Luận án tiến sĩ nghiên cứu tạo hình đôi động học trục vít – dụng cụ gia công và ứng dụng để chế tạo trục vít máy nén khí (tt)

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tại Việt Nam nay, nhu cầu cặp trục vít lớn, đặc biệt trục vít sử dụng máy nén khí máy bơm dầu Tuy nhiên, Việt Nam chưa có sở thiết kế, chế tạo cặp trục vít ăn khớp có biên dạng Cycloid đạt độ xác cao cần thiết Do vậy, tất cặp trục vít ăn khớp biên dạng Cycloid dùng thiết bị công nghiệp phải nhập Việc thiết kế biên dạng biên dạng đối ứng cặp trục vít ăn khớp thoả mãn điều kiện ăn khớp, có độ kín khít cấp xác cao phức tạp dựa lý thuyết bao hình ứng dụng lý thuyết ăn khớp, chưa nói đến tính toán tối ưu hoá biên dạng cặp trục vít máy nén khí Vì vậy, công việc thiết kế biên dạng cặp trục vít biên dạng dụng cụ gia công chúng thường sử dụng phần mềm chuyên dụng đắt tiền, dựa phương pháp chưa công bố công bố mức độ khái niệm bí mật hãng sản xuất Tương tự vậy, việc xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ vấn đề phức tạp mặt toán học dựa lý thuyết bao hình lý thuyết tạo hình bề mặt Các tài liệu, sách giáo trình công bố chủ yếu sử dụng phương pháp truyền thống phương pháp giải tích, phương pháp động học, … Tuy nhiên, thực tế có nhiều mặt khởi thuỷ phức tạp mà xác định theo phương pháp truyền thống khó khăn tốn thời gian độ xác thấp Vì thế, việc ứng dụng kỹ thuật tính toán dựa lập trình máy tính làm thay đổi phương pháp tạo công cụ công tác thiết kế mặt khởi thuỷ dụng cụ cách hiệu Tóm lại, công việc thiết kế chế tạo cặp trục vít ăn khớp biên dạng Cycloid cần thiết Việt Nam, nhiều vấn đề cần tập trung nghiên cứu, đóxác định biên dạng cặp trục vít biên dạng bề mặt khởi thuỷ dụng cụ gia công chúng vấn đề then chốt Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn tác giả lựa chọn đề 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 luận án Xây dựng phương pháp công cụ thiết kế chế tạo cặp trục vít ăn khớp nói chung cặp trục vít Cycloid máy nén khí nói riêng Nội dung (mục tiêu) luận án - Nghiên cứu xây dựng phương pháp công cụ thiết kế xác biên dạng cặp trục vít ăn khớp nói chung máy nén khí nói riêng .- Nghiên cứu xây dựng phương pháp công cụ xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công bao hình không tâm tích mặt xoắn vít - Nghiên cứu xây dựng phương pháp công cụ mô gia công bao hình không tâm tích dụng cụ dạng đĩa - Thực nghiệm thiết kế biên dạng 3D cặp trục vít máy nén khí, đánh giá sai số - Thực nghiệm thiết kế biên dạng dụng cụ dạng đĩa gia công cặp trục vít máy nén khí, đánh giá độ xác tiếp xúc dụng cụ chi tiết - Thực nghiệm gia công mô theo phương pháp bao hình không tâm tích dụng cụ dạng đĩa, đánh giá sai số gia công bao hình mô - Lập trình Gcode thực nghiệm gia công cặp trục vít máy nén khí máy CNC trục theo phương pháp số Đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu luận án - Đối tượng nghiên cứu luận án là: Tạo hình đôi động học trục vít - dụng cụ gia công - Phạm vi nghiên cứu luận án: Có nhiều phương pháp tạo hình mặt xoắn vít chép hình, bao hình có tâm tích, bao hình không tâm tích, biến dạng dẻo Luận án tập trung nghiên cứu phương pháp gia công bao hình không tâm tích dụng cụ dạng đĩa gia công số hoá CNC đặc biệt cụ thể với cặp trục vít Cycloid máy nén khí Luận án chưa quan tâm nhiều đến Chế độ cắt, vật liệu, lực, nhám bề mặt, … đối tượng nghiên cứu Luận án tập trung vào