- Các chỉ tiêu để đánh giá độ chính xác của bánh răng: Có thể gia công nhiều bánh răng trên cùng một lần gá, năng suất cao Sự ăn khớp của dao phay lăn răng và bánh răng được đảm bảo li
GIỚI THIỆU
Để thực hiện được mục tiêu trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020, một trong những nhiệm vụ trọng tâm là phải tạo đột phá cho ngành cơ khí Công nghiệp cơ khí là ngành công nghiệp then chốt, là nền tảng cho sự phát triển kinh tế Ngành cơ khí phát triển sẽ trực tiếp kéo theo sự phát triển các ngành công nghiệp phụ trợ khác như ô tô, tàu thủy, dầu khí… Chính vì vậy, các ngành phục vụ cho công cuộc đổi mới và phát triển này đang được quan tâm một cách tích cực Tập trung vào giáo dục, đào tạo nguồn nhân lực là một phương tiện để thúc đẩy nhanh quá trình này Ở Việt Nam, số trường đào tạo ngành cơ khí là rất nhiều, tuy nhiên số lượng máy phay lăn răng CNC là rất ít, gây khó khăn trong việc giảng dạy phay bánh răng bằng phương pháp bao hình Sản phẩm làm ra sẽ phục vụ cho giáo dục, công tác đào tạo Việc sở hữu công nghệ phay lăn răng sẽ làm bước đệm, sẽ mở ra hướng đi rộng hơn trong đào tạo nhân lực và máy móc thiết bị chỉ có thể phát huy tối đa hiệu quả bởi đội ngũ lao động có trình độ kỹ thuật cao
Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là trong lĩnh vực gia công cơ khí thì máy CNC phải đạt độ chính xác cao, tính ổn định, năng suất cao Trong tương lai, máy phay CNC sẽ được dùng nhiều trong các xí nghiệp, phân xưởng, nhà máy trong nước Vì nó đem lại hiệu quả kinh tế rất cao, phù hợp với sản xuất số lượng lớn Tuy nhiên, chúng ta không thể tiến hành sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa bằng máy móc, thiết bị của nước ngoài Mà phải tạo sự chủ động trong công nghệ, tạo nền tảng vững chắc cho sự nghiệp phát triển
Bên cạnh đó, một nguồn tư liệu giá trị khác chính là những máy phay CNC đã được chế tạo cả trong và ngoài nước, bằng cách tham khảo những nghiên cứu đó để làm cơ sở sáng tạo cho đề tài mà nhóm đang thực hiện.
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY LĂN RĂNG
Hiện nay, công nghệ gia công bánh răng tại các nước trên thế giới gần như đã tự động hóa toàn bộ Dây chuyền gia công hầu như khép kín từ khâu chuẩn bị phôi đến khâu gia công và mài răng Phay lăn răng là phương pháp thực hiện theo nguyên lý bao hình, đó là phương pháp sản xuất bánh răng rất phổ biến, cho độ chính xác và năng suất rất cao
Hình 1.1 Kết cấu chung của máy
Kết cấu chung của máy gồm chân đế, phần thân máy, cụm dao, cụm gá phôi và chống tâm Quá trình ăn dao diễn ra liên tục, máy không cần thiết bị đổi chiều phức tạp và cũng không cần cơ cấu phân độ như đầu phân độ của máy phay vạn năng bình thường Có hai lựa chọn cho sơ đồ nguyên lý của hệ thống.
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn răng CNC
Nguyên lý này cho ta thấy phần thân máy được giữ cố định và phần trục gá phôi sẽ di động
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn răng CNC
Nguyên lý này thì ngược lại, phần đầu dao di động và phần trục gá phôi sẽ cố định
Đánh giá máy phay lăn răng dựa trên tiêu chí quan trọng nhất là cấp chính xác của bánh răng Vì bánh răng là chi tiết truyền động nên đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao Độ chính xác của bánh răng phụ thuộc hoàn toàn vào máy, thông dụng nhất là cấp 9, 8
- Các chỉ tiêu để đánh giá độ chính xác của bánh răng:
Độ chính xác truyền động
Độ ổn định khi làm việc
Độ chính xác tiếp xúc
Độ chính xác khe hở cạnh răng
- Những yếu tố quyết định đến độ chính xác và vượt trội của máy phay lăn răng CNC:
Bàn máy lớn, khoảng không gian máy rộng, gia công được bánh răng kích thước khác nhau
Các chương trình điều khiển đa dạng như: delphi, C sharp, và được lập trình sẵn
Các bộ phận truyền động đảm bảo độ chính xác cao như: vít me đai ốc bi, thanh trượt bi, động cơ servo,
Có thể gia công nhiều bánh răng trên cùng một lần gá, năng suất cao
Sự ăn khớp của dao phay lăn răng và bánh răng được đảm bảo liên tục nên độ chính xác cao
NGHIÊN CỨU CỦA NƯỚC NGOÀI
Ở các nước phát triển, công nghệ gia công bánh răng đã gần như tự động hóa toàn bộ quy trình, với dây chuyền gia công khép kín từ khâu gia công phôi đến khâu cắt răng, cạo răng và mài răng Các máy phay lăn răng CNC có mặt trên thị trường, ví dụ các dòng như GHO-, giúp tối ưu hóa quy trình gia công bánh răng, tăng năng suất và độ chính xác của sản phẩm.
