Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CADCAM trong thiết kế, chế tạo và kiểm tra bánh răng trụ thân khai

Việc gia công bánh răng trên các máy này đòi hỏi người th đứng máy phải kiến thức sâu về l thuyết bánh răng, có khả năng tính toán các thông số hình học của bánh răng, phân tích sơ đồ độ

1

M C L C

LỜI MỞ ĐẦU 5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 8

MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÁNH RĂNG 16

1.1 Các khái niệm chung 16

1.1.1 Các loại bánh răng 16

1.1.2 Đường thân khai 18

1.1.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng 19

1.1.4 Dịch chỉnh sự ăn khớp 20

1.1.5 Các hệ bánh răng 22

1.1.6 Các thông số chế tạo cơ bản của bánh răng trụ răng thẳng 23

1.1.7 Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 23

1.2 Các phương pháp gia công bánh răng trụ 24

1.2.1 Phương pháp định hình 24

1.2.2 Phương pháp bao hình 27

1.3 Các chỉ tiêu kiểm tra bánh răng 28

1.3.1 Độ chính xác động học 28

1.3.2 Độ ổn định làm việc 29

1.3.3 Độ chính xác tiếp xúc 29

1.3.4 Độ chính xác khe hở mặt bên 29

1.4 Kết luận chương 1 29

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ CAD/CAM 31

2.1 Tổng quan về công nghệ Cad/Cam 31

2.1.1 Khái niệm cơ bản về CAD 31

2.1.2 Sản xu t với tr giúp của máy tính C 33

2.1.3 Hệ thống C D/C 35

2.2 Giới thiệu phần mềm Mastercam 35

2

2.2.1 Giới thiệu chung 35

2.2.2 ô đun astercam Design 39

2.3 Phương pháp gia công phay trên máy CNC 44

2.3.1 Nguyên l phay CNC 44

2.3.2 Dụng cụ cắt d ng cho phay CNC 44

2.3.3 Đường dụng cụ trong gia công CNC 47

2.4 Phương pháp gia công tia l a điện 50

2.4.1 Nguyên l gia công tia l a điện 50

2.4.2 Gia công bằng xung định hình 51

2.4.3 Gia công bằng điện cực dây 51

2.5 Kết luận chương 2 53

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CAD TRONG THIẾT KẾ BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI 54 3.1 Cơ sở xây dựng đường thân khai trong CAD 54

3.2 Cơ sở xây dựng phương trình bề mặt bánh răng trụ thân khai răng nghiêng 56

3.3 Giới thiệu ngôn ngữ lập trình Autolisp 60

3.4 Chương trình Autolisp vẽ bánh răng trụ thân khai răng thẳng 61

3.4.1 Sơ đồ thuật toán vẽ đường thân khai 61

3.4.2 S dụng chương trình để vẽ bánh răng mẫu 61

3.5 Chương trình Autolisp vẽ bề mặt bánh răng trụ thân khai răng nghiêng 64

3.5.1 Sơ đồ thuật toán 64

3.5.2 S dụng chương trình để vẽ bánh răng mẫu 65

3.6 Kết luận chương 3 68

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG CAM TRONG CHẾ TẠO BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI 69 4.1 Qui trình công nghệ tổng quát chế tạo bánh răng trụ thân khai 69

4.2 Chế tạo bánh răng trụ thân khai bằng phương pháp phay CNC 70

4.2.1 Thông số cơ bản bánh răng cần chế tạo 70

4.2.2 Sơ đồ các nguyên công 70

4.2.3 Tạo chương trình NC phay biên dạng răng trên astercam 71

4.2.4 Thực nghiệm quá trình phay 74

3

4.3 Chế tạo bánh răng trụ thân khai bằng phương pháp cắt dây CNC 76

4.3.1 Thông số cơ bản bánh răng cần chế tạo 76

4.3.2 Sơ đồ các nguyên công 76

4.3.3 Tạo chương trình NC cắt dây biên dạng răng trên astercam 77

4.3.4 Thực nghiệm quá trình cắt dây CNC 79

4.4 Kết luận chương 4 81

CHƯƠNG 5 KIỂ TR BÁNH RĂNG TRỤ THÂN KHAI 82

5.1 Giới thiệu một số phương pháp phổ biến đo các thông số bánh răng 82

5.1.1 Đo đường kính vòng chia 82

5.1.2 Đo sai lệch khoảng pháp tuyến chung 83

5.1.3 Đo độ đảo hướng tâm vành răng 84

5.1.4 Đo sai số prôfin răng 84

5.2 Giới thiệu về máy đo tọa độ 85

5.3 Cơ sở hình học của phép đo tọa độ 86

5.3.1 Hệ tọa độ Đề các vuông góc 87

5.3.2 Các phép biến đổi tọa độ 88

5.4 Một số thuật toán kiểm tra các thông số bánh răng 91

5.4.1 Tính sai số đường kính vòng đỉnh răng 91

5.4.2 Sai số đường kính vòng chân răng 91

5.4.3 Sai số chiều dày răng trên vòng tròn chia 92

5.4.4 Sai số bước ăn khớp 93

5.5 Kiểm tra bánh răng trụ thân khai răng thẳng bằng máy đo tọa độ 94

5.5.1 Thông số của bánh răng trụ răng thẳng cần đo 94

5.5.2 Sơ đồ và quá trình đo 94

5.5.3 X l số liệu 95

5.5.4 Kết quả x l số liệu 97

5.6 Kết luận chương 5 100

KẾT LUẬN VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

PHỤ ỤC 106

4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung trình bày trong luận văn này là do sự tìm hiểu

và nghiên cứu của bản thân Các tài liệu tham khảo, mọi kết quả nghiên cứu của các

tác giả khác nếu có đều đư c trích dẫn nguồn gốc cụ thể

uận văn này cho đến nay chưa đư c bảo vệ tại b t kỳ một hội đồng bảo vệ luận

văn thạc sỹ nào và chưa đư c công bố trên b t kỳ một phương tiện thông tin nào Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan ở trên đây

Hà Nội, tháng 09 năm 2012

Học viên

Nguyễn Phú Dũng

5

LỜI MỞ ĐẦU

Tác giả xin chân thành cảm ơn Viện Cơ Khí - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Nghiên cứu Cơ khí – Bộ Công Thương đã tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này

Đặc biệt tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy GS TSKH Bành Tiến Long

và TS Bùi Ngọc Tuyên đã hướng dẫn tác giả thực hiện đề tài này

uận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả r t mong nhận

đư c những kiến đóng góp, bổ sung của các thầy giáo, cô giáo, bạn đọc và đồng nghiệp để luận văn này đư c hoàn thiện hơn

Tác giả xin chân thành cảm ơn!

