GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 44
2.4.2. Lập trình mơ phỏng sửa đá và gia cơng một vài chi tiết dạng răng. 2.4.2.1. Phân tích chi tiết biên dạng răng.
A, Khái quát chung
- Cơ chế truyền động bánh răng thực hiện truyền chuyển động và tải trọng nhờ sự ăn khớp của các răng trên bánh răng hoặc thanh răng. Cơ chế truyền động bánh răng được ứng dụng trong nhiều loại máy với các cơ cấu khác nhau để truyền chuyển động quay từ trục này sang trục khác giữa các trục song song/ cắt nhau/ chéo nhau. - Ngồi ra, truyền động bánh răng cịn được sử dụng để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến hay biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay nhờ vào sự ăn khớp của các răng trên bánh răng.
Hình 2. 15 Truyền động bánh răng
- Phân loại :
+ Theo vị trí tương đối giữa các trục phân ra :
Truyền động giữa các trục song song : Truyền động bánh răng trụ răng
thẳng, răng nghiêng và chữ V ( hình 2.11 a,b, c).
Truyền động giữa các trục cắt nhau : Truyền động bánh răng côn răng
thẳng, răng nghiêng và cung trịn (hình 2.11 f, g).
Truyền động giữa các trục chéo nhau ( truyền động hypeboloit ): Truyền
động bánh răng trục chéo, truyền động bánh răng côn chéo ( truyền động hypoit ). ( hình 2.11 d,e ).
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 45
Hình 2. 16 Các loại truyền động bánh răng
+ Theo tính chất di động của các các đường tâm bánh răng phân ra :
Truyền động bánh răng thường :đường tâm các bánh răng cố định.
Truyền động bánh răng hành tinh : có ít nhất một đường tâm của bánh
răng di động.
+ Theo dạng profin răng phân ra : Truyền động bánh răng thân khai.
Truyền động bánh răng xycloit ( Hình 2.12 a )
Truyền động bánh răng novikov ( Hình 2.12 b ).
a) b)
B, Vật liệu
- Khi chọn vật liệu phải dựa vào các yêu cầu cụ thể : tải trọng lớn hay nhỏ , khả năng công nghệ và thiết bị chế tạo cũng như vật tư được cung cấp, có u cầu kích thước phải gọn hay không. Ngoài ra căn cư vào mơi trường làm việc của bánh răng, có ăn mịn hay chị tác dụng của lực hay ứng suất gì khơng,...
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 46
- Vật liệu chế tạo răng thường được chia thành 2 nhóm:
Nhóm 1 : độ rắn HB < 350, bánh răng thường được thường hóa hoặc tơi cải thiện.Nhờ độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mịn.
Nhóm 2 : có độ rắn HB >350 , bánh răng thường được tơi thể tích , tơi bề mặt, thấm cacbon ,thấm nito dùng các nguyên công tu sửa đắt tiền như mài,mài nghiền v.v.. Răng chạy mịn rất kém do đó phải nâng cao độ chính xác chế tạo , nâng cao độ cứng của ổ trục.Tuy nhiên khi dùng vật liệu nhóm 2 thì ứng suất tiếp xúc có thể tăng tới 2 lần và nâng cao khả năng tải của bộ truyền cũng như tăng tới 4 lần so với thép thường hóa hoặc tơi cải thiện.
Đối với hộp giảm tốc chịu cơng suất trung bình hoặc nhỏ ,chỉ cần chọn vật liệu nhóm 1, đồng thời chú ý răng để tăng khả năng chạy mòn của răng ,nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn
vị :
H1 > H2 + (10 … 15 ) HB
Với cơng suất lớn có thể chọn vật liệu bánh nhỏ là thép nhóm 2, bánh lớn nhóm 1 hoặc cả 2 đều thuộc nhóm 2, khi đó nhiệt luyện 2 bánh như nhau và đạt độ rắn bằng nhau.
Cách lựa chọn vật liệu chế tạo bánh răng :
Chọn vật liệu bánh răng nhỏ tốt hơn bánh răng lớn vì số chu kỳ làm việc của bánh răng nhỏ nhiều hơn bánh răng lớn.
Chọn vật liệu bánh răng cấp chậm tốt hơn cấp nhanh vì momen trên các trục của cấp chậm lớn hơn cấp nhanh, do vậy tải trọng lên các răng lớn hơn cấp nhanh.
4.4.2.2. Tìm hiểu phương pháp mài chi tiết dạng răng
A, Các Phương pháp mài bánh răng
- Mài bánh răng là phương pháp gia công tinh bánh răng đạt độ chính xác và độ nhám bề mặt tuyệt đối thường dùng cho các bánh răng sau khi nhiệt luyện.
