3. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA đỀ TÀI
3.3. Gia công cho khớp cầu Reppza
3.3.1. Gia công lõi cầu
Chọn phương pháp tiện CNC ựể gia công lõi cầu.
3.3.1.1. Chọn chuẩn gia công
Biên dạng
Contour đường dao ra
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
74
đối với chi tiết lõi cầu thì bề mặt làm việc chắnh là các rãnh trượt bi R =
6+0,02 mm, bề mặt cầu ngoài R = 22-0,02 mm, và lỗ then hoa Z6 ( hình 3.9). Trong
ựó lỗ then dùng ựể lắp ghép với trục vào, rãnh trượt bi trên lõi cầu và rãnh trượt bi trên vỏ cầu dùng ựể chứa các viên bi cũng như là nơi truyền ựộng xoắn từ hộp giảm tốc.
Ngoài việc phải ựảm bảo ựộ chắnh xác các kắch thước của bề mặt làm việc trên thì trong lõi cầu vị trắ tương quan của các rãnh trượt bi cũng như các khoảng cách từ tâm cầu có R = 22-0,02 mm và tâm 3 vòng xuyến có Rxuyến=17-0.02mm tới mặt ựầu 1 cần phải chắnh xác cao.
Hình 3.15. Sơ ựồ bố trắ các bề mặt chắnh lõi cầu
3.3.1.2. Thứ tự các nguyên công
*) Nguyên công I: Tiện mặt ựầu 2, Tiện lỗ 3 ử20mm, Tiện mặt cầu 4 R=22-002mm và cắt ựứt 1.
Chi tiết ựược kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự ựịnh tâm khống chế 4 bậc tự do vừa kẹp chặt phôi.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
75
Hình 3.16. Sơ ựồ nguyên công I lõi cầu
*) Nguyên công 2: Phay 6 rãnh trượt bi. Chi tiết ựược ựịnh vị bằng mâm cặp 3 chấu tự ựịnh tâm, kẹp vào mặt chuẩn tinh phụ 5 ựịnh vị 4 bậc tự do ựồng thời kẹp chặt phôi gia công.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
76
Hình 3.17. Sơ ựồ nguyên công II lõi cầu
3.3.2. Gia công vòng cách
Lựa chọn phương pháp gia công trên máy tiện CNC có trục C, ựể ựạt ựộ chắnh xác cao của các kắch thước.
Ở chi tiết này các kắch thước quan trọng là: kắch thước của 2 mặt cầu làm việc ( mặt cầu trong R=22+0.02, mặt cầu ngoài R=25-0.02). Mặt cầu ngoài của vòng cách sẽ tiếp xúc với mặt cầu trong của vỏ cầu trong quá trình lắp ghép. Ngoài ra chi tiết vòng cách còn có 6 cửa sổ có chức năng giữ các viên bi cùng nằm trong một mặt phẳng.
Do chi tiết có chiều dày rất nhỏ ( xấp xỉ 3mm) nên trong quá trình kẹp chặt có thể chi tiết bị biến dạng, nếu vậy chi tiết sẽ không làm việc ựược. Vì vậy chọn phôi thanh ựể gia công chi tiết. sau khi gia công các mặt hoàn chỉnh sẽ tiến hành cắt ựứt.
Chọn chuẩn gia công.
Hình 3.18. Sơ ựồ bố trắ các bề mặt chắnh vòng cách
Từ các ựặc ựiểm trên chọn chuẩn thô là bề mặt trụ 1 ựể gia công tinh mặt ựáy 4, mặt trụ 3, lỗ trụ 5. Chuẩn tinh thống nhất ựược chọn là mặt trụ 3
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
77
- Thứ tự các nguyên công. Chi tiết ựược gia công trên máy tiện CNC có trục C. bước 1 tiện mặt ựầu, bước 2 tiện lỗ, bước 3 tiện cầu trong, bước 4 tiện cầu ngoài, bước 5 phay sáu rãnh, bước 6 cắt ựứt.
Hình 3.19. Sơ ựồ nguyên công gia công vòng cách
3.3.3. Gia công vỏ cầu
Với hình dáng bề mặt của chi tiết vỏ cầu ựặc biệt là các rãnh bi nếu chỉ dùng phương pháp gia công tiện CNC ựể gia công thì rất khó khăn, có thể không tạo hình ựược trên máy tiện, ở ựây sử dụng phương pháp phay CNC.