tạo hình bề mặt đôi động học - Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm để kiểm chứng hiệu chỉnh phương pháp Ý nghĩa khoa học, thực tiễn - đóng góp luận án Ý nghĩa khoa học: Phương pháp thiết kế hỗn hợp tìm đề xuất tạo biên dạng xác cặp trục vít ăn khớp thoả mẵn điều kiện ăn khớp độ kín khít cần thiết cho máy bơm đồng thời kế thừa tính tối ưu thiết kế tiềm ẩn sản phẩm hãng sản xuất mà chưa công bố hoàn toàn, khắc phục sai số phương pháp thiết kế ngược quen thuộc Phương pháp xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ gia công bao hình không tâm tích mặt xoắn vít tìm đề xuất có tính tổng quát cao, đảm bảo độ xác yêu cầu giảm thời gian thiết kế dụng cụ gia công, trực quan dễ dàng đánh giá điều kiện tồn mặt khởi thuỷ dụng cụ gia công mặt xoắn vít nói chung mặt vít Cycloid máy nén khí nói riêng Giá trị thực tiễn: Dựa phương pháp đề xuất, xây dựng thành công hệ thống chương trình máy tính hỗ trợ cho AutoCAD việc: thiết kế nhanh chóng xác cặp trục vít ăn khớp dụng cụ dạng đĩa gia công chúng; mô gia công để kiểm tra độ xác gia công, thiết kế ngược có tham số cặp trục vít Cicloid máy nén khí, gia công số hoá CNC…là vấn đề có ý nghĩa thực tiễn luận án Những đóng góp luận án - Đã nghiên cứu xây dựng thành công phương pháp công cụ thiết kế xác biên dạng cặp trục vít ăn khớp nói chung máy nén khí nói riêng Độ xác tiếp xúc mô hình thiết kế bề mặt cặp trục vít kiểm định theo hai phương pháp 2D 3D, coi tuyệt đối - Đã nghiên cứu xây dựng thành công phương pháp công cụ xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công bao hình mặt xoắn vít nói chung trục vít máy nén khí nói riêng Độ xác biên dạng khởi thuỷ dụng cụ đánh giá theo hai phương pháp: Phương pháp thứ nhất: Kiểm tra độ tiếp xúc dụng cụ gia công chi tiết, kết coi tuyệt đối xác; Phương pháp thứ hai: Kiểm tra độ xác biên dạng khởi thuỷ dụng cụ mô gia công Trong phương pháp này, NCS xây dựng thành công chương trình mô gia công tiến hành thử nghiệm - Đã tiến hành thực nghiệm gia công cặp trục vít Cycloid với công nghệ CAD/CAM/CNC máy CNC trục Thời gian gia công độ xác biên dang cặp trục vít thiết kế theo phương pháp tốt nhiều so với thiết kế ngược truyền thống áp dụng với gia công loạt nhỏ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRỤC VÍT MÁY NÉN KHÍ Để có nhìn tổng quát nội dung thực đề tài, chương tác giả khảo sát công trình nghiên cứu ứng dụng trục vít cycloid nước giới Công việc khảo sát tìm hiểu đặc trưng phương pháp, kết đạt tồn công trình nghiên cứu, từ đặt định hướng đề tài 1.1 Giới thiệu tổng quan máy nén khí 1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng trục vít Cycloid giới 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng trục vít Việt Nam Tại Việt Nam nay, nhu cầu cặp trục vít lớn, đặc biệt trục vít sử dụng máy nén khí Tuy nhiên, Việt Nam chưa có sở chế tạo cặp trục vít ăn khớp có biên dạng Cycloid đạt độ xác yêu cầu kỹ thuật do: Các nghiên cứu chưa sâu lý thuyết ăn khớp cặp trục vít có biên dạng Cycloid ; Máy dùng để gia công thường máy chuyên dùng dặc thù chi tiết có kích thước lớn cần đạt độ xác cao mà nước nhiều hạn chế; Chưa có công nghệ dụng cụ để chế tạo sản phẩm ứng dụng thiết bị Do vậy, công nghệ chế tạo cặp trục vít ăn khớp biên dạng Cycloid vấn đề nhiều điểm trắng, bên cạnh công nghệ tìm bề mặt thực dụng cụ gia công vấn đề quan trọng cần giải KẾT LUẬN CHƯƠNG Thông qua việc