- Mài răng chỉ dùng khi cần thiết gia công những dụng cụ cắt bánh răng, các bánh răng mẫu, bánh răng trong máy có yêu cầu kỹ thuật cao…
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 47
Hình 2. 18 Các phương pháp mài bánh răng
- Mài răng được thực hiện theo 2 nguyên lý cơ bản: định hình và bao hình bằng 1 hoặc 2 đá.
+ Phương pháp định hình:
Được thực hiện nhờ đá mài có profin giống như profin rãnh răng. Trong quá
trình gia cơng, đá mài thực hiện chuyển động cắt quay tròn, chuyển động dọc theo trục của bánh răng để cắt hết chiều dày răng nhờ sự phân độ chi tiết gia cơng. Có thể mài mỗi lần 1 bên hoặc cả 2 bên răng cùng một lúc bằng 1 hoặc 2 đá.
Khi mài, các sai số hình dạng của đá ban đầu cũng như bị mài mòn trong quá
trình mài sẽ trực tiếp gây ra sai số cho vật mài. Vì vậy, đá mài cần được sửa chính xác theo dưỡng hoặc bằng bộ phận sửa đá tự động sau khi gia công xong 1 rãnh.
+ Phương pháp bao hình:
Dựa theo nguyên lý ăn khớp của thanh răng với bánh răng mà thanh răng có cùng
mơđun và góc ăn khớp với bánh răng gia cơng. Khi mài răng bao hình thường dùng các loại đá như:
Mài răng bằng đá có profin hình thang của 1 răng thanh răng:
Mặt làm việc của đá có hình cơn, đá tiếp xúc với bánh ẳng gia công chỉ ở 1 điểm, có thể mài bằng 1 đá có profin hình thang của 1 răng thanh răng hoặc dùng 2 đá đĩa đặt nghiêng 1 góc sao cho 2 mặt cơn của 2 đá tạo ra profin hình thang của 1 răng thanh răng
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 48
Hai đá mài đĩa được đặt 1 góc bằng góc ăn khớp sao cho đá tạo ra với mặt bên của răng 1 thanh răng tưởng tượng mà bánh răng gia công được lăn theo thanh răng này.
Đá có mặt cơn và chỉ mài được bằng mép của mặt đầu. Mặt làm việc của đá là mặt phẳng nên tiếp xúc giữa đá và mặt răng bánh răng là tiếp xúc đường.
Mài răng bằng 2 đá đĩa có trục quay vng góc với trục bánh răng:
Hai đá mài đĩa được đặt song song và có trục quay vng góc với trục bánh răng gia công.
Mài răng bằng đá mài dạng trục vít:
Có năng suất cao do quá trình gia cơng liên tục và đồng thời trên 1 số răng. Ta có thể gia công bánh răng trụ hay răng nghiêng.
B,Kết luận về phương pháp mài
- Với việc sử dụng máy mài CNC 4 trục BK 2022 , chúng em lựa chọn phương pháp
mài bao hình với 1 đá , biên dạng đá được sửa theo profin gần giống chi tiết nhờ đồ gá sửa đá . Việc lựa chọn phương pháp này phù hợp với quá trình mài các chi tiết dạng răng , khả năng làm việc của máy mài CNC đăng sử dụng.
2.4.3. Các bước lập trình .
A, Gia cơng chi tiết thanh răng nghiêng.
Hình 2. 19 Thanh răng nghiêng
Bước 1:Sửa đá theo biên dạng răng.
Xây dựng biên dạng răng trong phần mềm Mastercam X5.
- Do khi sửa đá, đá mài khơng cịn đóng vai trị là dao cắt nên khi vẽ biên dạng đá mài chúng ta cần xoay 180 độ so với biên dạng thực tế của đá.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 49
Hình 2. 20 Xây dựng biên dạng răng trong Mastercam
Thiết lập đường chạy dao.
- Sau khi xây dựng xong biên dạng của đá, ta tiến hành thiết lập đường chạy dao theo profin của đá.
- Để dao sửa đá có thể đi đúng theo biên dạng, trong mục Toolpaths ta lựa chọn kiểu chạy dao Contour…
Hình 2. 21 Lựa chọn kiểu chạy dao
- Do đầu sửa đá có bán kính cong mũi dao R0,4 nên để có thể sửa đá theo đúng biên dạng đã dựng ta cần lựa chọn dao có bán kính 0,4mm tương ứng.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 50
Hình 2. 22 Lựa chọn bán kính dao
- Do đường chạy dao và chế độ cắt cần được hiệu chỉnh sau trên phần mềm CimcoEdit nên chúng em chưa cần cài đặt ở phần này.