Có chức năng gần giống như lõi cầu, ựối với chi tiết vỏ cầu bề mặt làm việc chắnh cũng là cũng là các rãnh trượt bi ử = 12+0,02mm, bề mặt cầu trong R = 25+0,02mm, trục răng Z16, m=2. Trong ựó trục răng dùng ựể lắp ghép với trục ra và 2 bánh xe trước, bề mặt cầu trong R = 25+0,02mm sẽ ôm với mặt cầu ngoài của vòng cách. Rãnh trượt bi là nơi nhận truyền ựộng xoắn từ lõi cầu thông qua sự tiếp xúc của bi lăn với các rãnh cầu.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
78
Như ựã trình bày trong nghiên cứu của Jesse Song thì vị trắ tương quan của các rãnh trượt bi là rất quan trọng. Ngoài việc nó ảnh hưởng ựến sự phân bố ứng suất trong các rãnh trượt bi nó còn ảnh hưởng ựến quá trình lắp lẫn các chi tiết trong giai ựoạn lắp ghép. Mặt khác vị trắ của tâm các rãnh trượt bi trong không gian phải chắnh xác cao ựể tránh sự tăng giá trị cực ựại ứng suất trên các bề mặt rãnh trượt nhằm ựảm bảo tuổi thọ cho cơ cấu. Trong ựó kắch thước mặt cầu trong R 25+0,05 mm và kắch thước 23 ổ 0,05 mm lần lượt ảnh hưởng ựến sự tăng ứng suất do lỗi off-axis và lỗi along-axis, kắch thước 60o ổ 5Ỗ lại ảnh hưởng ựến quá trình lắp ghép và ựộ lớn khe hở giữa bi và các rãnh. Các yêu cầu kắch thước trên chỉ nhằm ựảm bảo ựiều kiện làm việc của vỏ cầu theo nguyên lý ựối xứng gương. Ngoài ra chi tiết vỏ cầu còn lắp với bánh trước của ô tô thông qua cơ cấu then hoa và ổ bi nên cũng cần ựộ ựồng tâm giữa ử60+0,05 mm, ử65+0,02
Hình 3.20. Sơ ựồ bố trắ các bề mặt chắnh vỏ cầu
3.3.3.2. Thứ tự các nguyên công
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
79
Dùng mâm cặp 3 chấu tự ựịnh tâm kẹp chặt vào mặt chuẩn ựịnh vị 1 ( chuẩn thô ), khống chế 4 bậc tự do và kẹp chặt chi tiết gia công.
*) Nguyên công 2: Tiện thô mặt trụ 3 ựạt kắch thước ử36+0.5x86 mm.
Dùng mâm cặp 3 chấu tự ựịnh tâm kẹp chặt một ựầu còn một ựầu chống .khống chế 5 bậc tự do.
*) Nguyên công 3: Phay mặt ựầu, khoan lỗ ử 20x33mm, phay thô hốc , phay mặt trụ ngoài ử64x35mm, phay mặt cầu R25, phay 6 rãnh trượt bi. Dùng mâm cặp 3 chấu tự ựịnh tâm hạn chế 4 bậc tự do.
Phay mặt cầu Phay 6 rãnh trượt bi
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
80
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Trong chương này tác giả tập trung vào nghiên cứu những vấn ựề sau - Tìm hiểu nguyên lý làm việc của khớp Rezppa
- Nghiên cứu xây dựng bản vẽ chi tiết và các phương án công nghệ gia công chi tiết khớp ựẳng tốc Rezppa
- Nghiên cứu lựa chọn các phương án chạy dao khi gia công khớp cầu. - Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết khớp ựẳng tốc Rezppa trên máy CNC có sự hỗ trở của các phần mềm.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
81
CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH CNC
4.1. Chọn chế ựộ cắt
Chế ựộ cắt là thông số công nghệ ảnh hưởng trực tiếp ựến chất lượng và năng suất gia công, nghĩa là có ảnh hưởng ựến hiệu quả kinh tế kỹ thuật của nguyên công. Giá trị chế ựộ cắt ựược xác ựịnh hợp lý ựể ựảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế của nguyên công theo ựiều kiện gia công cụ thể của máy, trang bị, dụng cụ công nghệ và gia công phôi.
Chế ựộ cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công, kết cấu của dụng cụ, vật liệu và các thông số của dụng cụ cắt, phương pháp gá dụng cụ cắt, dung dịch trơn nguội và tình trạng công nghệ của hệ thống công nghệ.
Chế ựộ cắt bao gồm các thông số công nghệ sau ựây:
4.1.1. Chiều sâu cắt t
đối với các nguyên công cắt thô chọn chiều sâu cắt t lớn nhất ( bằng hoặc gần bằng lượng dư gia công) ựể ựạt năng suất cao. Khi gia công chiều sâu cắt ựược chọn phụ thuộc vào ựộ chắnh xác và ựộ bóng bề mặt.