Tác giả đề tài

Nguyễn Phú Dũng

6

DANH M C CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CMM: Coordinate Measuring Machine ( áy đo toạ độ 3 chiều)

C D: Computer ided Design (Thiết kế với tr giúp của máy tính)

CAM: Computer Aided Manufacturing (Sản xu t có tr giúp của máy tính) CNC: Computer Numerical Control (Điều khiển số bằng máy tính)

EDM: Electric Discharge Machining (Gia công tia l a điện)

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

7

DANH M C CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Các kiểu đường dụng cụ

Bảng 5.1: Cô sin chỉ phương của hệ tọa độ mới

Bảng 5.2: Sai số prôfin bánh răng phay CNC

Bảng 5.3: Sai số prôfin bánh răng cắt dây CNC

8

DANH M C CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Hình 1.2: Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng và răng chữ V

Hình 1.3: Bộ truyền bánh răng côn

Hình 1.4: Đường thân khai

Hình 1.5: Sơ đồ ăn khớp của cặp bánh răng thân khai

Hình 1.6: Biên dạng răng

Hình 1.7: Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Hình 1.8: Các bước răng của bánh răng trụ răng nghiêng

Hình 1.9: Sơ đồ phay răng thẳng bằng dao phay đĩa mô đun và dao phay ngón Hình 1.10: Phay răng thẳng trên máy phay vạn năng

Hình 1.11: Sơ đồ chuốt răng bánh răng thẳng

Hình 1.12: Sơ đồ phay lăn răng và dao phay lăn răng

Hình 2.11: enu Xform và menu Solids

Hình 2.12: Hộp thoại Extrude Chain

Hình 2.13: Hôp thoại Sweep chain

Hình 2.14 : Các thông số của dụng cụ

Hình 2.15: ột số loại dụng cụ cắt thường s dụng trong gia công bề mặt 3D

Hình 3.1: Sơ đồ tính các điểm trên đường thân khai

Hình 3.2: Sơ đồ vẽ biên dạng răng thân khai

Hình 3.3: ô tả chuyển động xoắn vít của một mặt helicoid

Hình 3.4: inh họa mối quan hệ của 2 hệ trục tọa độ Oxyz và O1x1y1z1

Hình 3.5: Sơ đồ tính prôfin bánh răng thân khai răng nghiêng

Hình 3.6: Hộp thoại oad/Unload pplications

Hình 3.7: Giao diện hộp thoại chương trình

Hình 3.8: Biên dạng bánh răng m10; Z17; o

20



 trong Autocad

Hình 3.9: Bản vẽ bánh răng 3D trong astercam XII

Hình 3.10: ô hình lưới cặp bề mặt đối tiếp bánh răng trụ răng nghiêng

Hình 3.11: ô hình Surface cặp bề mặt đối tiếp bánh răng trụ răng nghiêngHình 3.12: ô hình bề mặt một rãnh răng

Hình 3.13: ô hình bề mặt 17 rãnh răng

Hình 3.14: ô hình 3D wireframe bánh răng nghiêng

Hình 3.15: ô hình bánh răng sau khi tô bóng trong Mechanical Desktop Hình 3.16: ô hình bánh răng trụ thân khai răng nghiêng trong Solidworks Hình 4.1: Sơ đồ gá đặt nguyên công 3

Hình 4.2: Sơ đồ định vị nguyên công 4

Hình 4.3: Biên dạng răng trong môi trường astercam

Hình 4.4: Hộp thoại Define tool- Machine Group 1

Hình 4.5: Hộp thoại Contour (2D)

Hình 4.6: Hộp thoại achine Group Properties

10

Hình 4.7: Mô hình đường dụng cụ phay biên dạng răng

Hình 4.8: Hộp thoại Post processing

Hình 4.9: ô phỏng quá trình phay bánh răng trụ thân khai

Hình 4.10: Dao phay ngón

Hình 4.11: Sơ đồ định vị khi phay răng

Hình 4.12: Chế độ cắt khi phay thô

Hình 4.13: Thực nghiệm phay biên dạng răng

Hình 4.14: Thẻ Wire Parameter-hộp thoại Contour

Hình 4.15: Thẻ Contour-hộp thoại Contour

Hình 4.16: Hộp thoại achine Group Properties

Hình 4.17: ô hình đường dụng cụ cắt dây biên dạng răng

Hình 4.18: ô phỏng quá trình cắt dây bánh răng trụ thân khai

Hình 4.19: Thực nghiệm cắt dây biên dạng răng

Hình 5.1: Sơ đồ đo đường kính vòng chia

Hình 5.2: Sơ đồ đo khoảng pháp tuyến chung

Hình 5.3: Sơ đồ đo độ đảo hường tâm vánh răng

Hình 5.4: Sơ đồ đo sai số prôfin răng

Hình 5.5: áy đo tọa độ C

Hình 5.6: Hệ tọa độ Đề các vuông góc

Hình 5.7: Xác định chiều dày răng trên vòng chia

Hình 5.8: Xác định bước ăn khớp

Hình 5.9: Sơ đồ hệ trục tọa độ bánh răng cần đo

Hình 5.10: Thực nghiệm đo bánh răng trên máy đo tọa độ

Hình 5.11: Sơ đồ xác định xi và xi

11

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong chế tạo máy, truyền động bánh răng chiếm một vị trí r t quan trọng, chúng

là những cơ c u đóng vai trò chủ yếu trong hầu hết các máy, có ảnh hưởng trực tiếp đến ch t lư ng làm việc, độ an toàn và tuổi thọ của máy

Bánh răng thường đư c gia công trên các máy cắt răng chuyên d ng Việc gia công bánh răng trên các máy này đòi hỏi người th đứng máy phải kiến thức sâu về

l thuyết bánh răng, có khả năng tính toán các thông số hình học của bánh răng, phân tích sơ đồ động của máy cắt răng và tính toán các thông số điều chỉnh máy Trong quá trình thiết kế, chế tạo bánh răng, nhiều khi chúng ta gặp phải những bánh răng có mô đun hoặc góc áp lực phi tiêu chuẩn với số lư ng ít Việc đầu tư thiết bị và dụng cụ cắt chuyên dùng để gia công những bánh răng loại này nhìn chung là không hiệu quả

Hiện nay công nghệ CAD/CAM-CNC đang đư c nghiên cứu và ứng dụng khá rộng rãi Khá nhiều nhà máy, phân xưởng cơ khí tại Việt Nam cũng đã đầu tư các máy CNC Đặc điểm gia công trên máy CNC đó là năng su t và độ chính xác cao, rút ngắn đư c chu kỳ sản xu t ột v n đề đư c đặt ra đó là nếu ứng dụng đư c công nghệ C D/C -CNC vào lĩnh vực gia công bánh răng thì sẽ đem lại r t nhiều

Thực tế có r t nhiều loại bánh răng, trong số đó bánh răng trụ thân khai là loại bánh răng phổ biến nh t Xu t phát từ yêu cầu tìm ra giải pháp công nghệ trong việc chế tạo các bánh răng trụ thân khai phi tiêu chuẩn, tác giả đã lựa chọn đề tài:

12

“Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Cad/Cam trong thiết kế, chế tạo và kiểm tra bánh răng trụ thân khai.”