- Sau khi cài đặt một vài thơng số hướng tiến dao, thốt dao ta sẽ thu được đường chạy dao sau:
Hình 2. 23 Đường chạy dao ban đầu
- Do chiều sâu mỗi lớp cắt nhỏ (<0.1mm) nên để đạt được biên dạng đá mong muốn cũng như đảm bảo làm sạch bề mặt của đá sau khi sửa chúng em cần thiết lập các đường chạy dao tiếp theo để xây dựng chương trình con.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 51
Hình 2. 24 Các đường chạy dao tiếp theo
- Xuất code và tiến hành chỉnh sửa đường chạy dao trên phần mềm CimcoEdit.
Hình 2. 25 Đường chạy dao trên phầm mềm Cimco Edit
- Do việc sử dụng đồ gá có 2 đầu sửa đá nên chúng em cần dựa vào khoảng cách 2 đầu sửa đá để chia việc sửa đá thành 2 phần đối xứng.
- Thông số cắt:
Tốc độ trục chính: n = 1600 vg/ph. Lượng tiến dao: f = 100 mm/ph. Chiều sâu cắt: t = 0.05 mm.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 52
Chương trình sửa đá ( Phụ lục [1])
Bước 2: Lập trình gia công.
- Do đá đã được sửa theo biên dạng răng nên việc lập trình gia cơng tương đối đơn giản, ta có thể lập trình bằng tay và sử dụng phần mềm CimcoEdit để kiểm tra, hiệu chỉnh.
Hình 2. 26 Đường chạy dao gia cơng thanh răng
- Chương trình gia cơng ( Phụ lục [2] )
B, Gia công bánh răng Cycloid.
Bước 1: Lập trình sửa đá.
Hình 2. 27Bánh răng Cycloid
- Tương tự như việc lập trình đối với thanh răng nghiêng, đối với bánh răng cycloid nhóm em cũng tiến hành sửa đá theo biên dạng của bánh răng.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 53
Hình 2. 28 Đường chạy dao sửa đá trong Mastercam
Hình 2. 29 Đường chạy dao sửa đá trong Cimco Edit
- Thông số cắt:
Tốc độ trục chính: n = 1600 vg/ph. Lượng tiến dao: f = 100 mm/ph. Chiều sâu cắt: t = 0.05 mm.
Chương trình sửa đá ( Phụ lục [3] ) Bước 2: Lập trình gia cơng.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 54
- Do đá đã được sửa theo biên dạng răng nên việc lập trình gia cơng tương đối đơn giản, ta có thể lập trình bằng tay và sử dụng phần mềm CimcoEdit để kiểm tra, hiệu chỉnh.
Hình 2. 30 Đường chạy dao gia công bánh răng cycloid
- Chương trình gia cơng ( Phụ lục [4] )
C,Gia cơng bánh răng trụ răng thẳng
Hình 2. 31 Bánh răng trụ răng thẳng
Bước 1 : Lập trình sửa đá
- Tương tự như việc lập trình đối với thanh răng nghiêng, đối với bánh răng trụ răng thẳng nhóm em cũng tiến hành sửa đá theo biên dạng của bánh răng.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 55
Hình 2. 32 Đường chạy dao sửa đá trong Mastercam
Hình 2. 33 Đường chạy dao sửa đá trong phần mềm Cimco Edit
- Thơng số cắt:
Tốc độ trục chính: n = 1600 vg/ph. Lượng tiến dao: f = 100 mm/ph. Chiều sâu cắt: t = 0.05 mm. Chương trình sửa đá ( Phụ lục [5]) Bước 2: Lập trình gia cơng
- Do đá đã được sửa theo biên dạng răng nên việc lập trình gia cơng tương đối đơn giản, ta có thể lập trình bằng tay và sử dụng phần mềm CimcoEdit để kiểm tra, hiệu chỉnh.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 56
Hình 2. 34 Đường chạy dao gia cơng bánh răng trụ răng thẳng
- Chương trình gia cơng ( Phụ lục [6] )
2.4 Kết luận chương 2
- Hiểu được tầm quan trọng của việc sử dụng đồ gá sửa đá để gia cơng những chi
tiết có biên dạng phức tạp.
- Lựa chọn được phương pháp sửa đá ( phương pháp định hình ) để tiến hành sửa đá phù hợp với chi tiết cần gia cơng.