200, OFA75-900…Các hãng sản xuất máy phay lăn răng nổi tiếng như: RicharDon của Đức, Schiess-Brighton của Mỹ và Đức, hãng Ronson Gears của Úc…
Gia công bánh răng bằng phương pháp định hình (sử dụng đầu phân độ) chỉ thích hợp cho các trường hợp đơn chiếc vì nó rất tốn thời gian và không đảm bảo độ chính xác Trong phương pháp bao hình, bánh răng được gia công theo phương pháp lăn răng Phân loại theo mức độ tự động hóa thì có hai loại: máy phay lăn răng cổ điển và máy phay lăn răng CNC
Máy phăn lăn răng cổ điển không có bộ điều khiển Để liên kết các xích truyền động với nhau, người vận hành phải tính toán và lắp đặt thêm vào các bộ bánh răng thay thế cho các bánh răng có số răng khác nhau
Máy phay lăn răng CNC cơ bản có nguyên lý cấu tạo tương tự máy phay lăn răng cổ điển nhưng được tích hợp bộ điều khiển để điều khiển các động cơ của máy Nhờ đó, nó không cần sử dụng các cặp bánh răng thay thế, giúp đơn giản hóa hệ thống cơ cấu và giảm chi phí bảo trì Việc điều khiển bằng CNC mang lại độ chính xác cao, khả năng tự động hóa nâng cao, cùng với khả năng tùy chỉnh thông số gia công phù hợp với nhiều vật liệu và yêu cầu sản xuất.
Hình 1.4 Máy CNC GHO-200 Hình 1.5 Máy CNC HERA-200
Hình 1.6 Máy phay lăn răng OFA75-900
NGHIÊN CỨU Ở TRONG NƯỚC
Theo một số bài báo khoa học, ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu chế tạo máy gia công bánh răng là chưa nhiều và đa phần chỉ dừng lại ở mức thiết kế
Nhóm nghiên cứu trường ĐH SPKT TP.HCM đã nghiên cứu và chế tạo máy phay lăn răng CNC Về cơ bản, nhóm nghiên cứu trước đã thực hiện:
- Xây dựng được giải thuật điều khiển nguyên lý bao hình để gia công bánh răng trụ răng thẳng, bánh răng trụ răng xoắn
- Thiết kế mô hình máy 3D, 2D, mô phỏng và tính toán bền cho máy
- Viết chương trình điều khiển máy
- Thiết kế, chế tạo 1 máy phay lăn răng CNC
- Gia công được bánh răng trụ răng thẳng bằng nhựa, đồng thau
- Gia công bánh răng nghiêng (8º - 20º)
Tuy nhiên, máy còn nhiều điểm hạn chế như:
+ Cụm dao chưa tối ưu, nên khi gia công các răng của dao mòn không đều, chưa tận dụng hết được các lưỡi cắt
+ Hành trình di trượt cụm thân máy ngắn, ảnh hưởng đến khả năng gia công của máy
+ Hệ thống bôi trơn, thoát phoi còn hạn chế
+ Gia công bánh răng thẳng chưa chính xác, phay bánh răng nghiêng β < 20º + Máy hoạt động chưa ổn định
+ Bảng điều khiển chưa tối ưu gây khó khăn cho người sử dụng
Vì máy còn nhiều nhược điểm, nên nhóm quyết định thực hiện các nội dung sau để máy được hoàn thiện hơn:
+ Tính toán lại khả năng chịu tải của cụm gá phôi, cụm trục dao, khối lượng đối trọng
+ Mô phỏng chuyển động của từng cụm máy
+ Lựa chọn, lắp đặt lại hệ thống bôi trơn, tưới nguội
+ Thiết kế, chế tạo lại bảng điều khiển
+ Kiểm tra đánh giá độ chính xác của máy
+ Gia công hiệu chỉnh bánh răng nghiêng β > 20º
+ Cải tiến, tăng độ ổn định hệ thống điều khiển điện
+ Cải thiện thiết kế cụm trục gá phôi và cụm trục dao
+ Biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng, giảng dạy thực hành trên máy lăn răng CNC cho hệ trung cấp, cao đẳng, đại học
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
- Việc sở hữu công nghệ phay lăn răng góp phần giảm chi phí, khuyến khích phát triển, sử dụng hàng trong nước
- Sản phẩm làm ra có thể chuyển giao cho các cơ sở giáo dục, phục vụ đào tạo
Nền tảng vững chắc và động lực được thiết lập để các học viên cao học, nghiên cứu sinh và giảng viên của trường Đại học SPKT TP.HCM tham gia nghiên cứu, hoàn thiện thiết kế và chế tạo máy phay lăn răng, nhằm nâng cao năng lực nghiên cứu và ứng dụng công nghệ gia công cơ khí tại trường.