2 Lịch sử nghiên cứu

 Tình hình sản xu t, chế tạo bánh răng trong nước

Cơ khí là một lĩnh vực rộng lớn và phức tạp, có quan hệ mật thiết với nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật Sự phát triển của ngành Cơ khí đóng vai trò nền tảng và có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của khoa học kỹ thuật cũng như các ngành công nghiệp khác Phát triển công nghiệp Cơ khí đòi hỏi vốn lớn, thời gian đầu tư dài, kỹ thuật cao và đội ngũ lao động lành nghề

Gia công bánh răng là một lĩnh vực cắt gọt kim loại phức tạp trong ngành cơ khí Hiện nay, tại nhiều nước trên thế giới người ta đã xây dựng các nhà máy hoặc phân xưởng chuyên chế tạo bánh răng với trình độ cơ khí hóa và tự động hóa cao Trong khi đó công nghệ chế tạo bánh răng ở Việt Nam vẫn còn kém phát triển, năng su t

và ch t lư ng th p Nhiều loại bánh răng trụ cỡ lớn, các loại bánh răng phức tạp như bánh răng côn xoắn, các bánh răng yêu cầu độ chính xác cao thậm trí một số loại bánh răng trụ răng nghiêng đều phải nhập khẩu từ nước ngoài

Phần lớn các máy gia công bánh răng ở Việt Nam đều đã cũ, độ chính xác và năng su t không cao Hiện nay, tại một số nhà máy người ta đã đầu tư các trang thiết

bị để gia công các loại bánh răng cỡ lớn, các bánh răng đặc biệt tuy nhiên tính h p tác, hỗ tr nhau giữa các nhà máy là r t th p

 ột số công trình nghiên cứu về bánh răng ở Việt Nam

Bài báo khoa học: “Chương trình Autolisp tạo đường cong thân khai đường tròn tích hợp vào Autocad” của tác giả Nguyễn Độ - Trường Đại học Bách khoa Đà

Nẵng Trong bài báo, tác giả đã trình bày chương trình utolisp tạo đường cong thân khai của đường tròn một cách tổng quát, nhanh, chính xác và theo hướng ngư c hoặc c ng chiều kim đồng hồ ở vị trí góc bắt đầu vẽ và góc quay kết thúc của bán kính đường tròn cơ sở

Bài báo khoa học: “Xây dựng chương trình Autolisp biểu diễn bánh răng Xicloid 2D, 3D thường dùng trong cơ khí.” của tác giả Nguyễn Độ- Trường Đại học Bách

13

khoa Đà Nẵng Bài báo xây dựng một chương trình utolisp tích h p vào autocad nhằm biểu diễn bánh răng xicloid 2D và 3D Biên dạng răng của bánh răng xicloid dựa trên cơ sở các đường cong epicycloid và hypocycloid – là các đường cong tạo ra bởi đường tròn lần lư t lăn không trư t quanh bên ngoài và bên trong của đường tròn khác Hiện nay bánh răng xicloid 2D và 3D đư c vẽ r t chậm và khó khăn theo phương pháp truyền thống Chương trình autolisp này giúp vẽ nhanh và chính xác bánh răng xicloid

Bài báo khoa học: “Thiết lập đoạn lượn chân răng có lợi cho việc gia công bánh răng trên máy công cụ CNC” của tác giả Nguyễn Văn Tiến - Đại học Đà Nẵng Bài

báo đã trình bày phương pháp tính toán thiết lập cung tròn thay thế đoạn lư n chân răng của bánh răng thân khai Thực hiện thành công việc thay thế đoạn lư n chân răng bằng một cung tròn sẽ tạo điều kiện thuận l i cho việc lập trình gia công bánh răng trên máy công cụ CNC, rút ngắn đư c khá nhiều thời gian gia công và nâng cao

độ chính xác gia công cung lư n chân răng

Các bài báo nêu trên có liên quan mật thiết tới quá trình định hướng nghiên cứu

của tác giả Bài báo “Xây dựng chương trình Autolisp biểu diễn bánh răng Xicloid 2D, 3D thường dùng trong cơ khí” đã xây dựng đư c một chương trình hoàn thiện

để vẽ bánh răng xiclôid Tuy nhiên đây là loại bánh răng ít phổ biến Bài báo

“Chương trình Autolisp tạo đường cong thân khai đường tròn tích hợp vào Autocad” mới chỉ xây dựng đư c chương trình vẽ đường thân khai của đường tròn

Sau khi có đường thân khai, người vẽ vẫn phải thực hiện hiện thêm nhiều thao tác vẽ khác để hoàn thiện một bản vẽ biên dạng bánh răng trụ thân khai răng thẳng hoàn

chỉnh Bài báo “Thiết lập đoạn lượn chân răng có lợi cho việc gia công bánh răng trên máy công cụ CNC” đã trình bày phương pháp thay thế đoạn lư n chân răng từ

một đường cong phức tạp thành một cung tròn có sức bền tương đương, tạo điều kiện thuận l i cho quá trình phay CNC

Nối tiếp những công trình nghiên cứu nêu trên, tác giả đã tiến hành tìm hiểu ngôn ngữ lập trình utolisp và xây dựng một chương trình vẽ biên dạng bánh răng trụ thân khai một cách đầy đủ và hoàn thiện hơn

- Khai thác, mở rộng khả năng công nghệ của các máy CNC

 Đối tư ng nghiên cứu

- Nghiên cứu về bánh răng trụ thân khai

- Nghiên cứu về công nghệ CAD/CAM-CNC

 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu l thuyết bánh răng Tìm hiểu các phương pháp gia công bánh răng truyền thống

- Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình utolisp S dụng ngôn ngữ lập trình utolisp

để xây dựng chương trình vẽ bánh răng trụ thân khai chạy trên nền utocad

- Tìm hiểu công nghệ CAD/CAM-CNC, ứng dụng phần mềm Mastercam tạo chương trình NC gia công bánh răng trụ thân khai trên máy phay CNC và máy cắt dây CNC

- Xây dựng phương pháp kiểm tra bánh răng trụ thân khai trên máy đo tọa độ CMM

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

Tìm hiểu các tài liệu, tổng h p và phân tích các công trình khoa học trong và ngoài nước có liên quan để làm cơ sở cho việc nghiên cứu đề tài

4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Xây dựng chương trình tự động vẽ bánh răng trụ thân khai S dụng phần mềm Mastercam tạo chương trình NC gia công bánh răng trụ thân khai răng thẳng bằng phương pháp phay và cắt dây CNC sau đó tiến hành gia công thực nghiệm kiểm

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

5.1 Ý nghĩa khoa học

6 Bố cục của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị và các danh mục, tài liệu tham khảo, các phụ lục của luận văn, nội dung của luận văn bao gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về bánh răng

