đại học Công nghiệp Bảng Thông số hình học Đường kính vòng tròn chia Đường kính vòng tròn đỉnh Đường kính vòng tròn chân ren Góc nâng ren vít Bước ren trục vít Công thức tính toán TRỤC VÍT d1= q.m = 10.3,15 = 31,5 mm da1 = dc1 + 2f0.m = 37,8 mm df1 = dc1 – 2f0.m – 2c0.m = 23,94 mm tgλ = Z1/q = 1/10 = 0,1 ⇒ λ = 5071’ t = π.m = 3,14.3,15 = 9,89 mm Đường kính vòng tròn chia B1 ≥ (11+0,06.Z2).m =(11+ 0,06.28).3,15 = 39,942 mm BÁNH VÍT d2 = Z2.m = 28.3,15 = 88,2 mm Đường kính vòng tròn đỉnh da2 = (Z2+2f0+2ξ).m = (28+2.1 +2.0).3,15=94,5 mm Đường kính vòng tròn chân Đường kính vòng tròn lớn df2 = m(Z2 – 2,4) = 3,15(28-2,4) = 80,64 mm da2max ≤ de2 + 2.m = 94,5 + 2.3,15 = 100,8 mm Chiều rộng bánh vít B2 ≤ 0,75.de1 = 0,75.37,8 = 28,35 mm Chiều dài phần cắt ren 2.3 Thiết kế truyền trục vít phần mềm Autodesk Inventor 2010 2.3.1 Thiết kế trục vít phần mềm Autodesk Inventor 2010 Theo phương pháp tính toán ta có kích thước trục vít ta tiến hành thiết kế trục vít theo trình tự sau: Bước 1: Tạo phôi trục vít phần cắt ren Sử dụng lệnh Circle, Extrude, Chamfer, vẽ khối trụ, hình - Sau vẽ xong biên dạng Sketcher, chọn lệnh Coil để cắt ren, nhập vào thông số bước ren, số vòng trục vít, hướng cắt ren…, hình Hình Tạo phôi cho trục vít phần cắt ren Bước 2: Tạo ren trục vít - Vẽ phác Sketcher biên dạng dao cắt ren có kích thước, hình Hình Nhập thông số ren trục vít Bước 3: Thiết kế hoàn chỉnh trục vít liền trục Vẽ bậc trục vít lệnh Circle, Extrude, bo tròn vát góc bậc hạ trục đầu góc hình trụ trục vít lệnh Fillet, Chamfer ta kết quả, hình Hình Biên dạng dao cắt ren trục vít 13 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo truyền… Bước 1: Dựng hình phôi cho bánh vít Sử dụng lệnh Line, Circle, Revolve…, dựng hình phôi cho bánh vít hình Hình Trục vít liền trục hoàn chỉnh 2.3.2 Thiết kế bánh vít phần mềm Autodesk Inventor 2010 Theo phương pháp tính toán ta có kích thước bánh vít ta tiến hành thiết kế bánh vít theo trình tự sau: Hình Tạo phôi cho bánh vít Bước 2: Vẽ biên dạng thân khai - Sử dụng lệnh Manage / Parameters để khai báo thiết lập biến kích thước, hình Hình Khai báo thiết lập biến kích thước - Sử dụng lệnh Circle, Spline, Copy ta dựng biên dạng đường thân khai, hình Hình Dựng hình biên dạng thân khai bánh vít 14 Tạp chí Đại học Công nghiệp - Sử dụng lệnh Line, dựng đường thẳng trùng với đường lấy đối xứng đường thân khai gán kích thước khoảng cách trục trục bánh vít trục vít Sau đó, dựng đường thẳng vuông góc với đường thẳng vừa tạo ta tạo đường center line làm trục quay để cắt biên dạng thân khai lệnh Revolve - Cut ta kết hình 10 HHình 12 Bánh vít biên dạng thân khai hoàn chỉnh Hình 10 Biên dạng thân khai bánh vít 2.3 Lập trình gia công truyền trục vít phần mềm Mastercam X5 2.3.1 Mô gia công bánh vít * Lập trình gia công bánh vít sử dụng chu trình Surface Rough\Flowline… kết mô gia công bánh vít, hình 13 Bước 3: Tạo 28 cho bánh vít Chọn lệnh Circular Patten: Feature rãnh vừa vẽ, trục xoay trục z, số lượng Placement = 28 ta kết quả, hình 11 Hình 11 Tạo 28 cho bánh vít Bước 4: Thiết kế hoàn thiện bánh vít Sử dụng lệnh Circle, Rectangle, Extrude, Chamfer, Fillet… vẽ lỗ trục, rãnh then, vành biên bánh vít ta bánh vít biên dạng thân khai hoàn chỉnh, hình 12 Hình 13 Mô gia công bánh vít 15 