5. Nội dung nghiên cứu và kết quả dự kiến của đề tài
4.2.2.Phay hớt lƣng rãnh răng dao
Để hớt lƣng rãnh răng dao tiện bao hình. Dao phay chép hình thực hiện hai chuyển động đồng thời: di chuyển theo các vòng tròn đồng tâm bán kính tƣơng ứng với các rãnh răng rn đồng thời chuyển động tịnh tiến xuống dọc trục X-X một lƣợng t .
4.3.3. Phay hớt lƣng đỉnh răng dao tiện bao hình:
X X nd Sd Sv I II III IV r'1 r'2 r'3 r'4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Để hớt lƣng đỉnh răng dao tiện bao hình. Dao phay thực hiện hai chuyển động đồng thời: di chuyển theo các vòng tròn đồng tâm bán kính tƣơng ứng với các đỉnh răng r'n đồng thời chuyển động tịnh tiến xuống dọc trục X-X một lƣợng t .
m
r'1 , r'22m,r'33m...r'n nm (4.9)
Phay hớt lƣng rãnh dao tiện cũng nhƣ đỉnh răng răng dao theo nội suy cung tròn trong không gian trên máy phay CNC-3D . Nguyên công gia công tinh có thể áp dụng phƣơng pháp phay cứng cao tốc (Hard milling). Hiện nay chƣa có máy mài hớt lƣng theo phƣơng thức nội suy cung tròn 3D.
4.2.4. Mài mặt trƣớc trên máy mài phẳng
Mài mặt trƣớc cho mổi lần mài lại phải đảm bảo mặt trƣớc của dao chứa đƣờng tâm của bánh răng cầu. (trục XX, X’X’). Nói cách khác mổi lần mài lại cần xoay thanh răng sinh dao tiện đi một góc mài quanh đƣờng tâm bánh răng cầu.
4.3. Chế tạo dao tiện bao hình răng cầu
Việc chế tạo dao tiện bao hình răng cầu đạt độ chính xác yêu cầu là cơ sở để chế tạo răng cầu theo các yêu cầu kỹ thuật. Trong phạm vi của nghiên cứu chỉ dừng ở việc chế tạo thử nghiệm.
4.3.1. Lựa chọn phƣơng pháp và vật liệu chế tạo
Dao tiện bao hình có biên dạng phức tạp nên chế tạo trên máy CNC . Ở đây dao tiện có các cung tròn đông tâm và các rãnh răng dạng nghiêng lõm và nghiêng lồi nên để chế tạo ra nó tác giả đã lựa chọn " Chế tạo dao tiện bao hình bánh răng cầu trên máy phay CNC 3D" đạt hiệu quả và độ chính xác cao.
Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt thông dụng nhất là thép gió có thành phần nhƣ sau: Cacbon: 0,7-1,5%: đảm bảo đủ hoà tan vào mactenxit tạo thành cacbit với các nguyên tố tạo thành cacbit mạnh là Volfram, Môlipđen và đặc biệt là Vanađi.
Volfram, Môlipđen khá cao: > 10%.
Crom: Khoảng 4% (từ 3,8÷4,4%) có tác dụng làm tăng mạnh độ thấm tôi. Nhờ tổng lƣợng Cr+W+Mo cao (>15%) nên thép gió có khả năng tự tôi , tôi thâu với tiết diện bất kỳ và có thể áp dụng tôi phân cấp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Vanađi: Nguyên tố tạo thành các bít rất mạnh. Mọi thép gió đều có ít nhất 1%V, khi cao hơn 2% tính chống mài mòn tăng lên, tuy nhiên không lên dùng quá 5% vì làm giảm tính mài.
Coban: Không tạo thành các bít, nó chỉ hoàn tan vào sắt ở dạng dung dịch rắn, với hàm lƣợng không vƣợt quá 5% tính cứng nóng của thép gió tăng lên rõ rệt.
4.3.2. Giới thiệu về máy phay CNC DMU 50 DECKEL MAHO
Đây là máy phay CNC của hãng DMG ( Cộng hòa Liên bang Đức) có 3 trục điều khiển tự động, 2 bậc tự do quay của 2 trục X,Y phải quay tay.
Một số thông sô kỹ thuật chủ yếu của máy : - Tốc độ quay lớn nhất của trục chính: 10000v/ph - Trọng lƣợng : 4100kg
- Công suất : 21kVA
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Máy có khả năng gia công đƣợc các biên dạng phức tạp bằng thực hiện các lệnh nội suy hoặc chép hình theo biên dạng của dao. Nếu gia công với lƣợng dƣ nhỏ đạt độ chính xác rất cao có thể bỏ qua nguyên công mài.