Chương 2: Công nghệ Cad/Cam

Chương 3: Ứng dụng C D trong thiết kế bánh răng trụ thân khai

Chương 4: Ứng dụng C trong chế tạo bánh răng trụ thân khai

Chương 5: Kiểm tra bánh răng trụ thân khai

Tùy theo hình dạng răng, phương của răng so với đường sinh, prôfin răng, người

ta chia bộ truyền bánh răng thành các loại sau đây:

Bộ truyền bánh răng trụ: Bánh răng là hình trụ tròn xoay, đường sinh thẳng Bộ truyền bánh răng trụ có các loại:

- Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: Phương của răng tr ng với đường sinh của mặt trụ

a) b) Hình 1.1 Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

( a - Ăn khớp ngoài; b- Ăn khớp trong)

- Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: Phương của răng nghiêng với đường sinh của mặt trụ một góc β

17

Hình 1.2: Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng và răng chữ V

- Bộ truyền bánh răng răng chữ V: Bánh răng đư c tạo thành từ hai bánh răng nghiêng có góc nghiêng bằng nhau nhưng ngư c chiều nhau

Bộ truyền bánh răng côn: Bánh răng có dạng hình nón cụt Bao gồm các loại:

- Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng: Đường răng thẳng tr ng với đường sinh của mặt nón chia

- Bộ truyền bánh răng côn răng nghiêng: Đường răng thẳng, nằm nghiêng với đường sinh của mặt nón

a) b)

Hình 1.3: Bộ truyền bánh răng côn

( a- Răng thẳng; b – Răng cung tròn)

- Bộ truyền bánh răng côn răng cung tròn: Đường răng là một cung tròn

18

Bộ truyền bánh răng Nôvicov: Biên dạng răng là một phần của đường tròn

Bộ truyền bánh răng Xicloid: Biên dạng răng là một đoạn của đường Xicloid

Bộ truyền bánh răng thân khai: Biên dạng răng là một đoạn của đường thân khai của đường tròn

1.1.2 Đường thân khai

1.1.2.1 Khái niệm đường thân khai

Cho một đường thẳng t lăn không trư t trên vòng tròn (O, r0) Khi đó quỹ đạo của một điểm K b t kỳ nằm trên đường thẳng t sẽ là một đường thân khai Vòng tròn (O, r0) gọi là vòng tròn cơ sở của đường thân khai

1.1.2.2 Các tính ch t của đường thân khai

- Đường thân khai không có điểm nào nằm trong vòng tròn cơ sở

- Pháp tuyến của đường thân khai là tiếp tuyến của vòng tròn cơ sở

- Tâm cong N của đường thân khai tại điểm K nằm trên vòng tròn cơ sở và bán kính cong NK có chiều dài bằng chiều dài cung N o

- Các đường thân khai của c ng một vòng tròn cơ sở là các đường cách đều và

có thể chồng khít lên nhau Khoảng cách giữa hai đường thân khai của c ng một vòng tròn cơ sở trên pháp tuyến chung bằng chiều dài cung giữa gốc của chúng trên vòng tròn cơ sở

19

1.1.2.3 Phương trình đường thân khai

Người ta thường d ng một hệ phương trình tham số trong hệ tọa độ độc cực để biểu diễn đường thân khai y n a đường thẳng kẻ từ tâm O của vòng tròn cơ sở qua điểm gốc o của đường thân khai làm trục tọa độ ột điểm K nào đó trên đường thân khai sẽ đư c xác định bằng hai tọa độ sau:

Bán kính véc tơ rx = OK

Góc tọa độ x KOM^ o

Từ K kẻ đường tiếp xúc với vòng cơ sở tại N ĐặtNOK = x Góc x gọi là góc

áp lực của đường thân khai tại K

Phương trình của đường thân khai dưới dạng tham số là:

Góc x gọi là hàm thân khaix, k hiệu là invx

1.1.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng

Trên hình 1.5 trình bày sơ đồ hai bánh răng tiêu chuẩn 1 và 2 ăn khớp với nhau

Trong quá trình ăn khớp, các đường tròn dw1 và dw2 lăn không trư t trên nhau và

đư c gọi là các đường lăn Điểm tiếp xúc giữa hai đường tròn lăn gọi là tâm ăn khớp

P Với bánh răng tiêu chuẩn (không dịch chỉnh) thì đường lăn và đường chia tr ng nhau

Đường kính vòng chia d = m.Z

Đường kính vòng đỉnh của hai bánh răng lần lư t là da1 và da2

m f d

d a   2 0. Trong đó f0là hệ số chiều cao đỉnh răng Thông thường f0 = 1 Đường kính vòng chân của hai bánh răng lần lư t là df1 và df2

d f d2f'.m Trong đó '

f là hệ số chiều cao chân răng Thông thường '

f = 1,25 Các vòng tròn db1 và db2 đư c làm cơ sở để tạo lên đường prôfin thân khai của bánh răng 1 và bánh răng 2 Chúng đư c gọi là vòng tròn cơ sở Đường thẳng tiếp tuyến chung với hai vòng tròn cơ sở gọi là đường ăn khớp Góc tạo bởi đường ăn

Trong đó cho trước Z1, Z2 và m

Có hai phương pháp dich chỉnh ăn khớp:

Dịch chỉnh chiều cao, theo tiêu chuẩn Đức gọi là dịch chỉnh V-0 Theo phương pháp này thì sự ăn khớp đư c dịch chỉnh về chiều cao Cặp bánh răng dịch chỉnh về chiều cao có những đặc điểm sau:

- Khoảng cách tâm giữ nguyên không thay đổi

2

) (Z1 Z2m

- Góc ăn khớp giữ nguyên không thay đổi  0

- Vòng lăn của bánh răng tr ng với vòng chia d = d0

- Đường kính vòng đỉnh răng de và vòng chân răng di đều khác với qui chuẩn

do đó chiều cao đầu răng và chân răng cũng thay đổi

- Chiều cao của toàn bộ răng h giữ nguyên không thay đổi

- Hệ số dịch dao 1 và 2 bằng nhau về giá trị nhưng ngư c d u nhau Bánh răng nhỏ có hệ số dịch dao dương còn bánh răng lớn có hệ só dịch dao âm

- Khoảng cách tâm khác với khoảng cách tâm quy chuẩn

2

) (Z1 Z2m

A

A v   

- Góc ăn khớp của cặp bánh răng khác với góc dạng sinh của dao cắt. 0

- Vòng chia của cặp bánh răng không tiếp xúc với nhau và không tr ng với vòng lăn d d0

22

- Đường kính vòng đỉnh răng de, vòng chân răng di, chiều cao đầu răng h’ và chiều cao chân răng h’’ đều khác với quy chuẩn

1.1.5 Các hệ bánh răng

Hệ mô đun: à hệ đư c d ng trong các nước theo hệ mét Đơn vị chiều dài trong

hệ mô đun là minimet Trong hệ này, tỉ số của theo vòng chia trên  đư c tiêu chuẩn hóa Tỷ số đó gọi là mô đun và bằng



t

m (mm)