Khi gia công tinh chọn chiều sâu cắt nhỏ ( chiều sâu cắt t ựo bằng mm). Vắ dụ khi tiện thô t = 2 ọ 8 mm ( tùy theo lượng dư và công suất máy ) khi tiện tinh t = 0,5 Ờ 1 mm..
4.1.2. Lượng chạy dao
Khi gia công thô chọn lượng chạy dao lớn nhất theo ựộ cứng vững của hệ thống công nghệ và công suất máy ựể ựạt năng suất cao. Khi gia công tinh chọn lượng chạy dao theo cấp chắnh xác và ựộ bóng bề mặt. Lượng chạy dao này sẽ ựược nhân với các hệ số có tắnh ựến kết cấu của dao, các góc cắt, vật liệu gia công , vật liệu dao, tuổi bền dụng cụ, hình dáng của chi tiết gia côngẦ
Ta sẽ chọn giá trị thực trên máy nhỏ hơn giá trị tắnh toán ựể ựảm bảo an toàn cho máy và dao cắt.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
82
4.1.3. Tốc ựộ cắt V
Tốc ựộ cắt V phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều sâu cắt, lượng chạy dao, vật liệu gia công, vật liệu dụng cụ cắt, các thông số hình học của dao cắt, dung dịch trơn nguội Ầ( thuộc vào từng trường hợp cụ thể).
Tốc ựộ cắt V ựược tắnh như sau: V = Vb . k1 . k2 . . .ki
Trong ựó:
Vt : tốc ựộ cắt tắnh toán; Vb : tốc ựộ cắt theo bảng;
k1 . k2 . . .ki : Các hệ số phụ thuộc vào các yếu tố nêu ở trên.
Khi có Vt ta phải xác ựịnh số vòng quay tắnh toán nt: nt = vòng / phút D Ờ đường kắnh bề mặt cần gia công hoặc dụng cụ cắt.
Khi xác ựịnh ựược nt ta phải chọn nm ( n của máy) và lấy nm < nt. Từ nm ta tắnh lại tốc ựộ cắt thực tế ( Vtt) theo công thức:
Vtt = πD.S/1000 (m/ph)
Sau khi ựã xác ựịnh ựược các thông số của chế ựộ cắt s, v, t ta cần xác ựịnh công suất cắt ựối với từng nguyên công N0 theo sổ tay công nghệ chế tạo máy. Sau ựó ta so sánh công suất cắt với công suất của máy Nm:
N0 ≤ Nm . η (*)
Ở ựây: Nm Ờ công suất của ựộng cơ máy; η Ờ Hiệu suất của máy ( 0,8 Ờ 0,85)
Trong trường hợp ựiều kiện (*) không ựược thỏa mãn ta phải giảm chế ựộ cắt, chủ yếu là giảm s và t.
Với từng máy gia công cụ thể ta sẽ chọn chế ựộ cắt, với các máy CNC hiện nay ở ta chủ yếu vẫn xác ựịnh như gia công trên máy cộng cụ vạn năng thông thường, kết hợp các chỉ tiêu cho phép của máy hình thành kinh nghiệm.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
83
chọn tương ựối theo kinh nghiệm hoặc ựể phần mềm tự ựộng tắnh.
4.2. Lựa chọn và thiết lập chương trình gia công trên máy CNC 4.2.1. Phương pháp lập trình 4.2.1. Phương pháp lập trình
để thiết lập gia công trên máy CNC có nhiều phương án.
Căn cứ vào mức ựộ tự ựộng hóa, các phương tiện hỗ trợ lập trình, các phương tiện hỗ trợ ựiều khiển và kiểm tra, các công việc lập trình ựược chia thành hai loại: lập trình trong khu vực sản xuất và lập trình trong khu vực chuẩn bị sản xuất.
Lập trình trong khu vực sản xuất là chương trình ựược xây dựng bằng cách cấp lệnh bằng tay tại máy công cụ ựiều khiển số.
Lập trình trong khu vực chuẩn bị sản xuất có ba dạng: Lập trình bằng tay, lập trình bằng máy, lập trình tự ựộng.
Lập trình bằng tay có sự trợ giúp của máy tắnh theo ngôn ngữ lập trình phù hợp bằng cách gõ các phắm trên máy tắnh ựể soản thảo chương trình gia công. Quá trình này ựòi hỏi người lập trình phải có kiến thức về hình học và công nghệ gia công,phải biết chắnh xác về dao cụ và kar năng sự dụng dao trên máy công cụ CNC.