4.3.3. Chế tạo dao tiện bao hình răng cầu lồi
Ta chế tạo dao tiện bao hình có môđuyn m=6 từ đó ta tính đƣợc các kích thƣớc nhƣ sau:
Bƣớc răng t =3,14.m = 18,84 Góc áp lực trên đƣơng chia αu=200 Góc ở đỉnh răng α=400
Chiều cao răng h=2,25.m = 13,5 Góc lƣợn chân răng r2 = 0,25.m = 1,5 Góc trƣớc của dao = 00 Góc sau αd = 50 B d L Su r1 r2 u h u h u ' h u " V X
Mat phang mai lai (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 4.17. Mô hình dao tiện trong solidwork
Hình 4.18. Mô hình dao tiện trong Pro/engineer
Từ phân tích ở chƣơng 1 ta nhận thấy một yêu cầu đó là độ chính xác biên dạng răng dao rất quan trọng . Nếu lập trình bằng ta rất khó gia công, do đó sử dụng lập
trình tự động nhờ phần mềm CAD/CAM. Phần mềm Cimatron của hãng
CIMATRON CO,. LTD đƣợc đánh giá là phần mềm tích hợp CAD/CAM dùng cho lĩnh vực thiết kế gia công Cơ khí hàng đầu của thế giới. Phần mềm Cimatron do nhóm chuyên gia Nhật Bản và Israel hợp tác xây dựng từ năm 1990. Phiên bản Cimatron IT ra mắt lần đầu rất nổi tiếng trong lĩnh vực công nghệ CAM và chế tạo khuôn mẫu. Tiếp nối thành công đó, năm 2003 phiên bản Cimatron E ra đời và chạy trên môi trƣờng Windows. Ở đây sử dụng phiên bản Cimatron E 7.0 .
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 4.19. Các ứng dụng của phần mềm Cimatron
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chƣơng trình phay dao tiện bánh răng cầu lồi
G54 G90G17 T="CAU4" M06 M03S10000 M08 G00X-16.974Y3.769 Z1.1 G01Z.1F300 X-16.95Y3.889Z.089 X-16.93Y4.082Z.072 Y4.277Z.055 X-16.95Y4.47Z.038 X-16.989Y4.661Z.021 X-17.047Y4.846Z.004 X-17.124Y5.025Z-.013 X-17.218Y5.195Z-.03 . . . X-.545Y.685 G03X-1.254Y0I-.027J-.682 G01X-1.294Y-.5 X-.381 G03X-.261Y-.38J.12 G00Z50. M09 M05 M30%
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 4.21. Quá trình phay dao tiện bao hình răng cầu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 4.23. Hình ảnh mô phỏng phay dao tiện
Hình 4.24. Hình ảnh mô phỏng phay dao tiện khi hớt lƣng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4.3.4. Chế tạo dao tiện bao hình răng cầu lõm
u Su L d B r1 r2 h X X V h u h u ' h u "
Mat phang mai lai
Hình 4.10. Dao tiện bao hình bánh răng cầu lõm
Ta chế tạo dao tiện bao hình có môđuyn m=6 từ đó ta tính đƣợc các kích thƣớc nhƣ sau:
Bƣớc răng t =3,14.m = 18,84 Góc áp lực trên đƣơng chia αu=200 Góc ở đỉnh răng α=400
Chiều cao răng h=2,25.m = 13,5 Góc lƣợn chân răng r2 = 0,25.m = 1,5 Góc trƣớc của dao = 00 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 4.26. Mô hình dao tiện bao hình bánh răng cầu lõm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chƣơng trình phay dao tiện bao hình bánh răng cầu lõm
G90 G17 G00 Z50. S3979 M03 G00 X-80.747 Y5.768 Z50. M08 Z30. G00 Z1.1 G01 Z0.1 F1200 X-80.677 Y5.804 Z0.086 X-80.458 Y5.933 Z0.041 X-80.245 Y6.071 Z-0.003 . . . X-3.318 Y-3.18 X-3.62 Y-3.221 X-3.921 Y-3.223 X-6.335 X-6.386 Y-3.239 X-6.367 Y-3.268 X2. Y12.777 X-0.563 Y12.778 X-0.179 Y12.588 X0.302 Y12.547 G02 X1.29 Y12.028 I-0.296 J-1.764 G03 X1.922 Y11.532 I2.153 J2.089 G00 Z30 M05 M09 M30 %
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4.4. Kết luận:
- Dao tiện bao hình răng cầu đƣợc thiết kế theo nguyên lý tạo hình răng cầu bằng nhắc lại sự ăn khớp của thanh răng cầu – bánh răng cầu.
- Dao có thể dùng để gia công các răng cầu có cùng môđun.