Hệ pit: à hệ đư c d ng trong các nước theo hệ put Đơn vị chiều dài trong hệ pit

là put Trong hệ này tỉ số của  trên bước của vòng chia đư c qui chuẩn hóa và bước của vòng chia tính bằng put Có những hệ pit khác nhau sau đây t y theo bước

- Hệ pit vòng (P): à bước giữa các răng trên vòng chia tính bằng put Hệ pit

vòng đư c s dụng cho những bánh răng cỡ lớn có răng to

- Hệ pit dây cung: à bước giữa hai răng do trên dây cung của vòng chia giữa

hai răng kế tiếp và đư c tính bằng put

Hệ mô đun kép và hệ pít kép: Để giảm số răng tối thiểu Zmin đảm bảo bánh răng không bị cắt chân răng, người ta dùng những hệ ăn khớp 200,, trong đóđối với mỗi

mô đun và pít có sự liên quan đặc biệt của kích thước răng theo chiều cao răng Trong những hệ đó, các kích thước của răng đư c xác định bằng hai mô đun cho trong bản vẽ dưới dạng phân số ô đun trên t số m1 là tỷ số của bước trên vòng chia (mm) chia cho , d ng để tính vòng chia (d = m1.Z) và chiều dày răng ô đun dưới mẫu số m2 d ng để xác định kích thước của răng theo chiều cao

Chiều cao đầu răng h a m2;

Chiều cao chân răng h i m2c Trong đó c là khe hở hướng tâm

Chiều cao của toàn bộ răng h = h a h i= 2m2 + c

23

1.1.6 Các thông số chế tạo cơ bản của bánh răng trụ răng thẳng

ô đun: à thông số cơ bản về kích thước của bánh răng thân khai T t cả các kích thước của bánh răng đều đư c tính theo mô đun ô đun



t

m Trong đó t là bước răng (mm) ô đun đư c tiêu chuẩn hóa để giảm bớt số lư ng dao cắt bánh răng Với bánh răng nghiêng mô đun tiêu chuẩn là mô đun pháp mn, với bánh răng côn răng thẳng là mô đun mặt mút lớn mte, với bánh răng côn răng không thẳng là

mô đun pháp trung bình mnm

Số răng của bánh răng, k hiệu là Z

Góc áp lực trên vòng chia: à thông số cơ bản về biên dạng răng Ta có



2

1cos

r   Do đó những bánh

răng có c ng số răng Z, nếu đư c cắt bằng

những dao có c ng một mô đun nhưng góc áp

lực khác nhau, sẽ có bán kính vòng cơ sở khác

nhau và ví thế sẽ có biên dạng thân khai khác

nhau

Khoảng dịch dao  - hệ số dịch dao x: Trong

quá trình tạo hình bánh răng thân khai bằng

phương pháp bao hình, đường trung bình của

thanh răng sinh không nh t thiết phải tr ng

với đường chia Khoảng cách giữa đường

trung bình và đường chia gọi là khoảng dịch

dao  Hệ số

m

x  gọi là hệ số dịch dao

1.1.7 Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng có

một bộ thông số tương tự như bộ truyền bánh

răng trụ răng thẳng, đư c tính trên mặt đầu của

bánh răng ột số thông số đư c xác định trên

Hình 1.7:Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Hình 1.8: Các bước răng của bánh răng trụ răng nghiêng răng trụ răng nghiêng

24

mặt phẳng pháp tuyến n-n, vuông góc với phương của răng

Gọi  là góc nghiêng của răng trên mặt trụ chia, ta có:

Bước ngang pt: Là bước đo trong tiết diện vuông góc với trục bánh răng,

Bước pháp pn: Là bước đo trong tiết diện vuông góc với phương của răng,

Mô đun ngang mt: Là môđun đo trong tiết diện vuông góc với trục bánh răng

Mô đun pháp mn: Là môđun đo trong tiết diện vuông góc với phương của răng Góc nghiêng của răng trên mặt trụ cơ sở là 0 Ta có





cos 0

t

p

mt cosĐối với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, mô đun mn đư c tiêu chuẩn hóa

1.2 Các phương pháp gia công bánh răng trụ

1.2.1 Phương pháp định hình

Phương pháp định hình là phương pháp cắt răng mà dụng cụ cắt có biên dạng lưỡi cắt là rãnh răng Quá trình cắt răng không liên tục, khi cắt thì cắt từng rãnh răng một, sau đó phân độ để gia công tiếp rãnh răng khác

1.2.1.1 Phay định hình

Phay răng bằng phương pháp định hình đư c tiến hành bằng dao phay định hình

mà prôfin của nó ph h p với prôfin của rãnh răng

Đối với răng thẳng dao phay định hình d ng để gia công bánh răng là dao phay đĩa mô đun hoặc dao phay ngón mô đun Theo phương pháp này thì dụng cụ cắt có prôfin giống như prôfin của rãnh răng đư c gia công Ta tiến hành cắt từng rãnh

răng, sau đó phân độ đi một góc

Z

o

360 (Z là số răng)

25

Hình 1.9: Sơ đồ phay răng thẳng bằng dao phay đĩa mô đun và dao phay ngón

Phương pháp này đư c thực hiện trên các máy phay vạn năng có trang bị đầu chia

độ Khi gia công, phôi đư c gá trên đầu chia độ, đầu chia độ đư c đặt trên bàn máy

và đư c điều chỉnh ở độ cao sao cho rãnh răng có chiều sâu theo yêu cầu

Khi phay bánh răng trụ răng nghiêng, việc gá dao và chi tiết cũng như phân độ để cắt hết các răng giống như với răng thẳng, chỉ khác một điều là phải quay bàn máy

đi một góc ph h p với góc nghiêng của răng Để tạo đư c răng nghiêng cần thực hiện đồng bộ chạy dao của bàn máy và chuyển động quay của đầu phân độ bằng cách nối trục vít me bàn máy thông qua bộ bánh răng thay thế với trục truyền động của đầu phân độ

Đặc điểm của phay đinh hình:

- Đạt độ chính xác th p (c p 7, 8), khó khăn trong việc điều chỉnh chính xác vị trí tương đối giữa dao và vật, năng su t th p

- Thường là sản xu t bánh răng cho bộ truyền tốc độ th p Trong sản xu t hàng loạt lớn và hàng khối, đối với những bánh răng có môđun lớn, phương pháp này chỉ d ng để gia công phá

- Dao phải có biên dạng rãnh răng, tuy nhiên rãnh răng lại thay đổi theo mô đun và số răng Do vậy, để đảm bảo tính kinh tế, dao phay định hình đư c sản xu t theo bộ 8, 15 hoặc 26 con với c ng mô đun và góc ăn khớp ỗi dao d ng để cắt một loại bánh răng trong phạm vi số răng nh t định và có biên dạng răng gần đúng

- Ưu điểm của phương pháp này là nguyên l đơn giản, việc cắt răng đư c thực hiện trên máy vạn năng

