Nghiên cứu tạo hình đôi động học trục vít – dụng cụ gia công và ứng dụng để chế tạo trục vít máy nén khí

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Công trình đƣợc thực Bộ môn Gia công vật liệu Dụng cụ công nghiệp, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội dƣới hƣớng dẫn GS TSKH NGND Bành Tiến Long TS Lê Thanh Sơn Các số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2017 TẬP THỂ HƢỚNG DẪN Ngƣời hƣớng dẫn Ngƣời hƣớng dẫn Khoa học Khoa học GS.TSKH.NGND Bành Tiến Long TS Lê Thanh Sơn Ngƣời cam đoan Nguyễn Thanh Tú i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận án Tiến sĩ này, bên cạnh cố gắng nỗ lực thân, Tôi nhận đƣợc động viên giúp đỡ lớn nhiều thầy giáo, cô giáo tập thể nghiên cứu khoa học Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến GS.TSKH.NGND Bành Tiến Long TS Lê Thanh Sơn – Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, định hƣớng, đào tạo giúp đỡ suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Bộ môn Gia công vật liệu Dụng cụ công nghiệp giảng dạy, bảo, góp ý tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn anh, em đồng nghiệp Khoa Cơ khí, lãnh đạo trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ thời gian vật chất để hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn anh, em nghiên cứu sinh, cao học sinh viên khóa thuộc Bộ môn Gia công vật liệu Dụng cụ cắt công nghiệp – Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội hết lòng hỗ trợ, động viên suốt thời gian thực luận án Cuối cùng, xin bày tỏ lòng kính yêu biết ơn tới đại gia đình, bạn bè thực động viên, giúp đỡ suốt thời gian học tập Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Nghiên cứu Sinh Nguyễn Thanh Tú ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC HÌNH VẼ ix MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TRỤC VÍT MÁY NÉN KHÍ 1.1 Giới thiệu tổng quan máy nén khí 1.1.1 Giới thiệu máy máy nén khí kiểu trục vít 1.1.2 Các loại biên dạng trục vít máy nén khí phổ biến 1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng trục vít Cycloid giới 11 1.2.1 Tình hình nghiên cứu tạo hình biên dạng trục vít 11 1.2.2 Tình hình chế tạo trục vít cycloid giới 18 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng trục vít Việt Nam 19 1.3.1 Tình hình nghiên cứu trục vít Việt Nam 19 1.3.2 Tình hình chế tạo trục vít Cycloid Việt Nam 20 KẾT LUẬN CHƢƠNG 21 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẠO HÌNH BỘ ĐÔI ĐỘNG HỌC TRỤC VÍT – DỤNG CỤ GIA CÔNG 22 2.1 Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt trục vít Cycloid 22 2.1.1 Đƣờng Cycloid kỹ thuật 22 2.1.2 Nguyên lý tạo hình bề mặt trục vít Cycloid 23 2.2 Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt Dụng cụ cắt 28 2.2.1 Phƣơng pháp gia công định hình 28 2.2.2 Phƣơng pháp gia công bao hình 29 2.3 Các phƣơng pháp truyền thống xác định mặt khởi thuỷ 31 2.3.1 Phƣơng pháp đồ thị 33 iii 2.3.2 Phƣơng pháp Giải tích 34 2.3.3 Phƣơng pháp Động học 35 2.3.4 Phƣơng pháp mặt cắt 36 2.4 Các Điều kiện tạo hình bề mặt gia công 37 2.4.1 Điều kiện cần để tồn bề mặt khởi thủy K Dụng cụ 37 2.4.2 Điều kiện đủ để tồn bề mặt khởi thủy K Dụng cụ 38 2.5 Phƣơng pháp thiết kế ngƣợc để tạo hình trục vít Cycloid 38 2.5.1 Giới thiệu công nghệ thiết kế ngƣợc 38 2.5.2 Qui trình công nghệ thiết kế ngƣợc 39 KẾT LUẬN CHƢƠNG 41 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẶP TRỤC VÍT MÁY NÉN KHÍ 42 3.1 Phƣơng pháp thiết kế thuận truyền thống 42 3.2 Phƣơng pháp thiết kế ngƣợc 44 3.2.1 Nguyên lý thiết kế ngƣợc điển hình 44 3.2.2 Thực nghiệm tạo liệu thiết kế ngƣợc cho cặp trục vít máy nén khí 46 3.2.2.1 Trang thiết bị phần mềm sử dụng