- Phƣơng pháp tạo hình dao tiện bao hình răng cầu đã đƣợc đề cập trong chƣơng làm cơ sở để lập quy trình công nghệ chế tạo dao tiện bao hình răng cầu.
- Chế tạo dao tiện bao hình răng cầu trên máy phay CNC 3D đặt độ chính xác cao. Nếu sản suất với số lƣợng lớn dùng dao phay ngón dạng côn phay chép hình ra rãnh răng dao. Nếu sản suất nhỏ có thể dùng dao phay đầu cầu phay nội suy theo biên dạng răng dao. Phƣơng pháp này cho năng suất thấp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
KẾT LUẬN CHUNG
Cơ cấu răng cầu đƣợc nghiên cứu và ứng dụng không chỉ trong lĩnh vực truyền động mà còn có triển vọng lớn trong các cơ cấu điều khiển linh hoạt nhiều bậc tự do của các hệ thống điều khiển kỹ thuật vì đặc điểm cấu tạo và đặc trƣng động học của nó. Bằng khảo sát, phân tích các kết quả nghiên cứu gần đây trên thế giới và Việt Nam, đến nay nhóm tác giả đã hoàn thành mục tiêu của đề tài nghiên cứu và đạt đƣợc kết quả nhƣ sau:
- Nghiên cứu, khảo sát đầy đủ về mô hình truyền động và động học của cơ cấu răng cầu vành răng thân khai nhƣ: Nguyên lý hình thành cơ cấu, thanh răng sinh, đặc điểm kết cấu và lắp ráp, đặc điểm về truyền động, điều kiện ăn khớp, mô hình toán học, động học cơ cấu. Đây là lý thuyết cơ sở để tính toán, thiết kế và chế tạo cơ cấu răng cầu cũng nhƣ các ứng dụng cơ cấu bánh răng cầu.
- Trên cơ sở các nghiên cứu [1] và [2] nhóm nghiên cứu đã mô phỏng quá trình tạo hình vành răng cầu thân khai bằng phƣơng pháp tiện bao hình. Với dao tiện bao hình và phƣơng pháp gia công răng cầu bằng phƣơng pháp tiện bao hình, cấu trúc máy không quá phức tạp và có tính khả thi trong chế tạo. Tiến hành chế tạo thử dao tiện bao hình và mô phỏng quá trình chế tạo trên máy phay CNC 3D .
Trên đây là những kết quả đã đạt đƣợc của đề tài. Hƣớng đề xuất nghiên cứu tiếp theo là chế tạo ra cơ cấu tiện bao hình răng cầu gắn vào máy tiện vạn năng với đồ gá thích hợp để chế tạo ra răng cầu. Tạo điều kiện ứng dụng rộng rãi cơ cấu răng cầu trong các nghành kỹ thuật đáp ứng yêu cầu phát triển ứng dụng cơ cấu mới cho đất nƣớc.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]. Ts. Hoàng Vị, Trần Phƣơng Nam, Nghiên cứu về công nghệ tạo hình bánh răng cầu và thiết kế dao tiện bao hình bánh răng cầu, 11/2010
[2]. Ts. Hoàng Vị, Lã Đỗ Khánh Linh, Thiết kế mô phỏng bánh răng cầu cho đồ gá N chiều, 11/2010
Tiếng Anh
[1]. L. Hu ran. (2008), “A new kind of spherical gear and its application in a robot’s wrist joint,” Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol. 25, no.4. [2].Li Ting , Pan Cunyun. (2009), “On grinding manufacture technique and tooth contact and stress analysis of ring-involute spherical gears”, Mechanism and
Machine Theory 44, pp 1807–1825
[3]. Zhang Kun, Liqun Feng. (1994), “The research of the design of spherical gear transmissin used in the flexible wrist of robots,” Journal of Tsinghua University, Vol. 34, no. 2, pp. 1–7.
[4]. S. C. Yang. (2002), “Mathematical model of a ring-involute teeth spherical gear with a double degree of freedom,” The International Journal of Advanced
Manufacturing Technology, Vol. 20, pp. 865–870.
[5]. Pan Cunyun, Wen Xisen. (2005), “Research on transmission principle and kinematic analysis for involute spherical gear,” Journal of Mechanical Engineering, Vol. 41, no. 5, pp. 1–9. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[6]. S. C. Yang et al.(2002), “A geometric model of a spherical gear with a double degree of freedom,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 123, no. 2, pp. 219–224.
[7]. Qiang Li, Cunyun Pan and Xiang Zhang. (2009), “Kinematics of a Wrist Based on Spherical Gear & Ring-rack”, International Conference on Robotics and
Biomimetics, pp. 19 -23.
[8]. Li-Chi Chao, Chung-Biau Tsay.(2007), "Contact characteristics of spherical gears"