- Tìm hiểu và sử dụng các phần mềm mô phỏng sửa đá, gia công ( Mastercam , Cimco Edit ) nhằm mục đích tạo chương trình để phục vụ cho q trình gia cơng .
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 57
CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM MỘT SỐ BIÊN DẠNG SỬA ĐÁ VÀ GIA CÔNG MỘT VÀI CHI TIẾT
3.1 Trình tự thực nghiệm Bước 1: Kiểm tra dữ liệu thiết kế: Bước 1: Kiểm tra dữ liệu thiết kế:
Đọc hiểu bản vẽ chi tiết, kích thước, hình dáng, độ bóng và vật liệu.
Bước 2: Phân tích phương pháp định vị chi tiết, lựa chọn loại đá, kích thước đá để
gia công.
Bước 3: Thiết lập chương trình sửa đá trên phần mềm.
Sử dụng phần mềm Master cam và Cimco Edit để xây dựng và chỉnh sửa chương trình
Bước 4 : Thiết lập chương trình gia cơng trên phần mềm.T LẬP CHƯƠNG TRÊN
PHẦN MỀM
Bước 5: Bật máy, nhập các chương trình con vào bộ nhớ máy, nhập chương trình
gia cơng.
Bước 6: Lắp đá mài, đầu kim cương sửa đá, chi tiết lên máy.
+ Lắp đá vào trục chính.
+ Xác định vị trí đặt đầu kim cương sửa đá (đối với những chi tiết nhỏ hoặc bàn từ có kích thước lớn có thể đặt cố định đầu sửa đá trên bàn máy trong suốt q trình gia cơng mài).
+ Đọc bản vẽ và gá chi tiết theo chương trình gia cơng đã lập trình. + Vệ sinh sạch sẽ bàn từ, chi tiết, …
Bước 7: Rà gá chi tiết và đầu sửa đá để xác định điểm 0 gia công và điểm 0 sửa
đá.
Kiểm tra chương trình bằng cách chạy khơng mài.
Bước 8: Kiểm tra chương trình bằng cách chạy khơng mài. Bước 9: Tiến hành gia công mài chi tiết.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 58
Hình 3. 1 Sơ đồ quy trình thực nghiệm trên máy mài CNC
3.2 Trình tự thực nghiệm gia cơng một vài chi tiết. 3.2.1 Chi tiết bánh răng Cycloid.
Bước 1: Kiểm tra dữ liệu thiết kế.
Hình 3. 2 Bản vẽ kích thước chi tiết bánh răng Cycloid
- Với kích thước trên của bánh răng cùng với vật liệu thép C45 và độ nhám 0,63 thì
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 59
Bước 2: Phân tích.
Định vị:
- Đây là chi tiết bánh răng, để định vị chi tiết này ta sử dụng 1 trục gá ϕ21 lắp với lỗ ϕ21 của bánh răng với dung sai H7/n6. Đây là mối lắp trung gian có độ dơi giúp đảm bảo độ chính xác của chi tiết khi gia cơng đồng thời tháo lắp dễ dàng. Một mặt bên của bánh răng tì vào bạc lắp trên trục. Như vậy, bánh răng đã được định vị 5 BTD trên trục gá và được kẹp chặt bằng đai ốc.
- Sau đó ta gá trục mang bánh răng lên 2 đầu chống tâm định vị 5 BTD để gia cơng chi tiết.
Hình 3. 3 Gá đặt bánh răng Cycloid
Lựa chọn đá mài:
- Trong đồ án này, chúng em sử dụng đá mài có độ hạt 60. Với biên dạng sửa đá theo profin của bánh răng, khoảng cách giữa 2 đỉnh răng là 19,63 mm nhóm đã lựa chọn đá mài có kích thước 190x20x32 (đường kính ngồi D = 190mm, bề dày h = 20mm, đường kính lỗ d = 32mm).
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 60
Bước 3: Thiết lập chương trình sửa đá và gia cơng (đã trình bày ở chương 2). Bước 4: Kiểm tra chương trình sửa đá và gia cơng (đã trình bày ở chương 2). Bước 5: Bật máy, nhập các chương trình vào bộ nhớ máy.
- Bật công tắc Aptomat ở bên cạnh tủ điện điều khiển
Hình 3. 5 Cơng tắc Aptomat
- Bật nút máy tính , cơng tắc On của máy.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 61
Hình 3. 7 Bật máy mài
- Nhập các chương trình CNC đã lập trình vào máy tính điều khiển vào 1 thư mục