để tạo liệu thiết kế ngược 46 3.2.2.2 Tiến hành thực nghiệm kết 47 3.3 Phƣơng pháp thiết kế hỗn hợp 49 3.3.1 Phân tích liệu gốc tham số hoá biên dạng trục chủ động 50 3.3.1.1 Phân tích liệu gốc 50 3.3.1.2 Tham số hoá biên dạng trục chủ động 50 3.3.2 Xác định tự động biên dạng đối ứng trục bị động 53 3.3.3 Tạo mô hình 3D xác cặp trục vít 56 3.3.4 Kiểm tra độ xác mô hình thiết kế 3D 57 3.3.4.1 Kiểm tra tiếp xúc hai biên dạng tiết diện khác 57 3.3.4.2 Kiểm tra mặt xoắn vít ràng buộc tiếp xúc INVENTOR 58 KẾT LUẬN CHƢƠNG 61 iv CHƢƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MẶT KHỞI THUỶ DỤNG CỤ DẠNG ĐĨA GIA CÔNG MẶT VÍT CYCLOID 62 4.1 Động học tạo hình dụng cụ dạng đĩa gia công mặt vít 62 4.2 Nghiên cứu đề xuất phƣơng pháp xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công mặt vít 63 4.2.1 Phƣơng pháp mặt cắt 63 4.2.1.1 Phương pháp CAD 3D 64 4.2.1.2 Phương pháp lập trình tính toán giao mặt với mặt xoắn vít 65 4.2.2 Phƣơng pháp sử dụng toán tử Boolean 68 4.3 Thực nghiệm xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công cặp trục vít máy nén khí 69 4.4 Kiểm tra độ xác mặt khởi thuỷ dụng cụ 72 4.4.1 Kiểm tra độ tiếp xúc dụng cụ chi tiết 72 4.4.1.1 Kiểm tra dụng cụ gia công trục chủ động 72 4.4.1.2 Kiểm tra dụng cụ gia công trục bị động 73 4.4.2 Kiểm tra độ xác dụng cụ mô gia công 74 KẾT LUẬN CHƢƠNG 77 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM GIA CÔNG CẶP TRỤC VÍT CYCLOID VỚI CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC 78 5.1 Thực nghiệm gia công cặp trục vít số 01 78 5.1.1 Tạo chƣơng trình gia công CNC cho cặp trục vít mẫu 01 78 5.1.2 Quy trình gia công máy CNC 91 5.1.3 Đánh giá độ xác bề mặt cặp trục vít số 01 so với bề mặt trục vít thiết kế ngƣợc túy 93 5.2 Thực nghiệm gia công cặp trục vít số 02 94 5.2.1 Tạo chƣơng trình gia công CNC cho cặp trục vít mẫu 02 94 5.2.2 Quy trình gia công máy CNC 95 v 5.2.3 Đánh giá độ xác bề mặt cặp trục vít số 02 với bề mặt trục vít đƣợc thiết kế phƣơng pháp 96 KẾT LUẬN CHƢƠNG 98 KẾT LUẬN 99 KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 106 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị rw mm Giải thích Bán kính vòng chia Số vít z r1e mm Bán kính trục vít r1i mm Bán kính trục vít C mm Khoảng cách hai trục vít p mm Bƣớc xoắn trục vít đơn vị vòng quay Vector trục quay dụng cụ; Σ Pháp tuyến bề mặt Σ , tham chiếu hệ toạ độ XYZ; Vector vị trí điểm đƣờng đặc tính tham chiếu hệ X1Y1Z1 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu CAM Giải thích Computer Aided – Manufacturing Lập chƣơng trình gia công nhờ ứng dụng máy tính CAD Computer Aided – Design Thiết kế nhờ ứng dụng máy tính CNC Computer Numerical Control Điều khiển máy tính máy móc khác với mục đích sản xuất CAE RP Computer Aided Engineering Phân tích đối tƣợng hình học CAD Rapid Prototyping Phƣơng pháp tạo mẫu nhanh viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Nguyên lý hoạt động máy nén khí công nghiệp Hình 1.2 Vít xoắn chế tạo có gờ hẹp Hình 1.3 Biên dạng biên tròn đối xứng có sử dụng gờ làm kín Hình 1.4 Những biên dạng thông dụng máy nén trục vít.[36] 10 Hình 1.5 Xích Cycloid [22] 12 Hình 1.6 Bánh Cycloid [22] 12 Hình 1.7 Thiết kế dao phay ngón gia công bề mặt trục vít [35] 13 Hình 1.8 Thiết kế dụng cụ dạng đĩa gia công bề mặt trục vít [35] 13 Hình 1.9 Profile lưỡi cắt dao phay ngón gia công bề mặt trục vít [35] 13 Hình 1.10 Profile lưỡi cắt dao phay đĩa gia công bề mặt trục vít [35] 13 Hình 1.11 Các bước hình thành bề mặt khởi thủy dụng cụ dạng đĩa [18] 14 Hình 1.12 Bề mặt bánh vít cho trục vít chuyển động tạo hình [29] 15 Hình 1.13 Bề mặt khởi thủy dụng cụ dạng đĩa [29] 15 Hình 