nghiên cứu phân tích tài liệu tham khảo tình hình nghiên cứu sản xuất trục vít Cycloid nước giới Tác giả đưa số kết luận sau: Trục vít có biên dạng Cycloid có nhiều ưu điểm vượt trội so với trục vít có biên dạng khác ngày sử dụng rộng rãi công nghiệp, đặc biệt máy bơm dầu, máy nén khí, hộp giảm tốc có tỷ số truyền lớn kích thước nhỏ Vì thế, nhu cầu xã hội cặp trục vít có biên dạng Cycloid lớn, cần phải nghiên cứu thiết kế chế tạochúng 2.Những thành tựu đạt nghiên cứu thiết kế gia công cặp trục vít biên dạng Cycloid giới đạt bước tiến lớn, đưa nhiều biên dạng tối ưu, nhiêncòn tồn sau: a) Tham số cụ thể biên dạng trục vít Cycloid nhằm tối ưu hoá tính khả gia công không công bố chi tiết bí mật hãng sản xuất (thường công bố phần sáng chế) b) Phương pháp xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ gia công trục vít biên dạng Cycloid dựa nguyên lý bao hình phức tạp, tài liệu, sách giáo trình công bố chủ yếu sử dụng phương pháp truyền thống phương pháp giải tích, phương pháp động học…Có nhiều mặt khởi thuỷ phức tạp mà xác định theo phương pháp truyền thống khó khăn tốn thời gian độ xác thấp việc giải hệ phương trình vi phân nhiều trường hợp trực tiếp, phải sử dụng phương pháp số dựa thuật toán phần mềm chuyên dụng đắt tiền quyền hãng sản xuất Vì Việt nam chưa có sở thiết kế gia công dụng cụ gia công cặp trục vít biên dạng Cycloid c) Phương pháp gia công số hoá CNC cặp trục vít biên dạng Cycloid Việt nam mẻ, chưa có sở sản xuất hàng loạt công bố chi tiết vấn đề CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẠO HÌNH BỘ ĐÔI ĐỘNG HỌC TRỤC VÍT CYCLOID – DỤNG CỤ GIA CÔNG 2.1.Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt bề mặt trục vít Cycloid 2.2 Cơ sở lý thuyết tạo hình bề mặt Dụng cụ cắt 2.3 Các phương pháp truyền thống xác định mặt khởi thuỷ Khi gia công chi tiết phương pháp cắt gọt, dụng cụ thực chức năng: chức tạo hình bề mặt chức cắt bóc lượng dư gia công Dụng cụ thực chức lưỡi cắt thực tổ hợp cac chuyển động tương chi tiết.Trong trường hợp dụng cụ có nhiều lưỡi cắt, lưỡi cắt phân bố bề mặt bề mặt gọi bề mặt khởi thủy K dụng cụ có lưỡi cắt hay nhiều lưỡi cắt 2.4 Các Điều kiện tạo hình bề mặt gia công Trong thực tế sản xuất có nhiều trường hợp gia công bề mặt cho trước theo vẽ gia công xảy nhiều trường hợp sau: Cắt lẹm profin ( tức trình gia công, phần chi tiết bị dao thâm nhập vào).Không cắt hết lượng dư (phần đường cong chuyển tiếp) KẾT LUẬN CHƯƠNG a) Các nguyên lý gia công tạo hình bề mặt như: Gia công định hình, gia công bao hình Các phương pháp xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ cắt gia công bao hình Các điều kiện tạo hình gia công bề mặt điều kiện cần đủ để tồn bề mặt khởi thuỷ K dụng cụ b) Cơ sở lý thuyết ăn khớp cặp bề mặt đối ứng trục vít biên dạng Cycloid c) Phương pháp thiết kế ngược để tạo hình trục vít Cycloid Những nội dung sử dụng để ứng dụng, phân tích, so sánh, định hướng cho nghiên cứu chương luận án CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẶP TRỤC VÍT MÁY NÉN KHÍ 3.1 Phương pháp thiết kế thuận truyền thống 3.2 Phương pháp thiết kế ngược Trang thiết bị tạo liệu thiết kế ngược - Phần cứng: Để số hóa sản phẩm sử dụng máy quét ánh sáng trắng ATOS I Trung Tâm Dịch Vụ Công Nghệ 3D - Phần mềm: Geomegic Qualify 2013 - Đối tượng cần thiết kế ngược: Cặp trục vít máy nén khí Sau xử lý xuất sang File IGS, liệu thiết kế ngược dạng 3D solid