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo truyền… * Chương trình gia công bánh vít O1111 (Chương trình ) N100 G90 G54 N102 G0 Q0 N104 M98 P281112 N106 M5 N108 G91 G28 Z0 N110 G28 X0 Y0 N112 M30 O1112 ( Chương trình con) N100 T4 M6 G43 H4 (Gia công thô) N102 S2000 M3 N104 G0 X0 Y0 Z60 N106 G91 G0 Q12.857 N108 G90 G0 Z52 N110 X5.726 Y-4.74 …………………… N4188 T8 M6 G43 H8 (Gia công tinh) N4190 S3000 M3 N4192 G0 X5.748 Y.839 Z60 N4196 G1 Z48.274 F150 N4198 X5.912 Y.764 F300 N4200 Z48.269 N4202 X5.466 Y.818 Z48.036 N4204 X4.854 Y.891 Z47.755 N4206 X4.22 Y.964 Z47.506 N4208 X3.566 Y1.039 Z47.291 N4210 X2.896 Y1.113 Z47.113 N4212 X2.41 Y1.166 Z47.009 ……………… N1428 G1 Z48.037 F150 N1430 G0 Z70 N1438 M99 2.3.2 Mô gia công trục vít * Gia công trục vít sử dụng chu trình G78 lập trình trực tiếp máy tiện CNC Kết mô gia công trục vít, hình 14 Hình 14 Mô gia công trục vít * Chương trình gia công trục vít O1113 N5 G90 N10 T0909 N15 G97 S1 M3 N20 G0 X37.8 Z10 N25G78 P201060 Q100 R1 N30G78 X23.94 Z-80 R0 P6930 Q150 F9.9 N30 G0 X30 N35 Z20 N40 M30 16 2.4 Gia công truyền trục vít - bánh vít máy CNC Sau lập trình mô gia công truyền trục vít - bánh vít phần mềm Mastercam X5 ta chọn vật liệu gia công, chế độ cắt, dụng cụ cắt… tiến hành gia công trục vít - bánh vít máy tiện CNC trục EMCO Concept Turn 250 máy phay CNC trục EMCO Concept Mill 155 Viện công nghệ Cơ khí tự động hóa, trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng, hình 15 Tạp chí Đại học Công nghiệp a) b) Hình 15 Gia công truyền trục vít máy CNC a- Gia công trục vít máy tiện CNC trục b- Gia công bánh vít máy phay CNC trục KẾT LUẬN Đã hoàn thiện phương pháp tính toán thiết kế truyền trục vít phần mềm Autodesk Inventor 2010 phương trình tham số Nghiên cứu xây dựng trình tự gia công, lập chương trình mô gia công phần mềm Mastercam X5 Kết gia công truyền trục vít đạt yêu cầu kỹ thuật đưa ra, hình 16 Với kết áp dụng để thiết kế, chế tạo truyền trục vít phục vụ cho nhu cầu phụ tùng thay thực tế sản xuất Hình 16 Sản phẩm hoàn thành sau gia công máy CNC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Cung (2007), Bài giảng Nguyên lý máy, Trường Đại học Bách khoa - Đà Nẵng [2] Nguyễn Trọng Hiệp (2003), Chi tiết máy, tập 1, 2, Nhà xuất Giáo dục [3] Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm (2002), Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục [4] Nguyễn Hữu Lộc (2008), Cơ sở thiết kế máy, Trường Đại học Bách khoa – Tp.HCM [5] Nguyễn Văn Yến, (2005), Giáo trình chi tiết máy, Nhà xuất Giao thông vận tải [6] Nguyễn Văn Yến - Ngô Tấn Thống (2004), MasterCam lập trình CNC nâng cao, Nhà xuất Giao thông vận tải 17 ... d1= q.m = 10 .3 ,15 = 31, 5 mm da1 = dc1 + 2f0.m = 37,8 mm df1 = dc1 – 2f0.m – 2c0.m = 23,94 mm tgλ = Z1/q = 1/ 10 = 0 ,1 ⇒ λ = 50 71 t = π.m = 3 ,14 .3 ,15 = 9,89 mm Đường kính vòng tròn chia B1 ≥ (11 +0,06.Z2).m... G28 Z0 N 110 G28 X0 Y0 N 112 M30 O 111 2 ( Chương trình con) N100 T4 M6 G43 H4 (Gia công thô) N102 S2000 M3 N104 G0 X0 Y0 Z60 N106 G 91 G0 Q12.857 N108 G90 G0 Z52 N 110 X5.726 Y-4.74 …………………… N 418 8 T8... N4206 X4.22 Y.964 Z47.506 N4208 X3.566 Y1.039 Z47.2 91 N4 210 X2.896 Y1 .11 3 Z47 .11 3 N4 212 X2. 41 Y1 .16 6 Z47.009 ……………… N1428 G1 Z48.037 F150 N1430 G0 Z70 N1438 M99 2.3.2 Mô gia công trục vít * Gia