1.14 Mô hình CAD cặp trục vít Cycloid công nghiệp[27] 15 Hình 1.15 Thí nghiệm đo cặp trục vít Cycloid công nghiệp[27] 16 Hình 1.16 Bộ đôi trục vít Cycloid tối ưu phần mềm[49] 17 Hình 1.17 Bề mặt khởi thủy dụng cụ dạng đĩa cắt trục vít Cycloid 17 Hình 1.18 Dụng cụ dạng đĩa cắt trục vít Cycloid 18 Hình 1.19 Máy CNC gia công trục vít Cycloid 19 Hình 2.1 Đường EpiCycloid 22 Hình 2.2 Đường HypoCycloid 23 Hình 2.3 Đường Cycloid 23 Hình 2.4 Hệ tọa độ mặt xoắn vít 24 Hình 2.5 Sự ăn khớp biên dạng vít 24 Hình 2.6 Sơ đồ gia công định hình 29 Hình 2.7 Sơ đồ gia công bao hình 29 Hình 2.8 Sơ đồ gia công bao hình bề mặt tự 30 Hình 2.9 Chuyển động tương đối chi tiết dụng cụ mặt khởi thủy K 31 Hình 2.10 Đường đặc tính E mặt khởi thủy Kcủa dụng cụ 32 ix Hình 2.11 Xác định mặt khởi thủy K – mặt tiếp tuyến với vị trí bề mặt chi tiết C chuyển tạo hình ( họ bề mặt C) 33 Hình 2.12 Phương pháp động học xác định mặt bao 35 Hình 2.13 Quy trình thiết kế thuận Quy trình thiết kế ngược 39 Hình 3.1 Nguyên lý ăn khớp cặp trục vít 42 Hình 3.2 Các bước trình kỹ thuật ngược 44 Hình 3.3 Sơ đồ cấu trúc máy quét ánh sáng Atos I 46 Hình 3.4 Bản vẽ trục chủ động 48 Hình 3.5 Bản vẽ trục bị động 48 Hình 3.6 Sai lệch biên dạng trục chủ động 49 Hình 3.7 Biên dạng tham số hoá trục chủ động 50 Hình 3.8 Biên dạng Cycloid với tham số r khác 52 Hình 3.9 Sơ đồ khối thuật toán xác định biên dạng đối ứng 53 Hình 3.10 Biên dạng hai trục chuẩn bị chạy chương trình (trên) đạng trình tạo tự động (dưới) 54 Hình 3.11 Biên dạng trục bị động hoàn thiện 55 Hình 3.12 Kiểm tra tiếp xúc hai biên dạng 55 Hình 3.13 Biên dạng trục bị động hoàn thiện 56 Hình 3.14 Tạo Solid 3D ¼ trục chủ động 1/6 trục bị động 56 Hình 3.15 Mô hình Solid 3D trục vít 57 Hình 3.16 Kiểm tra tiếp xúc hai trục 57 Hình 3.17 Kiểm tra tiếp xúc hai trục mặt cắt 58 Hình 3.18 Đưa chi tiết vào môi trường lắp ráp 59 Hình 3.19 Đang thiết lập ràng buộc đồng trục Giá hai trục 59 Hình 3.20 Đang thiết lập buộc tiếp xúc 60 Hình 3.21 Vị trí hai trục vít thực buộc 60 Hình 4.1 Mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công mặt vít 62 Hình 4.2 Phương pháp mặt cắt xác định điểm đường đặc tính 64 Hình 4.3 Phương pháp CAD 3D xác định điểm đường đặc tính 64 Hình 4.4 Tính toán điểm tiết diện mặt xoắn vít 65 Hình 4.5 Thuật toán tạo hình dụng cụ dạng đĩa gia công trục vít 68 Hình 4.6 Định vị hợp lý “phôi dụng cụ” 69 x Hình 23 Quy trình thực cam/cnc gia công cặp trục vít số 01 Dƣới số hình ảnh trình gia công kết trình gia công Hình 24 Một số Hình ảnh trình gia công cặp trục vít số 01 92 Hình 25 Kết Sản phẩm sau gia công cặp trục vít số 01 Kết thu đƣợc thời gia công thực hết 61 35 phút 5.1.3 Đánh giá độ xác bề mặt cặp trục vít số 01 so với bề mặt trục vít thiết kế ngƣợc túy Để đánh giá đƣợc độ xác bề mặt cặp trục vít số 01 so với bề mặt cặt trục vít thiết kế phƣơng pháp thiết kế ngƣợc túy Đã tiến hành quét liệu nhờ vào thiết bị quét máy quét ánh sáng trắng ATOS I Trung Tâm Dịch Vụ Công Nghệ 3D, thu đƣợc file liệu đám mây điểm, Sau sử lý file đám mây điểm phần mềm thiết kế ngƣợc (ở dùng phần mềm Geomagic) để loại bỏ điểm lạ (điểm nhiễu), có đƣợc file Cad chuyển định dạng file *.igs Sau chuyển toàn liệu solid vào phần mền CAD (ở sử dụng phần mềm GEOMAGIC) cho bề mặt tƣơng ứng chồng lên (nhờ bề mặt chuẩn thiết kế quét có chung chuẩn) Dƣới số hình ảnh phân tích bề mặt Hình 26 Kết so sánh bề mặt cặp trục vít số 01 so với mô hình thiết kế ngược túy 93 Kết quả: Độ xác bề mặt theo quan sát kết phần bảng màu thấy rằng: Sai lệch biên dạng không không theo quy luật Sai số trung bình bề mặt chi tiết so với mô hình thiết kế ngƣợc túy 0.042 mm Sai số gia công theo