phân tích phần mềm thiết kế 3D INVENTOR Hình 3.4 Hình Hình 3.4 Bản vẽ trục chủ động Hình 3.5 Bản vẽ trục bị động Hình 3.6 Sai lệch biên dạng trục chủ động Dữ liệu thiết kế ngược có sai lệch lớn bước dọc trục lẫn biên dạng mặt cắt ngang (Hình 3.6), không cho phép sử dụng để gia công dung sai yêu cầu truyền máy nén khí 12 µm Vì cần thực công việc tạo thiết kế xác cặp trục vít xuất phát từ liệu thiết kế ngược phần sau 3.3 Phương pháp thiết kế hỗn hợp Phương pháp NCS đề xuất thực bao gồm công đoạn sau: i) Tạo liệu thiết kế ngược, gọi liệu gốc ii) Phân tích liệu gốc, phát sai số điều kiện ăn khớp (tính tiếp xúc hai biên dạng đối ứng trình lăn không trượt) để khắc phục; xác định bước vít (khoảng cách hai profile dọc trục liên tiếp) trung bình; iii) Khắc phục sai số biên dạng gốc Kết bước có biên dạng tham số hoá trục chủ động; iv) Thiết kế biên dạng đối ứng trục bị động từ biên dạng hợp lý trục chủ động (là kết bước iii); v) Thiết kế mô hình 3D hợp lý hai trục dựa biên dạng hợp lý với bước xoắn số đo từ bước i; vi) Kiểm tra độ xác ăn khớp mô hình 3D hai trục Những công đoạn triển khai cụ thể với cặp trục vít máy nén khí sau: 3.3.1 Phân tích liệu gốc tham số hoá biên dạng trục chủ động 3.3.1.1 Phân tích liệu gốc 3.3.1.2 Tham số hoá biên dạng trục chủ động Biên dạng tiết diện ngang rotor chủ động bao gồm phân đoạn Cycloid, cung tròn tiếp xúc với dạng thiết kế gần có đoạn đường bậc hai Tham số phân đoạn nghiên cứu tối ưu hoá bí mật hãng sản xuất Hình 3.7 Biên dạng tham số hoá trục chủ động Kết tham số hoá biên dạng trục chủ động Hình 3.7, đó: AB HI cung E-líp; BC đường Cycloid có vòng sở 30 mm, bán kính vòng tròn lăn không trượt vòng sở ( gọi epicycle) xác định 33 mm (sau chạy chương trình vẽ tự động đường Cycloid với giá trị khác bán kính cho thấy bán kính 33 mm cho đường Cycloid xác (xem hình 3.8) Hình Biên dạng Cycloid với tham số r khác Các phân đoạn lại cung tròn tiếp xúc nhau, bán kính chúng xác định cách áp cung tròn qua điểm chọn đường biên dạng gốc liệu thiết kế ngược với chế độ bắt xác điểm 3.3.2 Xác định tự động biên dạng đối ứng trục bị động Đầu vào: Biên dạng tiết diện ngang trục chủ động Đầu ra: Biên dạng tiết diện ngang bánh bị động Thuật toán chương trình tự động xác định biên dạng đối ứng đảm bảo điều kiện ăn khớp truyền bánh trụ lăn không trượt bên Kết chạy chương trình theo thuật toán trên Hình 10, Hình 11, Hình 10 Hình 10 Biên dạng hai trục chuẩn bị chạy chương trình (trên) đạng trình tạo tự động (dưới) Hình 11 Biên dạng trục bị động hoàn thiện Kiểm tra độ xác biên dạng thiết kế 2D Hình 12 Kiểm tra tiếp xúc hai biên dạng Thực chuyển động lăn không trượt hai biên dạng với bước góc độ cho trục chủ động -4 độ cho trục bị động (trục chủ động quay đủ 90 độ) Hình cho thấy tiếp xúc hai biên dạng coi tuyệt đối vị trí 3.3.3 Tạo mô hình 3D xác cặp trục vít 3.3.4 Kiểm tra độ xác mô hình thiết kế 3D Xuất mô hình Solid 3D từ AutoCAD sang File định dạng SAT, sử dụng môi trường INVENTOR để kiểm tra tính tiếp xúc Kết biên dạng hai trục tiết diện tiếp xúc tuyệt đối 11 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương nghiên cứu thiết kế xác mô hình CAD 3D hai chi tiết quan trọng máy nén khí cặp trục vít Cycloid Những kết nghiên cứu trình bày chương bao gồm: Đã trình bày hướng thiết kế thuận biên dạng đối ứng cặp trục vít theo phương pháp giải tích số hoá; Đã trình bày nguyên tắc thiết kế ngược