1.2.1.3 Chuốt định hình

Gia công bánh răng bằng phương pháp chuốt định hình cho năng su t và độ chính xác cao, thường d ng ở dạng sản xu t hàng loạt lớn và hàng khối Theo phương pháp này, dao chuốt có prôfin giống prôfin của rãnh răng Có thể chuốt một rãnh hoặc nhiều rãnh c ng một lúc Sau mỗi hành trình của dao, một hoặc một số rãnh răng đư c gia công, muốn gia công các rãnh khác thì chi tiết đư c quay đi một góc nhờ cơ c u phân độ

Hình 1.11: Sơ đồ chuốt răng bánh răng thẳng

Dụng cụ cắt là một bộ dao định hình với từng n c đư c lắp vào đầu chuốt ư ng nâng của mỗi lưỡi cắt phụ thuộc vào chiều dày lớp phoi đư c cắt S, loại vật liệu

27

bánh răng và tốc độ cắt v, lư ng nâng này đư c chọn như với dao chuốt thường ớp vật liệu phải cắt đư c phân chia theo tổng số các lưỡi cắt của dụng cụ nên tuổi thọ, tuổi bền của dao lớn Song chi phí cho dụng cụ r t lớn nên chuốt chỉ d ng cho sản

xu t hàng loạt, bánh răng có môđun lớn

1.2.2 Phương pháp bao hình

Các phương pháp này đư c thực hiện theo nguyên l ăn khớp của hai bánh răng hoặc một bánh răng và một thanh răng Trong đó một là dụng cụ còn một là chi tiết gia công Biên dạng của răng là đường bao các vị trí liên tiếp của biên dạng đối tiếp trên dao

1.2.2.1 Phay lăn răng

Đây là phương pháp sản xu t răng phổ biến nh t hiện nay, cho năng su t và độ chính xác cao (có thể đạt c p 4, 5)

Dụng cụ để phay lăn răng là dao phay lăn dạng trục vít thân khai mà prôfin của

nó ở mặt pháp tuyến N-N là thanh răng cơ bản

Hình 1.12: Sơ đồ phay lăn răng và dao phay lăn răng

áy để gia công răng theo phương pháp phay bao hình là máy phay lăn răng trục thẳng đứng, trên đó dao với chi tiết thực hiện sự ăn khớp của bộ truyền trục vít Chuyển động bao hình đư c thực hiện dựa trên nguyên l ăn khớp giữa dao và phôi Đó là các chuyển động quay của dao và phôi, đồng thời dao còn có chuyển động tịnh tiến dọc trục của phôi nhằm cắt hết chiều dày của bánh răng Trước khi cắt, dao phay lăn còn có chuyển động hướng kính sao cho vòng lăn của dao tiếp xúc với vòng lăn của phôi, điều này nhằm để đạt đư c chiều sâu của rãnh răng

ối liên hệ giữa vòng quay của dao và bánh răng gia công đư c thực hiện nhờ các bánh răng thay thế của máy: Khi phôi quay

z

1 vòng thì dao quay

k

1 vòng

28

Trong đó: z - Số răng bánh răng cần cắt;

k - Số đầu mối của dao

1.2.2.2 Xọc răng bao hình

Phương pháp này có thể gia công đư c bánh răng thẳng, răng nghiêng hay răng bậc có khoảng cách giữa các bậc nhỏ Đây cũng là phương pháp phổ biến để gia công bánh răng trong

Về bản ch t, dụng cụ cắt là một bánh răng mà mặt đầu đư c tạo thành mặt trước còn các mặt bên tạo thành các mặt sau của lưỡi cắt Trong quá trình gia công, dụng

cụ cắt chuyển động cắt theo hướng dọc trục của bánh răng và c ng với chi tiết có chuyển động quay cưỡng bức Khoảng cách trục của dụng cụ cắt và chi tiết gia công đúng bằng khoảng cách tâm của cặp bánh răng tương tự ăn khớp không có khe hở

Độ chính xác động học bao gồm các chỉ tiêu sau đây:

- Sai số động học;

- Sai số tích lũy bước vòng;

29

- Độ đảo vòng chia;

- Sai số chiều dài khoảng pháp tuyến chung;

- Sai lệch khoảng cách tâm

1.3.2 Độ ổn định làm việc

Độ ổn định làm việc là chỉ tiêu quan trọng đối với bộ truyền lực làm việc ở tốc độ cao Nó đư c đánh giá bằng sai số chu kỳ tức là giá trị trung bình của sai số truyền động, xác định bằng tỉ số giữa sai lệch lớn nh t và số răng bánh răng Độ ổn định làm việc đặc trưng cho độ ổn định tốc độ quay của bộ truyền Độ ổn định làm việc bao gồm các chỉ tiêu sau đây:

Độ chính xác tiếp xúc đư c kiểm tra khi bánh răng làm việc với tải trọng lớn Nó

đư c đánh giá bằng vết tiếp xúc của prôfin răng theo chiều dài, chiều cao Độ chính xác tiếp xúc ảnh hưởng đến mức độ tập chung tải trọng trên các v ng khác nhau của

bề mặt răng Độ chính xác tiếp xúc bao gồm các chỉ tiêu sau đây:

- Diện tích tiếp xúc;

- Sai lệch phương răng

1.3.4 Độ chính xác khe hở mặt bên

Khe hở mặt bên là khe hở giữa các cạnh răng trong bộ truyền Nó đư c xác định

t y theo công dụng và điều kiện s dụng nó

Cần kiểm tra khe hở mặt bên khi bánh răng làm việc có đảo chiều quay

1.4 Kết luận chương 1

Trong chương 1, tác giả đã trình bày một cách khái quát về l thuyết bánh răng và hai phương pháp truyền thống để gia công bánh răng bánh răng đó là phương pháp định hình và phương pháp bao hình

30

ục 1.3, tác giả trình bày các chỉ tiêu để đánh giá ch t lư ng của bộ truyền bánh răng T y từng trường h p mà chúng ta có thể lựa chọn chỉ tiêu đánh giá ch t lư ng của bộ truyền bánh răng một cách h p l

Qua chương 1, chúng ta có thể nắm đư c các khái niệm cơ bản về bánh răng và các phương pháp gia công bánh răng trụ hiện nay để từ đó làm cơ sở cho việc ứng dụng công nghệ C D/C trong thiết kế cũng như chế tạo bánh răng trụ thân khai

Công nghệ máy tính có ảnh hưởng to lớn đến các hệ thống sản xu t trong suốt những thập kỷ qua Các ứng dụng quan trọng của máy tính thể hiện trong nhiều lĩnh vực như điều khiển số, các hệ thống rôbốt, các hệ thống sản xu t linh hoạt và đặc biệt là chức năng điều khiển quá trình trong các hoạt động sản xu t, bao gồm từ khâu thiết kế sản phẩm đến lập kế hoạch và điều khiển sản xu t c ng với những hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp như nhận đơn đặt hàng, tính giá và thanh toán với khách hàng Những hoạt động này yêu cầu một quá trình x l thông tin là tích

h p các chức năng thiết kế, sản xu t và kinh doanh trong một thể thống nh t, giúp nhanh chóng đưa ra quyết định một cách chính xác, tránh các tr ng lặp hoặc các thông tin mâu thuẫn nhau Điều này thể hiện qua khái niệm về “Hệ thống sản xu t tích h p máy tính”