công nghệ CAD/CAM/CNC nhƣ 0,042 mm chấp nhận nhiên thời gian gia công lớn, không kinh tế, thích hợp cho sửa chữa phục hồi đơn (thời gian gia công 50 mm lên đến 61 35 phút, gia công toàn cặp chi tiết thời gian gia công lên đến 150 giờ) 5.2 Thực nghiệm gia công cặp trục vít số 02 Cặp trục vít số 02 đƣợc thiết kết phƣơng pháp thiết kế nhƣ nội dung chƣơng trình bày Trong trình thực nghiệm gia công cặp trục vít số 02, giống nhƣ cặp trục vít số 01, thực lập chƣơng trình G-Code Mastercam gia công cặp trục số 02 với chiều dài phôi 50 mm với mục đích đánh giá thời gian gia công cặp trục vít số 01 02 với 5.2.1 Tạo chƣơng trình gia công CNC cho cặp trục vít mẫu 02 Dữ liệu đầu vào: Mô hình 3D cặp trục vít đƣợc thiết kế theo phƣơng pháp thiết kế Phần mềm: Mastercam máy PC Core i5 2.53GHz, RAM 4G Các thông số cài đặt Mastercam X8 cho trục chủ động bị động: Đƣờng kính phôi: 100 mm Chiều dài phôi: 50 mm Chọn máy để thực gia công: Đối với cặp chi tiết trục vít Cycloid máy gia công tối thiểu cần trục gia công Trong luận án, thực thí nghiệm Công ty Cổ phần Thiết bị công nghiệp Tùng Linh, công ty có máy gia công trục gồm X,Y,Z,A đảm bảo khả công nghệ để gia công cặp trục vít Từ môi trƣờng thiết kế CAM chọn loại máy phay Mill 4- Axits VMC MM Tƣơng tự nhƣ gia công cặp trục vít 01, gia công chia làm bƣớc gia công : - Gia công thô: Chọn đƣờng dẫn dụng cụ (toolpaths) Chọn kiểu gia công Rotary (kiểu đƣờng gia công ứng dụng cho biên dạng bề mặt xoắn vít); chọn dao phay đầu cầu Ф10; Chọn tốc độ quay trục n=2000 v/ph; Chọn lƣợng chạy dao F=500 mm/phút theo phƣơng trục A; Chọn bƣớc theo phƣơng chiều trục, chọn S= 2.5 mm/vòng; Chọn 94 lƣợng dƣ để lại cho bƣớc gia công t=0,5 mm Giữ không đổi giống với gia công cặp trục vít số 01 - Gia công tinh: Chọn đƣờng dẫn dụng cụ (toolpaths) Chọn kiểu gia công Rotary ( kiểu đƣờng gia công ứng dụng cho biên dạng bề mặt xoắn vít); chọn dao phay đầu cầu Ф4 ( bán kính cong nhỏ cặp trục r=2,534 mm); Chọn tốc độ quay trục n=4000 v/ph; Chọn lƣợng chạy dao F=50 mm/phút theo phƣơng trục A; Chọn bƣớc theo phƣơng chiều trục, chọn S= 0.5 mm/vòng; Chọn lƣợng dƣ để lại cho bƣớc gia công t=0 mm Giữ không đổi giống với gia công cặp trục vít số 01 Hình 27 Một số hình ảnh lập chương trình NC cho cặp trục vít số 02 Kết sau mô trình gia công Mastercam (Hình 5.27) ta thu đƣợc thời gian gia công: 38 08 phút để gia công cặp trục vít số 02 (Thời gian gia công thô trục chủ động 01 45 phút trục bị động 01 52 phút, thời gian gia công tinh cho trục chủ động 10 22 phút trục bị động 24 09 phút) 5.2.2 Quy trình gia công máy CNC Cũng giống nhƣ nội dung 5.1.2 quy trình gia công máy CNC, gia công thử nghiệm cặp trục vít số 02 máy CNC trục (X,Y,Z,A) Tại Công ty cổ phần thiết bị công nghiệp Tùng Linh Quy trình thực CAM/CNC Chuyển file Gcode lấy từ chƣơng trình Mastercam vào máy CNC trục (X,Y,Z,A) Sau số hình ảnh trình gia công kết trình gia công 95 Hình 28 Một số hình ảnh trình gia công cặp trục vít số 02 Hình 29 Kết Sản phẩm sau gia công cặp trục vít số 02 Kết thu đƣợc thời gia công thực hết 38 08 phút giảm đƣợc gần lần so với gia công cặp trục vít số 01 Đƣợc kết số nguyên nhân sau: - Sử dụng phƣơng pháp thiết kế tìm đƣợc biên dạng trục vít - Sử dụng phƣơng pháp thiết kế tìm đƣợc bƣớc xoắn vít - Sử dụng phƣơng pháp bao hình trục tiếp nên độ xác ăn khớp đảm bảo 5.2.3 Đánh giá độ xác bề mặt cặp trục vít số 02 với bề mặt trục vít đƣợc thiết kế phƣơng pháp Để đánh giá đƣợc độ xác bề mặt cặp trục vít số 02 so với bề mặt cặt trục vít thiết kế phƣơng pháp Đã tiến hành quét liệu nhờ vào thiết bị quét máy 96 quét ánh sáng trắng ATOS I Trung Tâm Dịch Vụ Công Nghệ 3D, thu đƣợc file