Lập trình tự ựộng bằng máy là quá trình từ dữ liệu thiết kế (CAD) chuyển giao có khâu gia công (CAM) nhờ hệ tắch hợp liên hoàn theo các bước sau: Vẽ mô hình chi tiết bằng các phần mềm CAD, tạo chương trình gia công dạng lệnh G- code bằng các phần mềm CAM tương thắch với dữ liệu mô hình và kết hợp với mô phỏng quá trình gia công trên máy tắnh.
Lập trình bằng tay có nhược ựiểm tốn nhiều thời gian, dễ nhầm lẫn ựặc biệt là các chi tiết phức tạp. Phương pháp lập trình bằng tay ựược ứng dụng cho lập trình các chi tiết ựơn giản hay hiểu chỉnh các chương trình có sẵn.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
84
không cần phải thực hiện các phép tắnh bằng tay, chỉ cần truy nhập một số liệu nhưng có thể tạo ra một số lượng lớn dữ liệu cho các tắnh toán cần thiết, ựồng thời hạn chế ựược các lỗi lập trình. Ngôn ngữ lập trình là thống nhất cho các phương án gia công khác nhau. Tiết kiểm thời gia khi mô tả chi tiết và quá trình gia công cần thiết. thực hiện bằng các ựồ họa các mô phỏng ựộng học và hình học của chi tiết trong quá trình cắt, có thể mô phỏng dao cắt và kiểm tra chương trình dễ dàng. Chương trình gia công ựược lưu giữ rất thuận tiện cho việc chuyển tin trực tiếp tới máy gia công thông qua mạng nội bộ hoặc gián tiếp thông qua các vật mang tin. Có thể áp dụng các giải pháp CAD/CAM-CNC tắch hợp - liên thông- khép kắn từ thiết kế chi tiết, lập trình gia công NC ựến gia công NC trên các máy công cụ.
Khi lập trình bằng mấy tắnh thì máy tắnh phải có hai chương trình là chương trình xử lý ( Processor) và chương trình hậu xử lý (Postprocessor).
Processor có nhiệm vụ thực hiện tắnh toán hình học và công nghệ. Các dữ liệu của bộ chương trình xử lý là CL Data, ựã ra giải pháp chung về gia công mà không phụ thuộc vào máy gia công.
Postprocessor có nhiệm vụ dịch các dữ liệu CL Data thành các mã ựể ựiều khiển CNC có thể hiểu và thực hiện quá trình ựiều khiển máy gia công.
4.2.2. Lựa chọn phần mềm CAD/CAM
Những năm gần ựây việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong thiết kế chế tạo các sản phẩm công nghiệp ngày càng ựược phổ biến ở Việt Nam. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, CAD/CAM ựã ựược ứng dụng nhanh chóng trong công nghiệp, vì nó là công cụ giúp các thiết kế và chế tạo sản phẩm có hiệu quả ựể tăng năng suất lao ựộng, giảm cường ựộ lao ựộng, tự ựộng hóa quá trình sản xuất, nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm.
Hiện nay với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, hệ thống CAD/CAM tắch hợp ựược phát triển rất nhanh chóng. Nó ựã tạo lên sự liên thông từ quá trình
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ..
85
thiết kế cho ựến chế tạo trong lĩnh vực cơ khắ. Xu thế hiện nay các nhà kỹ thuật phát triển chủ yếu hệ thống CAD/CAM tắch hợp. Những phần mềm CAD/CAM tắch hợp ựược sử dụng phổ biến hiện nay như: Master CAM, Pro Engineer, Cimatron, CATIA...
Trong thực tế việc lựa chọn phương pháp lập trình gia công CNC phụ thuộc vào kết cấu của chi tiết gia công. Nếu chi tiết gia công có kết cấu phức tạp thì việc lập trình ựiều khiển CNC chỉ có thế thực hiện ựược nhờ các phần mềm CAD/CAM.
Trong các phần mềm CAM ựang ựược sử dụng hiện nay thì mastercam là phần mềm ựược dùng phổ biến nhất cho các công việc lập trình tự ựộng do tắnh thân thiện với người lập trình và khả năng tương thắch với các hệ ựiều khiển khác nhau cũng như khả năng liên kết với các phần mềm thiết kế.
Phần mềm Mastercam là phần mềm hoàn chỉnh từ khâu thiết kế tới tạo lập G-code và mô phỏng trên máy tắnh, cuối cùng là ựiều khiển máy gia công. Với chức năng chắnh: thiết kế chi tiết, tự dộng thiết lập chương trình gia công, có thể soản thảo chương trình trực tiếp ựánh vào máy, có khả năng vẽ chi tiết gia công