2.1.1 Khái niệm cơ bản về CAD

C D đư c định nghĩa là một hoạt động thiết kế liên quan đến việc s dụng máy tính để tạo lập, s a chữa hoặc trình bày một thiết kế kỹ thuật C D có liên hệ chặt chẽ với hệ thống đồ họa máy tính

Các l do quan trọng có thể kể đến khi s dụng hệ thống C D là tăng hiệu quả làm việc cho người thiết kế, tăng ch t lư ng thiết kế, nâng cao ch t lư ng trình bày thiết kế và tạo lập cơ sở dữ liệu cho sản xu t Các bước tiến hành thiết kế với C D:

- Tổng h p (xây dựng mô hình động học);

- Phân tích tối ưu hóa (phân tích kỹ thuật);

Có nhiều dạng mô hình hình học trên C D Ngoài mô hình 2D phổ biến, các mô hình 3D có thể đư c xây dựng cho phép người s dụng quan sát vật thể từ các hướng khác nhau, phóng to thu nhỏ, thực hiện các phân tích kỹ thuật như sức căng, tính ch t vật liệu và nhiệt độ

2.1.1.2 ô hình lưới

S dụng các đường thẳng để minh hoạ vật thể ô hình này có những hạn chế lớn như không có khả năng phân biệt các đường nét th y và nét khu t trong vật thể, không nhận biết đư c các dạng đường cong, không có khả năng kiểm tra xung đột giữa các chi tiết bộ phận và khó khăn trong việc tính toán các đặc tính vật l

2.1.1.4 Mô hình đặc

ô tả hình dạng toàn khối của vật thể một cách rõ ràng và chính xác Nó có thể

mô tả các đường th y và đường khu t của vật thể ô hình này tr giúp đắc lực trong quá trình lắp ráp các phần t phức tạp Ngoài ra, mô hình còn có khả năng tạo mảng màu và độ bóng bề mặt Hơn nữa, người s dụng có thể kết h p với các chương trình phần mềm chuyên dụng khác để biểu diễn mô hình và tạo hình ảnh sống động cho vật thể

33

2.1.1.5 Phân tích kĩ thuật mô hình

Sau khi có đư c phương án thiết kế thể hiện dưới dạng mô hình C D sẽ tr giúp

mô hình Hai ví dụ về việc phân tích mô hình là tính toán các đặc tính vật l và phân tích phần t hữu hạn Tính toán các đặc tính vật l bao gồm việc xác định khối

lư ng, diện tích bề mặt, thể tích và xác định trọng tâm Phân tích các phần t hữu hạn nhằm tính toán sức căng, độ truyền nhiệt…

2.1.1.6 Đánh giá thiết kế

Đánh giá thiết kế có thể bao gồm: Tự động xác định chính xác các kích thước, xác định khả năng tương tác giữa các bộ phận Điều này đặc biệt quan trọng trong các thiết kế lắp ráp nhằm tránh hai chi tiết c ng chiếm một khoảng không gian, kiểm tra động học Điều này cần đến khả năng mô phỏng các chuyển động của C D 2.1.1.7 Tự động phác thảo bản vẽ

Lĩnh vực tr giúp đắc lực thứ tư của C D là khả năng tự động cho ra các bản vẽ với độ chính xác cao một cách nhanh chóng Điều này r t quan trọng trong quá trình trình bày một thiết kế và tạo lập hồ sơ thiết kế

2.1.2 ản xu t với tr giúp của máy tính CA

Đư c định nghĩa là việc s dụng máy tính trong lập kế hoạch, quản l và điều khiển quá trình sản xu t Các ứng dụng của C đư c chia làm 2 loại chính:

- ập kế hoạch sản xu t,

- Điều khiển sản xu t

2.1.2.1 ập kế hoạch sản xu t

Ước lư ng giá thành sản phẩm: Ước lư ng giá của một loại sản phẩm mới là khá

đơn giản trong nhiều ngành công nghiệp và đư c hoàn thành bởi chương trình máy tính Chi phí của từng chi tiết đư c cộng lại và giá của sản phẩm sẽ đư c xác định

ập kế hoạch quá trình với sự tr giúp của máy tính: Các trình tự thực hiện và các trung tâm gia công cần thiết cho sản xu t một sản phẩm đư c chuẩn bị bởi máy tính Các hệ thống này cần cung c p các bản lộ trình, tìm ra lộ trình tối ưu và tiến hành

mô phỏng kiểm nghiệm kế hoạch đưa ra

34

- Các hệ thống dữ liệu gia công máy tính hóa: Các chương trình máy tính cần

đư c soạn thảo để đưa ra các điều kiện cắt tối ưu cho các loại nguyên vật liệu khác nhau Các tính toán dựa trên các dữ liệu nhận đư c từ thực nghiệm hoặc tính toán l thuyết về tuổi thọ của dao cắt theo điều kiện cắt

- ập trình với sự tr giúp của máy tính: ập trình cho máy công cụ hoặc lập trình CNC là công việc khó khăn cho người vận hành và gây ra nhiều lỗi khi các chi tiết trở nên phức tạp Các bộ hậu x l máy tính đư c s dụng để thay thế việc lập trình bằng tay Đối với các chi tiết có hình dạng hình học phức tạp, hệ thống C

có thể đưa ra chương trình gia công chi tiết nhờ phương pháp tạo ra tập lệnh điều khiển cho máy công cụ hiệu quả hơn hẳn lập trình bằng tay

- Xây dựng các định mức lao động: Hiện đã có một số chương trình phần mềm

đư c phát triển cho công việc này Các chương trình máy tính s dụng dữ liệu về thời gian chuẩn cho các phần t cơ bản, sau đó cộng tổng thời gian thực hiện của các phần t đơn đó và chương trình sẽ đưa ra thời gian chuẩn cho công việc hoàn chỉnh

- ập kế hoạch sản xu t và quản l tồn kho: áy tính đư c s dụng trong hai chức năng lập kế hoạch sản xu t và lưu trữ Hai chức năng này bao gồm ghi nhớ các bản ghi tồn kho, đặt hàng tự động các mặt hàng khi kho rỗng, duy trì các đặc tính hiện tại cho các đơn đặt hàng sản xu t khác nhau, lập kế hoạch nhu cầu nguyên vật liệu và lập kế hoạch năng lực

2.1.2.2 Điều khiển sản xu t

Điều khiển sản xu t liên quan tới việc quản l và điều khiển các hoạt động sản

xu t trong nhà máy Điều khiển quá trình, điều khiển ch t lư ng, điều khiển sản xu t phân xưởng và giám sát quá trình đều nằm trong v ng chức năng của điều khiển sản

xu t Ở đây máy tính tham gia trực tiếp vào các hoạt động sản xu t trong nhà máy Các ứng dụng của điều khiển quá trình s dụng máy tính là khá phổ biến trong các

hệ thống sản xu t tự động hiện nay Chúng bao gồm các dây chuyền vận chuyển, các

hệ thống lắp ráp, điều khiển số, kỹ thuật rôbốt, vận chuyển nguyên vật liệu và hệ thống sản xu t linh hoạt