thực nghiệm thiết kế ngược, đưa mô hình CAD 3D gốc cặp trục vít máy nén khí AIRMAN PSD 50; Đã nghiên cứu đề xuất triển khai phương pháp thiết kế hỗn hợp đưa mô hình CAD 3D xác cặp trục vít máy nén khí AIRMAN PSD 50 làm đầu vào cho chương luận án CHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MẶT KHỞI THUỶ DỤNG CỤ DẠNG ĐĨA GIA CÔNG MẶT VÍT CYCLOID 4.1 Động học tạo hình dụng cụ dạng đĩa gia công mặt vít Động học trình tạo hình bề mặt xoắn ốc trụ có bước không đổi sử dụng dụng cụ dạng đĩa liên quan đến ba chuyển động sau (xem ): 12 Hình Mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công mặt vít I - chuyển động quay phôi mà bề mặt xoắn ốc cần tạo ra; II - Chuyển động tịnh tiến dọc theo trục phôi, phù hợp với chuyển động quay I, có mục đích để tạo chuyển động xoắn ốc tạo bề mặt xoắn vít có tham số bước xoắn p; III – Chuyển động cắt chuyển động dụng cụ quay quay quanh trục 4.2 Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công mặt vít Nguyên lý phương pháp thực mô trình “gia công ngược” Với mục đích này, “phôi dụng cụ” tạo ban đầu khối trụ chi tiết (là trục vít, đóng vai trò dụng cụ gia công “phôi dụng cụ”) cho dạng Solid 3D Mô trình “cắt ngược” thực toán tử Boolean: lấy phôi dụng cụ trừ chi tiết để loại bỏ vật liệu không mong muốn dụng cụ theo bước chuyển động nhỏ (độ nhỏ bước chuyển động định độ xác dụng cụ) trì mối quan hệ động học tạo hình “phôi dụng cụ” chi tiết Hình Thuật toán tạo hình dụng cụ dạng đĩa gia công trục vít 13 Thuật toán chương trình thực hiên tự động mô trình cắt ngược nói thể hình 4.5 4.3 Thực nghiệm xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công cặp trục vít máy nén khí Bước 1: Tạo “phôi dụng cụ” khối trụ, định vị hợp lý vị trí tương đối “phôi dụng cụ” chi tiết Bước 2: Chạy chương trình “gia công ngươc” để tạo biên dạng dụng cụ dạng đĩa gia công trục chủ động Bước 3: Cắt đôi dụng cụ để xác định biên dạng dọc trục lệnh Silce AutoCAD Bước 4: Xuất nửa phôi dụng cụ sang môi trường Inventor thông qua File định dạng *.SAT, lấy biên dạng dọc trục cách chiếu mặt cắt dọc trục lên mặt phẳng Sketch mặt này; Copy biên dạng Sketch này, tạo File chi tiết sau Paste biên dạng vào thực lệnh tạo khối tròn xoay để tạo mặt khởi thuỷ dụng cụ hoàn chỉnh Hình Hình Lấy biên dạng dọc trục tạo mặt khởi thuỷ dụng cụ hoàn chỉnh gia công trục chủ động 14 Hình 12 Tạo mặt khởi thuỷ dụng cụ hoàn chỉnh gia công trục bị động 4.4 Kiểm tra độ xác mặt khởi thuỷ dụng cụ 4.4.1 Kiểm tra độ tiếp xúc dụng cụ chi tiết Dụng cụ dạng đĩa sau xây dựng hoàn chỉnh Hình 9và Hình môi trường INVENTOR xuất sang dạng File *.SAT, sau đó, AutoCAD, chúng định vị vào chi tiết cần gia công (trục vít) theo vị trí tương đối tạo biên dạng ban đầu Sau lại xuất ngược lại cho INVENTOR để kiểm tra độ xác Kết quảcho thấy độ xác dụng cụ gia công trục chủ động, bị động coi tuyệt đối xác 4.4.2 Kiểm tra độ xác dụng cụ mô gia công NCS xây dựng chương trình mô gia công, thuật toán sau Hình 4.16 15 Hình 4.16 Thuật toán gia công mô Hình 17 Thực gia công mô đoạn phôi Kết Mô gia công trục chủ động 16 Hình 18 Sai lệch biên dạng gia công mô trục bị động So sánh biên dạng tiết diện ngang chi tiết mô hình thiết kế thìhai tiết diện ngang đặt chồng lên để phát sai lêch, phóng to hình để đo khoảng cách nơi sai lệch hai biên dạng lớn nhất, giá trị đo hình báo 0,018 mm.Sai lệch bước góc chuyển động tương đối thuật toán gia công