- Tăng cường thiết bị thực tập cho sinh viên, là công cụ đắc lực cho các phân xưởng, nhà máy trong việc sản xuất bánh răng
Hiện nay, các trường kỹ thuật tại Việt Nam đào tạo ngành cơ khí với quy mô lớn, nhưng số trường được trang bị máy phay lăn răng để phục vụ đào tạo còn rất ít Vì vậy nhu cầu tiếp cận và sử dụng máy phay lăn răng của các trường là rất lớn, nhất là khi giá thành loại máy này khá hợp lý và phù hợp với ngân sách của nhiều cơ sở giáo dục kỹ thuật.
- Sản phẩm của đề tài sẽ được chuyển giao cho khoa cơ khí, thuộc trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, vì hiện nay khoa cơ khí máy không có thiết bị này nên việc giảng dạy công nghệ gia công bánh răng bằng phương pháp bao hình chỉ trên lý thuyết và mô phỏng, gây nhiều khó khăn
Việc chế tạo bánh răng nhanh chóng đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của các ngành công nghiệp phụ trợ như đóng tàu và dầu khí, từ đó góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Quy trình sản xuất được tối ưu hóa giúp tăng năng suất, rút ngắn thời gian giao hàng và giảm chi phí, nâng cao khả năng cạnh tranh cho các dự án công nghiệp Nhờ chế tạo bánh răng hiệu quả, Việt Nam có thể đẩy mạnh các dự án trọng điểm, cải thiện hiệu suất của hệ thống máy móc và thiết bị, đồng thời thúc đẩy sự phát triển lâu dài của ngành công nghiệp cơ khí và công nghiệp phụ trợ.
Đề tài "Nghiên cứu cải tiến thiết kế, đánh giá độ chính xác gia công bánh răng và biên soạn tài liệu giảng dạy thực hành trên máy phay lăn răng CNC" được xác định là cần thiết để nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả đào tạo Nghiên cứu tập trung vào cải tiến thiết kế bánh răng, đánh giá độ chính xác gia công trên máy phay CNC và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sai số, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu quy trình gia công Kết quả mong đợi bao gồm các tiêu chuẩn thiết kế, tham số vận hành và phương pháp kiểm tra giúp đảm bảo độ chính xác cao trong sản xuất bánh răng Đồng thời, biên soạn tài liệu giảng dạy thực hành sẽ hỗ trợ việc chuyển giao kiến thức và kỹ năng cho người học, tăng tính ứng dụng của máy phay lăn răng CNC và nâng cao năng lực cạnh tranh của cơ sở giáo dục và doanh nghiệp.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN
- Việc hoàn thiện thiết kế và chế tạo máy CNC sẽ gợi mở ra nhiều giải pháp mới, phương hướng phát triển mới trong công tác đào tạo và giáo dục
- Tạo ra sản phẩm mới, phục vụ giáo dục, góp phần vào sự phát triển nền công nghiệp nước nhà
- Giúp người nghiên cứu vận dụng các kỹ năng, kiến thức đã học vào đời sống
- Trang bị cho sinh viên một kiến thức tổng hợp, hiểu biết thêm về công nghệ chế tạo máy, cùng với kỹ năng làm việc độc lập cũng như làm việc nhóm
- Phục vụ giảng dạy thực tập gia công cơ khí trong quá trình đào tạo tại các trường kỹ thuật và gia công bánh răng
- Nâng cao chất lượng đào tạo ngành cơ khí, có cái nhìn bao quát hơn
- Chủ động được công nghệ, giảm chi phí chế tạo.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
- Nắm vững kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách truyền động, lập trình và điều khiển máy phay lăn răng CNC
- Vận dụng kiến thức nghiên cứu phát triển hoàn thiện máy phay lăn răng CNC
- Lập trình, điều khiển, hiệu chỉnh máy phay CNC để gia công ra sản phẩm và đạt độ chính xác theo yêu cầu
- Kiểm tra, đánh giá được độ chính xác gia công của máy phay lăn răng CNC
- Biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng máy, giảng dạy thực hành máy phay lăn răng CNC cho hệ trung cấp, cao đẳng, đại học
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Cơ sở phương pháp luận
Dựa vào những kiến thức đã có về máy phay lăn răng CNC, quá trình gia công được thực hiện bằng cách dùng máy phay lăn răng CNC để gia công sản phẩm, sau đó tiến hành kiểm tra sản phẩm nhằm đánh giá độ chính xác của máy Việc bổ sung, thay thế các bộ phận và thiết bị cho máy có thể tăng độ chính xác, độ ổn định và tính dễ dàng vận hành Đánh giá kết quả gia công theo các tiêu chí đo lường phù hợp giúp tối ưu hóa quy trình gia công và đảm bảo chất lượng sản phẩm Đồng thời, nâng cấp các linh kiện và hệ thống vận hành sẽ kéo dài tuổi thọ máy, giảm thiểu sai số và cải thiện hiệu suất tổng thể của máy phay lăn răng CNC.
Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
- Nghiên cứu kỹ các tài liệu về lịch sử cấu tạo về máy phay lăn răng CNC
- Nghiên cứu các phương pháp thiết kế về cấu hình và kết cấu máy lăn răng CNC
- Tính toán lại khả năng chịu tải của cụm gá phôi, cụm trục dao, khối lượng đối trọng bằng phần mềm Autodesk Inventor 2015
- Mô phỏng chuyển động từng cụm máy bằng phần mềm Autodesk Inventor 2015
- Vận hành máy để gia công bánh răng Sau đó, kiểm tra độ chính xác của sản phẩm để đánh giá độ chính xác máy qua nhiều đợt sản phẩm
- Bổ sung những bộ phận, thiết bị còn thiếu để làm tăng độ chính xác, tính ổn định, dễ dàng sử dụng cho máy phay lăn răng CNC
- Chạy thử và hiệu chỉnh máy để gia công bánh răng nghiêng chính xác và biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng máy, giảng dạy thực hành máy phay lăn răng CNC cho hệ trung cấp, cao đẳng, đại học
NỘI DUNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÁY PHAY LĂN RĂNG
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý phay lăn răng
Phay lăn răng là phương pháp thực hiện theo nguyên lý bao hình đó là phương pháp sản xuất bánh răng rất phổ biến, phương pháp này cho độ chính xác và năng suất rất cao
Dụng cụ cắt là dao phay lăn răng dạng trục vít thân khai Quá trình gia công được thực hiện trên máy chuyên dùng Trong đó dao và phôi thực hiện sự ăn khớp của bộ truyền trục vít bánh vít Quá trình ăn dao là liên tục, máy không cần thiết bị đổi chiều phức tạp, cũng không cần cơ cấu phân độ giống như đầu phân độ của máy phay vạn năng bình thường Từ đó thời gian phục vụ liên quan đến đổi chiều hay phân độ được loại trừ
Để đảm bảo hiệu quả gia công, sự ăn khớp giữa dao phay lăn và bánh răng gia công phải đảm bảo đúng bước răng của cặp ăn khớp trên mặt phẳng pháp tuyến với tn = π·m và có góc ăn khớp của cả cặp trong mặt phẳng pháp tuyến là α = 0 Mối quan hệ giữa tốc độ và số răng được mô tả qua tỷ lệ tốc độ gốc bằng tỉ số vòng quay của hai thành phần và ngược lại với tỉ số số răng của chúng, nghĩa là tỉ lệ này phụ thuộc trực tiếp vào cả số răng và tốc độ quay của từng bộ phận Việc duy trì các tham số này giúp ăn khớp trơn tru và ổn định trong quá trình gia công.
: tốc độ góc, số vòng quay, số răng của dao
: tốc độ góc, số vòng quay, số răng của bánh răng a) Phay lăn răng thẳng
Trong quá trình phay, dao quay nd vòng tương ứng với chi tiết quay np vòng Khi dao quay 1/k vòng, chi tiết quay 1/z vòng phôi.
Với: k là số đầu mối của dao z là số răng của bánh răng cần gia công
Tương ứng với chuyển động quay của dao và phôi thì đầu dao sẽ thực hiện chuyển động tịnh tiến đứng S1 để cắt hết chiều dày của bánh răng Chuyển động tiến đứng S1 này nhanh hay chậm tùy thuộc vào tốc độ cắt của dao Trước khi cắt, dao còn có
Trong bước 17, điều chỉnh hướng di chuyển để vòng lăn của dao tiếp xúc với vòng lăn của phôi, qua đó đảm bảo quá trình gia công đạt đúng độ sâu của rãnh răng Việc thiết lập tiếp xúc giữa vòng lăn dao và vòng lăn phôi giúp truyền động đồng bộ, kiểm soát biên dạng và nâng cao độ chính xác bề mặt chi tiết Nhờ sự đồng bộ này, rãnh răng được gia công với chiều sâu đúng thiết kế, giảm thiểu sai lệch và tăng độ bền cũng như chất lượng của sản phẩm răng.