35

Điều khiển hoạt động sản xu t phân xưởng liên quan tới việc thu nhập dữ liệu đó

để tr giúp điều khiển sản xu t và lưu trữ trong nhà máy Các công nghệ thu nhập

dữ liệu máy tính hóa và giám sát quá trình bằng máy tính đang là phương tiện đư c đánh giá cao trong hoạt động sản xu t phân xưởng hiện tại

2.1.3 Hệ thống CAD/CA

Ban đầu C D và C đư c s dụng độc lập để mô tả việc lập trình bộ phận với

sự tr giúp của máy tính và các bản vẽ, đồ họa Trong những năm gần đây, hai khái niệm này đư c nối kết với nhau để tạo ra khái niệm thống nh t C D/C , biểu diễn một phương pháp tích h p máy tính trong toàn bộ quá trình sản xu t bao tr m

cả hai khâu thiết kế và sản xu t Cụ thể trong pha thiết kế bao gồm toàn bộ các hoạt động liên quan đến các dữ liệu kỹ thuật như bản vẽ, các mô hình học, phân tích các phần t hữu hạn, bản ghi các chi tiết và kế hoạch, thông tin chương trình NC Trong khâu sản xu t, các ứng dụng của máy tính bao tr m trong lập kế hoạch quá trình, quản l ch t lư ng và lắp ráp

ục đích của tích h p C D/C là hệ thống hóa dòng thông tin từ khi bắt đầu thiết kế sản phẩm tới khi hoàn thành quá trình sản xu t Chuỗi các bước đư c tiến hành với việc tạo dữ liệu hình học, tiếp tục với việc lưu trữ và x l bổ sung, và kết thúc với việc chuyển các dữ liệu này thành thông tin điều khiển cho quá trình gia công, di chuyển nguyên vật liệu và kiểm tra tự động đư c gọi là kỹ thuật tr giúp bởi máy tính C E (Computer – ided Engineering) và đư c coi như kết quả của việc kết nối C D và C

ục đích của công nghệ C E không chỉ thay thế con người bằng các thiết bị máy tính hóa mà còn nâng cao năng lực của con người để phát minh các tưởng và những sản phẩm mới

2.2 Giới thiệu phần mềm Mastercam

2.2.1 iới thiệu chung

astercam là phần mềm C D/C tích h p đư c s dụng rộng rãi ở trên thế giới, đây cũng chính là phần mềm hỗ tr gia công đư c s dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay astercam có khả năng thiết kế và lập chương trình điều khiển các

36

trung tâm gia công CNC 5 trục, 4 trục, 3 trục, có thể lập trình để gia công tia l a điện cắt dây, tiện, phay, khoan …

Phần mềm astercam có 5 mô đun chính:

- Mastercam Design: Thiết kế chung;

- Mastercam Lather: Tính toán quỹ đạo chạy dao từ các sản phẩm thiết kế và tạo chương trình điều khiển các máy tiện CNC,

ình 2 : Mô hình ứng dụng Mastercam lather

- Mastercam Mill: Tính toán quỹ đạo chạy dao từ các sản phẩm thiết kế và tạo chương trình điều khiển các trung tâm gia công, máy phay CNC astercam mill cung c p 5 kiểu đường dụng cụ đó là: Contour toolpath, drill toolpath, pocket toolpath, face toolpath và engraving toolpath với các đặc tính cho trong bảng 2.1

ình 2.2: Mô hình ứng dụng Mastercam Mill

37

- Mastercam Wire: Tính toán quỹ đạo chạy dao từ các sản phẩm thiết kế và tạo chương trình điều khiển máy cắt dây astercam Wire cung c p 4 kiểu đường dụng cụ

ình 2.3: Một số lệnh trong Mastercam Wire

+ Contour wirepath: S dụng cắt dây tạo chi tiết có biên dạng trên các mặt XOY và UOV giống nhau

+ 4 axis wirepath: S dụng cắt dây tạo chi tiết có biên dạng trên các mặt XOY và UOV khác nhau

+ No core wirepath: Cắt theo phương pháp gia công hốc

+ Canned wirepath: oại này ít d ng

ình 2.4: Mô hình ứng dụng Mastercam wire

38

- astercam Router: Điều khiển các máy Router để thực hiện cắt phôi t m

ình 2.5: Mô hình ứng dụng Mastercam Router

asterC cung c p 3 nhóm của mô đun đường dụng cụ: Mô đun 2D, môđun 3D, và mô đun nhiều trục Ta s dụng mô đun 2D để tạo ra đường dụng cụ 2D cho gia công phôi có mặt phẳng dạng 2D Ta s dụng mô đun 3D để tạo ra đường dụng

cụ 3D cho nhiều loại mặt 3D khác nhau và cho mô đun nhiều trục cho gia công các phần phức tạp asterC sẽ cung c p năm kiểu đường dụng cụ của môđun 2D: Contour, pocket, drill, face và engraving Bảng dưới đây sẽ tổng kết nét đặc trưng và ứng dụng của các kiểu đường dụng cụ nói trên

Gia công bên trong hoặc bên ngoài biên dạng

39

Pocket

Tạo đường chạy dao để cắt các phần kim loại trong đường contour đóng Bao gồm các nhóm hình học: biên giới đóng

Gia công cỏc loại hộp Gia công nhiều bề mặt lớn

Drill

Tạo các đường chạy dao thực hiện khoan, tiện trong, taro Bao gồm các nhóm hình học: point

Khoan, tiện trong, taro

Face

Tạo các đường chạy dao thực hiện cắt các phần kim loại theo bề mặt

Gia công bên trên bề mặt chi tiết

Engraving

Tạo các đường chạy dao thực hiện cắt khắc, trổ, chạm trên bề mặt

Gia công bề mặt chi tiết

2.2.2 ô đun Mastercam Design

astercam là phần mềm C D/C tích h p nên nó cũng có các công cụ hỗ tr cho quá trình thiết kế sản phẩm: Công cụ vẽ 2D, surface, solids Các menu chính

trong mô đun Mastercam Design gồm có:

Create: Tạo ra một đối tư ng hình học (trong cơ sở dữ liệu và trên v ng màn hình

đồ họa) Các đối tư ng hình học bao gồm: Điểm, đoạn thẳng, cung tròn, hình chữ nhật, đa giác, elip, surface

40

ình 2.6: Menu Create và công cụ Surface trong menu Create

Create ruled surfaces: Tạo mặt kẻ

Create lofted surfaces: Tạo bề mặt từ ít nh t hai đối tƣ ng kín

ình 2.7: Bề mặt lofted surfaces