mô 0,5 độ Với máy tính cấu hình tốt, điều chỉnh bước thuật toán tạo hình dụng cụ bước thuật toán gia công mô nhỏ nũa để tăng độ xác dụng cụ đánh giá gia công mô trung thực Kết Mô gia công trục bị động Hình 20 So sánh biên dạng thiết kế biên dạng gia công mô trục bị động So sánh biên dạng trục bị động thiết kế (xám) với biên dạng gia công mô (tím): nơi lớn 0,021 mm, lý giải trình bày với trục chủ động 17 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định đánh giá độ xác mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công bề mặt xoắn vít nói chung triển khai ứng dụng thực nghiệm cụ thể vào việc thiết kế đánh giá cặp dụng cụ gia công cặp trục vít Cycloid máy nén khí cụ thể Những kết nghiên cứu trình bày chương bao gồm: - Đã trình tóm tắt nguyên lý động học tạo hình dụng cụ dạng đĩa gia công mặt xoắn vít; - Đã nghiên cứu đề xuất hai phương pháp xác định mặt khởi thuỷ dụng cụ dạng đĩa gia công mặt xoắn vít tổng quát: phương pháp mặt cắt kế phương pháp toán tử Boolean 3D; - Đã lập trình thực phương pháp đề xuất triển khai thực nghiệm thiết kế thành công mặt khởi thuỷ cặp dụng cụ dạng đĩa gia công cặp trục vít máy nén khí cụ thể - Đã xây dựng phương pháp triển khai thực nghiệm gia công mô để đánh giá độ xác thiết kế mặt khởi thuỷ cặp dụng cụ dạng đĩa tạo hình cặp trục vít máy nén khí CHƯƠNG THỰC NGHIỆM GIA CÔNG CẶP TRỤC VÍT CYCLOID VỚI CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC Chương trình bày thực nghiệm gia công CNC cặp trục vít thiết kế theo phương pháp thiết kế ngược túy (cặp trục 01) cặp trục vít thiết kế theo phương pháp (cặp trục số 02) đề xuất chương (phương pháp thiết kế hỗn hợp) nhằm đánh giá: - Khả gia công số hóa CNC trục cặp trục vít máy nén khí - Ảnh hưởng mô hình thiết kế 3D cặp trục vít theo phương pháp thiết kế ngược túy phương pháp thiết kế đến khả gia công số hóa chúng CNC 18 5.1 Thực nghiệm gia công cặp trục vít mẫu (cặp số 01) 5.1.1 Quy trình thiết kế CAD/CAM cho cặp trục vít mẫu 5.1.2 Quy trình gia công máy CNC Hình 24 Một số Hình ảnh trình gia công cặp trục vít 01 Hình 25 Kết Sản phẩm sau gia công cặp trục vít 01 5.1.3 Đánh giá độ xác bề mặt cặp trục vít số 01 so với bề mặt cặp trục vít mẫu Hình 5.26 Kết so sánh bề mặt cặp trục vít số 01 so với mô hình thiết kế ngược túy 19 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 ngược túy 0.042 mm Sai số gia công theo công nghệ CAD/CAM/CNC 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 thiết kế phương pháp (cặp số 02) 5.2.1 Quy trình thiết kế CAD/CAM cho cặp trục vít mẫu 5.2.2 Quy trình gia công máy CNC Hình 28 Một số Hình ảnh trinh gia công cặp trục vít 02 Hình 5.29 Kết Sản phẩm sau gia công cặp trục vít số 02 20 5.2.3 Đánh giá độ xác bề mặt cặp trục vít số 02 Hình 30 Kết so sánh bề mặt cặp trục vít số 02 so với mô hình thiết kế phương pháp KẾT LUẬN CHƯƠNG Những kết thực nghiệm kết luận tương ứng chương bao gồm: Về thông số phản ảnh chất lượng thiết kế gia công cặp trục vít thiết kế ngược túy: - Kết thu thời gia công thực hết 61 35 phút - Sai số lớn trung bình bề mặt chi tiết so với mô hình thiết kế ngược túy 0.042 mm Số liệu xác nhận độ xác phương pháp thiết kế ngược hành thấp, sản phẩm tạo từ mô hình không đảm bảo yêu cầu máy nén khí Sai số gia công theo công nghệ CAD/CAM/CNC (0.042 mm) chấp nhận nhiên thời gian gia công lớn, không kinh tế Về thông số phản ảnh chất lượng thiết kế gia công cặp