liệu đám mây điểm, Sau sử lý file đám mây điểm phần mềm thiết kế ngƣợc (ở dùng phần mềm Geomagic) để loại bỏ điểm lạ (điểm nhiễu), thu đƣợc đƣợc file Cad chuyển định dạng file *.igs Sau chuyển toàn liệu solid vào phần mền CAD (ở sử dụng phần mềm GEOMAGIC) cho bề mặt tƣơng ứng chồng lên (nhờ bề mặt chuẩn thiết kế quét có chung chuẩn) Dƣới số hình ảnh phân tích bề mặt Hình 30 Kết so sánh bề mặt cặp trục vít số 02 so với mô hình thiết kế.bằng phương pháp Kết quả: Độ xác bề mặt theo quan sát kết phần bảng màu thấy sai số bề mặt chi tiết so với mô hình thiết kế phƣơng pháp có giá trị trung bình 0,034 mm, cụ thể: - Ở đỉnh chân có sai lệch lớn Sai lệch lớn 0.062 mm Nguyên nhân gia công bán kính dao phay đầu cầu có bán kính cong đỉnh chân nhỏ - Sai lệch biên dạng theo chiều dài xoắn vít đồng Điều cho thấy phƣơng pháp thiết kế đạt đƣợc độ xác nhƣ mong muốn - Theo phƣơng vuông góc với đƣờng xoắn vít sai lệch biên dạng lớn đầu chân phần (phần làm việc) sai số nhỏ vùng mầu xanh, vùng rộng chiếm khoảng 80-85% Nhƣ vậy, phƣơng pháp thiết kế cặp trục vít (đã đƣợc đề xuất chƣơng 3) có độ xác cao, sau đƣợc gia công để kiểm chứng, sản phẩm đạt đƣợc tiêu chí tƣơng đƣơng với cặp trục vít nƣớc 97 KẾT LUẬN CHƢƠNG Những kết thực nghiệm kết luận tƣơng ứng chƣơng bao gồm: Về thông số phản ảnh chất lƣợng thiết kế gia công cặp trục vít đƣợc thiết kế ngƣợc túy: - Kết thu đƣợc thời gia công thực hết 61 35 phút - Sai số lớn trung bình bề mặt chi tiết so với mô hình thiết kế ngƣợc túy 0.042 mm Số liệu xác nhận độ xác phương pháp thiết kế ngược hành thấp, sản phẩm đƣợc tạo từ mô hình không đảm bảo yêu cầu máy nén khí Sai số gia công theo công nghệ CAD/CAM/CNC nhƣ (0.042 mm) chấp nhận nhiên thời gian gia công lớn, không kinh tế Về thông số phản ảnh chất lƣợng thiết kế gia công cặp trục vít đƣợc thiết kế theo phƣơng pháp - Kết thu đƣợc thời gia công thực hết 38 08 phút - Sai số bề mặt chi tiết so với mô hình thiết kế phƣơng pháp mới: Sai số trung bình 0,034 mm Như vậy, phương pháp thiết kế cặp trục vít (đã đề xuất chương 3) có độ xác cao, sau gia công để kiểm chứng, sản phẩm đạt tiêu chí cần thiết đảm bảo trình làm việc Thời gian gia công rút ngắn đáng kể so với cặp trục vít thiết kế ngược thông thường, phù hợp cho sửa chữa phục hồi đơn 98 KẾT LUẬN Trục vít có biên dạng Cycloid ngày đƣợc sử dụng rộng rãi công nghiệp, đặc biệt máy máy nén khí Việc nghiên cứu biên dạng trục vít Cycloid nhằm bƣớc làm chủ kỹ thuật, công nghệ có ý nghĩa khoa học thực tiễn lớn, cần thiết ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo nƣớc Tuy nhiên, Việt Nam, việc chế tạo cặp trục vít Cycloid gặp nhiều khó khăn nguyên nhân nhƣ: Chƣa có nghiên cứu nhằm xác định tham số cụ thể biên dạng trục vít Cycloid, thông tin không đƣợc công bố công bố hạn chế công nghệ hãng sản xuất; Phƣơng pháp xác định mặt khởi thủy dụng cụ gia công theo phƣơng pháp bao hình phức tạp, Việt Nam chƣa có sở thiết kế gia công dụng cụ gia công cặp trục vít biên dạng Cycloid; Phƣơng pháp gia công số hóa cặp trục vít vấy đề chƣa có sở sản xuất hàng loạt công bố chi tiết vấn đề Những kết nghiên cứu luận án giải tồn nói với kết nhƣ sau: Đã nghiên cứu xây dựng thành công phƣơng pháp công cụ thiết kế xác biên dạng cặp trục vít ăn khớp nói chung máy nén khí nói riêng Có thực nghiệm kiểm chứng độ xác (Thực nghiệm phƣơng pháp gia công thử nghiệm máy CNC trục) Đã nghiên cứu xây dựng thành công phƣơng pháp thiết kế hỗn hợp công cụ phần mềm xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công bao hình không tâm tích mặt xoắn vít Trên sở tiến hành thử nghiệm đánh giá độ xác dụng cụ gia công dạng đĩa theo hai phƣơng pháp: - Phƣơng pháp