Khi phay răng thẳng, do dao phay có dạng trục vít nên có góc nâng ren, vì vậy ta phải gá dao sao cho trục của dao nghiêng 1 góc α so với mặt đầu của chi tiết gia công, góc α này bằng với góc nâng ren của đường xoắn ốc ren trục vít Dao phay gá nghiêng về phía nào tùy thuộc vào hướng nghiêng của răng dao
Với dao phay có số đầu mối k cho trước, để gia công bánh răng thẳng có z răng, từ biểu thức (1) ta có thể chọn số vòng quay nd và nc thích hợp cho dao và phôi Đối với máy phay lăn răng điều khiển số công việc này được thực hiện tự động thông qua nhập số răng z từ bàn phím
Sơ đồ bố trí dao khi gia công răng thẳng:
Hình 2.2 Gá dao nghiêng hướng trái Hình 2.3 Gá dao nghiêng hướng phải b) Phay lăn răng nghiêng
Khi phay bánh răng nghiêng thì nguyên lý cũng giống như bánh răng thẳng nhưng phải gá trục dao lệch đi một góc ω,
Với: β là góc nghiêng của bánh răng α là góc nâng ren của trục dao Dấu (-) khi dao và chi tiết cùng chiều nghiêng Dấu (+) khi chi tiết và dao ngược chiều nghiêng
Hình 2.4 Phay bánh răng nghiêng trái Hình 2.5 Phay bánh răng nghiêng phải
Khi phay răng nghiêng, S1 tiến song song với trục phôi nên phôi phải có chuyển động quay bổ trợ để hướng răng dao trùng với hướng của trục phôi Để thực hiện nhiệm vụ này, ta thiết kế bộ truyền vi sai trong xích truyền động nhằm tạo ra sự quay bổ sung đồng bộ với chuyển động tiến của chi tiết gia công, đảm bảo định vị và cắt chuẩn cho quá trình gia công.
Nếu không thiết kế bộ vi sai ta cũng có thể phay được bánh răng nghiêng, lúc đó ta tính lại bộ bánh răng thay thế cho phù hợp chọn phương pháp không vi sai để gia công bánh răng nghiêng c) Khả năng công nghệ của máy phay lăn răng
- Gia công bánh răng trụ răng thẳng
- Gia công bánh răng trụ răng nghiêng
- Gia công được bánh vít
- Đối với máy thiết kế thì sẽ gia công được bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng d) Ưu nhược điểm của máy phay lăn răng
- Ưu điểm: phương pháp phay lăn răng có rất nhiều ưu điểm như
Độ chính xác gia công cao
Có thể gia công nhiều bánh răng giống nhau trên một lần gá
Gia công bánh răng có modul lớn sẽ có ưu thế hơn các phương pháp khác
Dao chế tạo phức tạp
Không gia công được răng trong lỗ
Không thể gia công được hệ bánh răng bậc gần nhau
Tương quan của cơ cấu truyền động đòi hỏi chính xác cao
19 e) Phương pháp phay bánh răng
Nếu xét nguyên lý tạo răng, ngày nay có hai phương pháp gia công bánh răng: phương pháp định hình và phương pháp bao hình
- Phương pháp định hình (hay phân độ): bằng phương pháp này, chúng ta sẽ cắt từng rãnh răng, sau đó phân độ một góc 360 0 /Z cho đến rãnh răng cuối cùng bằng dụng cụ cắt có lưỡi dạng rãnh răng
TÍNH TOÁN TẢI VÀ CHUYỂN VỊ CỦA CỤM GÁ PHÔI CŨ VÀ MỚI
- Cụm phôi ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công nên sau khi thiết kế cải tiến cụm dao, tác giả tiến hành kiểm tra bền, độ biến dạng của cụm
- Các lực mô phỏng và điều kiện làm việc dựa trên điều kiện làm việc thực tế của máy
- Đầu tiên tiến hành đặt lực vào mô hình:
Cụm gá phôi cũ Cụm gá phôi mới
Hình 3.1 Mô phỏng đặt lực vào cụm gá phôi
Chi tiết cần chú ý trong cụm là: trục gá phôi
Khi máy hoạt động với: Pz = 1150 (N)
Hình 3.2 Phân bố ứng suất trên toàn cụm gá phôi
Hình 3.3 Khu vực tập trung ứng suất lớn nhất
Hình 3.4 Sự biến dạng của cụm gá phôi trong quá trình gia công
Sau khi đặt tải, tiến hành kiểm tra biến dạng bằng phần mền Autodesk Inventor
2015 kết quả thu được là: biến dạng của toàn cụm theo cả 3 phương X, Y, Z Độ lớn của biến dạng được biểu thị theo thang màu trên hình
Hình 3.5 Hệ số an toàn của cụm gá phoi
Hệ số an toàn của cụm gá phôi mới đã được tăng lên.