trục vít thiết kế theo phương pháp - Kết thu thời gia công thực hết 38 08 phút - Sai số bề mặt chi tiết so với mô hình thiết kế phương 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 21 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 KẾT LUẬN Trục vít có biên dạng Cycloid có nhiều ưu điểm vượt trội so với trục vít có biên dạng khác ngày sử dụng rộng rãi công nghiệp, đặc biệt máy máy nén khí Vì thế, nhu cầu xã hội cặp trục vít có biên dạng Cycloid lớn Việc nghiên cứu biên dạng trục vít Cycloid nhằm bước làm chủ kỹ thuật, công nghệ có ý nghĩa khoa học thực tiễn lớn, cần thiết ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo nước Tuy nhiên, Việt Nam, việc chế tạo cặp trục vít Cycloid gặp nhiều khó khăn nguyên nhân như: Chưa có nghiên cứu nhằm xác định tham số cụ thể biên dạng trục vít Cycloid, thông tin không công bố công bố hạn chế công nghệ hãng sản xuất; Phương pháp xác định mặt khởi thủy dụng cụ gia công theo phương pháp bao hình phức tạp, Việt Nam chưa có sở thiết kế gia công dụng cụ gia công cặp trục vít biên dạng Cycloid; Phương pháp gia công số hóa cặp trục vít vấy đề chưa có sở sản xuất hàng loạt công bố chi tiết vấn đề Những kết nghiên cứu luận án giải tồn nói với kết sau: Đã nghiên cứu xây dựng thành công phương 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 phương pháp gia công thử nghiệm máy CNC trục) Đã nghiên cứu xây dựng thành công phương pháp công cụ 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 22 đánh giá độ xác dụng cụ gia công dạng đĩa theo hai phương pháp: - Phương 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 - Phương pháp thứ hai: Kiểm tra độ xác mô gia công Trong phương pháp này, NCS xây dựng thành công chương trình mô gia công tiến hành thử nghiệm Kết thu sai số gia công trục chủ động lớn 0,018 mm trục bị động 0,021 mm 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 thể sau: - Về thông số phản ảnh chất lượng thiết kế gia công cặp trục vít thiết kế ngược thông thường: Thời gian công thực hết 61 35 phút; Sai số trung bình bề mặt chi tiết so với mô hình thiết kế ngược túy 0.042 mm - Về thông số phản ảnh chất lượng thiết kế gia công cặp trục vít thiết kế theo phương pháp mới: Kết thu thời gia công thực hết 38 08 phút; Sai số bề mặt chi tiết so với mô hình thiết kế phương 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 23 KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Nghiên cứu ứng dụng kết luận án vào việc sản suất thử nghiệm, tiến tới thương mại hóa việc sản suất cặp trục vít Cycloid Nghiên cứu chế tạo dụng cụ gia công dạng đĩa phay, mài cặp trục vít cycloid Nghiên cứu tạo biên dạng mới, tối ưu 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 quan tâm đồng hành đông đảo bạn đồng nghiệp, cảm thông, khích lệ động viên giáo Nhà khoa học 24 ... chọn đề 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 luận án Xây dựng phương pháp công cụ thiết kế chế tạo cặp trục vít ăn khớp... máy nén khí máy CNC trục theo phương pháp số Đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu luận án - Đối tượng nghiên cứu luận án là: Tạo hình đôi động học trục vít - dụng cụ gia công - Phạm vi nghiên. .. vào cho chương luận án CHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MẶT KHỞI THUỶ DỤNG CỤ DẠNG ĐĨA GIA CÔNG MẶT VÍT CYCLOID 4.1 Động học tạo hình dụng cụ dạng đĩa gia công mặt vít Động học trình tạo hình bề mặt xoắn