thứ nhất: Kiểm tra độ tiếp xúc dụng cụ gia công chi tiết, kết cho thấy độ xác dụng cụ gia công trục chủ động bị động coi tuyệt đối xác - Phƣơng pháp thứ hai: Kiểm tra độ xác mô gia công Trong phƣơng pháp này, xây dựng thành công chƣơng trình mô gia công tiến hành thử nghiệm Kết thu đƣợc sai số gia công trục chủ động lớn 0,018 mm trục bị động 0,021 mm 99 Đã tiến hành thực nghiệm gia công cặp trục vít Cycloid với công nghệ CAD/CAM/CNC máy CNC trục nhằm đánh giá độ xác biên dạng bề mặt Kết đƣợc thể nhƣ sau: - Về thông số phản ảnh chất lƣợng thiết kế gia công cặp trục vít đƣợc thiết kế ngƣợc thông thƣờng: Thời gian công thực hết 61 35 phút; Sai số trung bình bề mặt chi tiết so với mô hình thiết kế ngƣợc túy 0.042 mm - Về thông số phản ảnh chất lƣợng thiết kế gia công cặp trục vít đƣợc thiết kế theo phƣơng pháp mới: Kết thu đƣợc thời gia công thực hết 38 08 phút; Sai số bề mặt chi tiết so với mô hình thiết kế phƣơng pháp mới: Sai số trung bình 0,034 mm Nhƣ vậy, phƣơng pháp thiết kế cặp trục vít (đã đƣợc đề xuất chƣơng 3) có độ xác cao, sau đƣợc gia công để kiểm chứng, sản phẩm đạt đƣợc tiêu chí cần đảm bảo trình làm việc Thời gian gia công đƣợc rút ngắn đáng kể so với cặp trục vít đƣợc thiết kế ngƣợc thông thƣờng 100 KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Nghiên cứu ứng dụng kết luận án vào việc sản suất thử nghiệm, tiến tới thƣơng mại hóa việc sản suất cặp trục vít Cycloid Nghiên cứu chế tạo dụng cụ gia công dạng đĩa nhƣ phay, mài cặp trục vít cycloid Nghiên cứu tạo biên dạng mới, tối ƣu hoá tham số biên dạng cặp trục vít ăn khớp nhằm nâng cao tính giảm giá thành sản xuất Vấn đề nghiên cứu thiết kế chế tạo cặp trục vít có biên dạng phức tạp nói chung biên dạng Cycloid nói riêng vấn đề liên quan đến lý thuyết bao hình có ý nghĩa thật phức tạp, khả NCS có giới hạn, say mê, nỗ lực theo đuổi lâu dài thân, NCS mong muốn có đƣợc quan tâm đồng hành đông đảo bạn đồng nghiệp, đƣợc cảm thông, khích lệ động viên giáo Nhà khoa học 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bành Tiến Long, Hoàng Vĩnh Sinh, Trần Xuân Thái, Bùi Ngọc Tuyên (2004) [1] “Tin học ứng dụng” Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Nguyễn Chí Quang (2013) Lý thuyết tạo hình [2] bề mặt dụng cụ” NXB Khoa học kỹ thuật Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy (2001) “Nguyên lý gia công vật [3] liệu” Nhà xuất khoa học kỹ thuật GS TSKH Bành Tiến Long, PGS.TS Bùi Ngọc Tuyên (2012) “Lý thuyết tạo [4] hình bề mặt ứng dụng kỹ thuật khí” Nhà xuất giáo dục việt nam Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm (2006) “Thiết kế chi tiết máy” Nhà xuất [5] giáo dục Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú (2009) “Cơ sở kỹ thuật nhiệt” Nhà xuất giáo [6] dục PTS Nguyễn Bốn, PTS Hoàng Ngọc Đồng (1999) “Nhiệt kỹ thuật” Nhà xuất [7] giáo dục Th.S Dƣơng Trọng Đông (2004) “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hộp giảm tốc [8] hành tinh Cycloid cải tiến có tỷ số truyền cao” Đề tài nhà nƣớc KC05.15 Trần Thế Lục, Trịnh Minh Tứ, Bành Tiến Long (1987) “Thiết kế dụng cụ gia [9] công bánh răng” Nhà xuất khoa học kỹ thuật [10] TS Bùi Quốc Thái (2007) “Máy nén khí trục vít” NXB Bách khoa [11] TS Huỳnh Văn Hoàng (2005) “Thủy khí ứng dụng” ĐHBK Đà Nẵng [12] www.gom.com (Online)“Công nghệ đo 3D, Công nghệ Scan 3D hang GOM” [13] www.Rapidform.com (Online)“Phần mềm thiết kế ngƣợc Reverse Engineering hãng Rapidform” [14] http://www.geomagic.com (Online) “Phần mềm hỗ trợ Công nghệ đo 3D, Công nghệ Scan 3D hãng 3D Systems” Tiếng Anh [15] Brown, Royce N (1997) “Compressors selection and sizing” Houston Texas : Printed in The United States of