TÍNH TOÁN TẢI VÀ CHUYỂN VỊ CỦA CỤM DAO
- Cụm dao ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công nên tác giả tiến hành kiểm tra bền, độ biến dạng của cụm
- Các lực mô phỏng và điều kiện làm việc dựa trên điều kiện làm việc thực tế của máy
- Đầu tiên tiến hành đặt lực vào mô hình:
Hình 3.6 Mô phỏng đặt lực vào dao
- Chi tiết cần chú ý trong cụm là: trục gá dao, trục của bánh vít vì đây là 2 chi tiết chịu tải trực tiếp trong quá trình gia công
- Khi máy hoạt động với: Pz = 1150 (N) và Mz = 30 (Nm)
Hình 3.7 Phân bố ứng suất trên toàn cụm dao
Hình 3.8 Phân bố ứng suất trên toàn cụm dao (tt)
- Sau khi đặt tải và tính lực cho cụm, dựa vào sự phân bố màu trong hình, chi tiết chịu tải lớn nhất là trục của bánh vít
Hình 3.9 Sự biến dạng của cụm dao trong quá trình gia công
Sau khi đặt tải, tiến hành kiểm tra biến dạng bằng phần mền Autodesk Inventor
2015 kết quả thu được là: biến dạng của toàn cụm theo cả 3 phương X, Y, Z Độ lớn của biến dạng được biểu thị theo thang màu trên hình Hệ số an toàn được biểu thị theo thang màu trên hình 3.10
Hình 3.10 Hế số an toàn của cụm dao
TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG ĐỐI TRỌNG
Dựa vào phần mềm autodesk inventor professional 2015 tác giả xác định được vị trí trọng tâm của cụm dao
Hình 3.11 Tọa độ trọng tâm và khối lượng của cụm dao
Trong quá trình thiết kế, từ trọng tâm của chi tiết, tác giả dựa vào phần mềm Inventor để tính khoảng cách từ trọng tâm của cụm dao đến điểm cố định của tay đòn Đồng thời, khoảng cách từ điểm cố định của tay đòn đến vị trí trọng tâm của đối trọng được xác định, từ đó hỗ trợ đánh giá cân bằng và hiệu suất làm việc của cơ cấu.
Hình 3.12 Khoảng cách các trọng tâm đến điểm tựa của cánh tay đòn
𝑙 1 : khoảng cách từ trọng tâm cụm dao tới điểm cố định của tay đòn
𝑙 2 : khoảng cách từ trọng tâm đối trọng tới điểm cố định của tay đòn
Sau khi tính toán ta thiết kế được đối trọng:
Hình 3.13 Tọa độ trọng tâm và khối lượng của đối trọng sau khi thiết kế
MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG TỪNG CỤM MÁY
Phim mô phỏng chuyển động cụm chống tâm
Hình 3.14 Vị trí ban đầu của cụm chống tâm
- Chống tâm trong quá trình gia công
Hình 3.15 Vị trí lúc sau của cụm chống tâm
Ban đầu, mũi chống tâm ở vị trí cao để gá phôi vào, sau khi phôi đã được gá vào và siết chặt, thì tiến hành quay tay quay để mũi chống tâm động di chuyển xuống và định vị vào lỗ tâm của trục gá phôi
Phim mô phỏng chuyển động cụm trục X
Cụm tịnh tiến theo trục X
- Tại vị trí ban đầu
Hình 3.16 Vị trí bàn máy trước khi tịnh tiến theo trục X
- Sau khi dịch chuyển vào để gia công
Hình 3.17 Vị trí bàn máy sau khi tịnh tiến theo trục X
Khi dao đã quay thì cụm tịnh tiến dao sẽ di chuyển dao đến vị trí để xét dao (vừa chạm vào phôi) Bắt đầu quá trình gia công chi tiết đạt modul và số răng yêu cầu
Phim mô phỏng chuyển động cụm trục A
Cụm quay trục dao xoay trong quá trình gia công bánh răng nghiêng
- Cụm dao ở vị trí gia công bánh răng thẳng
Hình 3.18 Vị trí lúc dao gia công bánh răng thẳng
- Cụm dao nghiêng trong quá trình gia công bánh răng nghiêng
Hình 3.19 Vị trí lúc gia công bánh răng nghiêng phải
Hình 3.20 Vị trí lúc gia công bánh răng nghiêng trái
Máy gia công được dùng để gia công các bánh răng nghiêng trái hoặc nghiêng phải Để đạt được góc nghiêng yêu cầu, vị trí của góc nghiêng phải được cộng thêm với góc nâng ren của dao, vì vị trí ban đầu của dao đã nghiêng một góc bằng chính góc nâng ren Quá trình điều chỉnh góc nghiêng này đảm bảo bánh răng được gia công với đúng góc nghiêng mong muốn và đạt được độ chính xác cao Việc quản lý góc nghiêng và góc nâng ren là yếu tố quyết định cho chất lượng gia công và hiệu quả sản xuất.
NỘI DUNG 4: CẢI TIẾN MỘT SỐ BỘ PHẬN CHO MÁY PHAY LĂN
CẢI TIẾN BẢNG ĐIỀU KHIỂN TAY
Hình 4.1 Bảng điều khiển cũ
Hình 4.2 Hộp bảng điều khiển
Hình 4.3 Tấm đỡ bàn phím Hình 4.4 Bảng điều khiển mới
CẢI TIẾN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN
Hình 4.5 Bô lọc nhiễu nguồn Hình 4.6 Bo mạch giao tiếp mới
Hình 4.7 Tủ điện cũ Hình 4.8 Tủ điện mới
LẮP ĐẶT HỆ THỐNG BÔI TRƠN, TƯỚI NGUỘI
Hình 4.9 Lắp đặt hệ thống bôi trơn
Hình 4.10 Lắp đặt hệ thống tưới nguội
NỘI DUNG 5: CHẠY THỬ NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH
CHẠY THỬ NGHIỆM PHAY BÁNH RĂNG
Hình 5.1 Gia công thử nghiệm bánh răng thẳng
Hình 5.2 Gia công thử nghiệm bánh răng thẳng
Hình 5.3 Gia công thử nghiệm bánh răng nghiêng trái
Hình 5.4 Gia công thử nghiệm bánh răng nghiêng phải
HIỆU CHỈNH MÁY VÀ HIỆU CHỈNH CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG VÀ CHẠY THỬ NGHIỆM
Hình 5.5 Bánh răng thẳng sau khi hiệu chỉnh
Hình 5.6 Bánh răng thẳng sau khi hiệu chỉnh
Hình 5.7 Bánh răng nghiêng trái sau khi hiệu chỉnh
Hình 5.8 Bánh răng nghiêng phải sau khi hiệu chỉnh
Hình 5.9 Bánh răng nghiêng 45º sau khi hiệu chỉnh
Hình 5.10 Bánh răng thẳng sau khi hiệu chỉnh
NỘI DUNG 6: KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ Để đánh giá độ chính xác của bánh răng thẳng, nhóm sử dụng hai phương pháp đánh giá là đo bằng tay và sử dụng máy SCAN 3D của GOM (Đức)
6.1 Lý thuyết: Đo bằng tay: nhóm đánh giá độ chính xác của bánh răng qua 2 thông số đó là: độ dao động chiều dài pháp tuyến chung và độ đảo hướng kính (độ đồng tâm của các răng so với lỗ)
Chiều dài pháp tuyến chung W là đoạn thẳng nối liền các điểm tiếp xúc A và B của hai profin khác phía với hai mặt phẳng song song và tiếp xúc với hai profin đó, đo trong mặt phẳng vuông góc với bánh răng
Hình 6.1 Phương pháp đo chiều dài pháp tuyến chung
Chiều dài pháp tuến chung lý thuyết W đối với bánh răng trụ có góc ăn khớp α 20º, hệ số dịch dao ξ = 0 được tính:
Với m là mô đun, Z là số răng của bánh răng, n là số răng bị bao trong pháp tuyến chung n = Z/9 + 0,5 Lưu ý, n là số nguyên
Ví dụ: ta gia công bánh răng m = 1,5; Z = 40 thì n 5 Độ dao động chiều dài pháp tuyến chung là hiệu giữa chiều dài pháp tuyến chung lớn nhất Wmax và nhỏ nhất Wmin trên một bánh răng:
Tuỳ thuộc vào cấp chính xác của bánh răng, độ dao động chiều dài pháp tuyến chung đo được trên bánh răng phải đáp ứng điều kiện Fvwr ≤ [Fvwr], trong đó [Fvwr] là dung sai của độ dao động chiều dài pháp tuyến chung.
Dùng máy SCAN 3D của GOM (Đức): máy sẽ quét biên dạng của bánh răng và đối chiếu với bánh răng thiết kế trong phần mềm Autodesk Inventor 2015
Hình 6.2 Panme đo răng, đồng hồ so, thước kẹp điện tử
Panme đo răng (độ chính xác 0,01 mm) là dụng cụ đo dùng để đo chiều dài pháp tuyến chung của bánh răng, phục vụ cho việc đánh giá độ chuẩn xác và chất lượng gia công răng Đồng hồ so (độ chính xác 0,01 mm) được dùng để đo độ đảo hướng kính của bánh răng, giúp kiểm tra sai lệch về hướng kính và tăng độ tin cậy của quá trình gia công.