America [16] Chen – Fu C., et all (2003) “Kinetic-static analysis of cycloid drives” Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers 102 [17] Chen E., Walton D (2003) “The optimum design of KHV planetary gears with small tooth difference” Mechanism and Machine Theory [18] C-J Chiang, Z-H Fong, and K-L Chang (2009) “ Computerized gear cutting simulation using a psuedo-planar method” Proc IMechE Vol 223 Part B: J Engineering Manufacture [19] Dani Tost, Anna Puig, Lluı´s Pe´rez-Vidal (2003) “Boolean operations for 3D simulation of CNC machining of drilling tools” Software Department, Polytechnical University of Catalonia, Spain [20] Diaconescu D.V (2003) “Products Conceptual Design” Transylvania University Press [21] Doctor Nagam Seshaiah (2006) “Exprimental and computational studies on oil injected twin-screw compressor” Rourkele Indian : National Institute of technology [22] Faydor L Litvin, Alfonso Fuentes (2004) Gear Geometry and Applied Theory Cambridge university press [23] Gabriel Frumuşanu, Silviu Berbinschi, Nicolae Oancea (2011) “disc tool profiling –a comparison between cad method and analytical method” Proceedings in Manufacturing Systems in Romania [24] Gabriel Frumuşanu, Silviu Berbinschi, Nicolae Oancea (2012) “profiling of the planing tool for cycloidal worms machining” Proceedings in Manufacturing Systems in Romania [25] Heimir Fanna (2007) “Marks’ standard handbook for mechanical engineers” Except as permitted under the United states Copyright act of 1976., 2007 [26] Jaliu C., et all (2007) “Speed Multiplies Variants Used in Wind Turbines and Hydro-Power Station” International Research/expert Conference TMT [27] K Ilie and A Subic (2006) “Parametr ic modelling of helical rotors for efficient design of twin - screw superchargers” Proc IMechE Vol 221 Part C: J Mechanical Engineering Science [28] Kotson, N.E (1976) “Phép tính vectơ mở đầu phép tính vectơ ( ngƣời dịch Đặng Hân)” Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [29] L.V Mohan, M.S Shunmugam (2004) “Simulation of whirling process and tool profiling for machining of worms” Journal of Materials Processing Technology 185 (2007) 191–197 103 [30] L.V Mohan, M.S Shunmugam (2004) “CAD approach for simulation of generation machining and identification of contact lines” International Journal of Machine Tools & M anufacture 44 (2004) 717–723 [31] Litvin, F.L (1984) “Theory of Gearing” Washington : Nasa, Scientific and Technical Information Division [32] Litvin, Faydor L (1997) “Development of Gear Technology and Theory of Gearing” University of Illinois at Chicago [33] Lukshin, V.S (1968) “Theory of Screw Surfaces in Cutting Tool design” Machinostroyenie [34] Miloiu G., Dudita F and Diaconescu D.V (2001) “Modern Mechanical Transmission” Ed.Tehnica, Bucharest (in Romanian) [35] N Oance and V G Oancea (1997) “Geometrical design of cutting tools with surfaces of revolution for helical surfaces” Proc Instn Mech Engrs Vol 211 Part C [36] N Stosic, Ian K Smith, A Kovacevic (2005) “Optimization of screw compressor design” Centre for Positive Displacement Compressor Technology City University, London, EC1V 0HB, U.K [37] N Seshaiah, Subrata Kr Ghosh, Ranjit Kr Sahoo (2006) “Performance analysis of oil injected twin screw compressor” IIT, Guwahati, India., january [38] N Seshaiah, Subrata Kr Ghosh, Ranjit Kr Sahoo (2006) “Performance analysis of oil injected twin screw compressor” IIT, Guwahati, India., january [39] N Stoic, I Smith, A Kovacevic (2005) “Screw compressor mathematical modelling and performance calculation.” Printed in Neitherlands, [40] Negoe M., Diaconescu D.V (2004) “Mechanisms Structure analysis and gear mechanisms” Transylvania University Press, [41] Pascale L(2007) “Comparative analysis of modern planetary gears and a new reducer synthesis” Transilvania University of Brasov in Romanian [42] Pascale L., et all(2006) “On the geometrical optimization of a internal cycloid gear pair with rollers” Bulletin of the Transylvania University of Braşov [43] Pascale L., Neagoe M., Diaconescu D., Patic P.C(2009) “The Dynamic Modeling of a New Cycloidal Planetary Gear Pair with Rollers used in Robots Orientation System” The Scientific Bulletin of Electrical Engineering Faculty [44] Pascale L., Popescu C., Patic P.C., Neagoe M., Diaconescu D(2010) “Pattern Making Geometrical of a Internal Cycloidal Gear Pair with Rollers used in Robots” : Proceedings of the 1st Workshop on Energy, Transport and Environment Control 104 Aplications – ETECA ’09, The Expert Publishing House, p 83-90, ISBN 973-159-0803, ISBN 973-618-218-5 [45] Radzevich, Stephen P (2007) “Kinematic Geometry of Surface Machining” CRC Press [46] Royce N Brown(1997) “Compressors selection and sizing” Printed in The United States of America, [47] S.K.Kang, E.H Ehmann and C.Lin (1993) “Acad approach to helical groove machining Part 2: Numerial evaluation and sensitivity analysis” Printed in Great Britain [48] Seshaiah, Doctor of philosophy Nagam (2006) “Exprimental and computational studies on oil injected twin-screw compressor” National Institute, Rourkele Indian [49] Stosic N, Smith I.K, Kovacevic A, Venumadhav K (2000) “Retrofit 'N' Rotors for Efficient Oil-Flooded Screw Compressors” International Conference on Compressor Engineering at Purdue [50] V.G Shalamanov, S.D Smentanin (2007) “Shaping of helical surfaces by profiling circles” Russ Eng Res : 470−473, ISSN 1068-798x, [51] Veliko Ivanov, Gentcho Nankov (1997) “Profiling of rotation tools for forming of helical surfaces” International Journal of Machine Tools & Manufacture [52] Yuwen Sun, Ju n Wang, Dongm ing Guo & Qia ng Zhang (2006) “ Modeling and numerical simulation for the machining of helical surface profiles on cutting tools” Int J Adv Manuf Technol (2008) 36:525–534 105 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Hoàng Long, Nguyễn Thanh Tú, Bành Tiến Long (2016) Study on designing and generating air compressor screw pairs Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ Cơ khí – Động lực 2016 Nguyễn Thanh Tú, Bành Tiến Long, Lê Thanh Sơn (2016) Thiết kế truyền Cycloid sử dụng công nghiệp theo phương pháp tiếp cận kỹ thuật ngược Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 12 năm 2016 Nguyen Thanh Tu, Banh Tiến Long, Hoang Long (2016) Air compressor screw profiling based on envelope method using boolean operation in Autocad Journal of Science & Technology Số 115 năm 2016 Nguyen Thanh Tu, Banh Tiến Long, Hoang Long (2016) Disk tool profiling for helical surfaces generation Journal of Science & Technology (Giấy chứng nhận đăng – Số 116) 106 ... tài: Nghiên cứu tạo hình đôi động học trục vít- dụng cụ gia công ứng dụng để chế tạo trục vít máy nén khí Mục đích đề tài Xây dựng phƣơng pháp công cụ thiết kế xác biên dạng chế tạo cặp trục vít. .. LÝ THUYẾT TẠO HÌNH BỘ ĐÔI ĐỘNG HỌC TRỤC VÍT DỤNG CỤ GIA CÔNG CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẶP TRỤC VÍT MÁY NÉN KHÍ CHƢƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MẶT KHỞI THUỶ DỤNG CỤ DẠNG ĐĨA GIA CÔNG MẶT VÍT CYCLOID... tổng quan máy nén khí loại trục vít dùng máy nén khí - Tình hình nghiên cứu ứng dụng trục vít giới - Tình hình nghiên cứu ứng dụng trục vít Việt Nam 1.1 Giới thiệu tổng quan máy nén khí 1.1.1