Thước kẹp điện tử (độ chính xác 0,01 mm) dùng để kiểm tra kích thước chế tạo phôi trước khi gia công bánh răng
Phương pháp đo độ giao động chiều dài pháp tuyến chung đã trình bày trong phần lý thuyết bên trên
Phương pháp đo độ đảo hương kính Frr cho bánh răng: gá bánh răng đã gia công lên trục gá, sau đó gắn trục gá lên hai chống tâm của đế để cố định vị trí và đảm bảo trục quay chuẩn Dùng đồng hồ đo (đồng hồ so) đo tất cả các rãnh răng của bánh răng theo hình 6.4 và ghi nhận các giá trị đo cho từng rãnh Cuối cùng xác định Rmax là giá trị lớn nhất và Rmin là giá trị nhỏ nhất trong các lần đo, và lấy hiệu Rmax − Rmin để ước lượng độ đảo hương kính Frr.
Rmin ra được độ đảo hướng kính Frr
Hình 6.4 Phương pháp đo độ đảo hướng kính
Trong lần thứ nhất, nhóm đã gia công 12 bánh răng thẳng (50 răng; m = 1,5) Phôi bánh răng được gia công trên máy tiện vạn năng với 2 lần gá
Nhóm đã đo bằng tay thông số độ dao động chiều dài pháp tuyến chung của các bánh răng
Trong lần thứ hai, nhóm tiếp tục gia công 12 bánh răng thẳng (40 răng; m = 1,5) Phôi bánh răng được gia công trên máy tiện vạn năng với 1 lần gá
Hình 6.5 Gia công phôi bánh răng trên máy tiện vạn năng
Nhóm đã đo bằng tay 2 thông số là độ dao động chiều dài pháp tuyến chung và độ đảo hướng kính của các bánh răng
Trong lần thứ ba, nhóm tiếp tục gia công 12 bánh răng thẳng (40 răng; m = 1,5) Phôi bánh răng được gia công trên máy tiện CNC với 1 lần gá
Hình 6.6 Phôi bánh răng được gia công trên máy tiện CNC
Nhóm đã đo bằng tay 2 thông số là độ dao động chiều dài pháp tuyến chung và độ đảo hướng kính của các bánh răng
Kết luận: Sau 3 đợt gia công thử nghiệm, máy phay lăn răng CNC có thể gia công bánh răng nhựa đạt:
- Độ dao động chiều dài pháp tuyến chung có độ chính xác cấp 9
- Độ đảo hướng kính có độ chính xác cấp 8
NỘI DUNG 7: THIẾT KẾ CẢI TIẾN CỤM GÁ PHÔI, CỤM TRỤC DAO
THIẾT KẾ CẢI TIẾN CỤM GÁ PHÔI
Để tăng độ cứng vững cho trục gá phôi, nhóm đã thiết kế lại trục gá phôi theo kết cấu tuyến tính từ trên vị trí lỗ chống tâm đến chân đế của cụm Ưu điểm: biên dạng thay đổi tuyến tính giúp giảm rung động cho cả cụm, độ cứng vững của cụm tăng, khả năng chịu tải của trục tăng
Nhược điểm: khả năng thay đổi các trục khác nhau kém
Hình 7.1 Phương án cải tiến cụm gá phôi
THIẾT KẾ CẢI TIẾN CỤM TRỤC DAO
Để tăng tính linh hoạt cho cụm trục dao cho phù hợp với dạng sản xuất công nghiệp, nhóm nghiên cứu đã thiết kế thêm cụm chuyển động theo phương Y cho trục dao Đặc điểm: sử dụng rãnh mang cá để dẫn hướng và dùng trục vít me - đai ốc để truyền chuyển động Ưu điểm: tận dụng được dao phay lăn răng, tăng độ cứng vững và dễ tích hợp vào chương trình điều khiển trong máy tính để phù hợp cho quy trình sản xuất tự động Nhược điểm: khối lượng tăng, gia công chế tạo phức tạp
Hình 7.2 Phương án cải tiến cụm trục dao
NỘI DUNG 8: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY
Máy phay lăn răng CNC trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nhằm mục đích phục vụ đào tạo, có thể gia công trên các vật liệu như nhôm, đồng thau và nhựa quá trình gia công được thực hiện thông qua các quá trình điều khiển các trục di chuyển, cũng như các trục dao và phôi
- Máy có thể gia công các loại bánh răng ở tốc độ cao, với modun lớn nhất là 2.5, với đường kớnh bỏnh răng lớn nhất gia cụng đươc là ỉ150 mm
- Máy sử dụng 5 động cơ servo để điều khiển 5 trục nên có khả năng thực hiện các quá trình gia công có độ chính xác cao
- Hệ 6 phần mền Delphi để lập trình và điều khiển phù hợp với mục đích phục vụ giáo dục
- Các bộ phận như tủ điện và bảng điều khiển được tích hợp chung trên phần vỏ máy, thuận tiện hơn trong quá trình vận hành cũng như sữa chữa, bảo trì
- Hệ thống chân đế máy với kết cấu cũng, vững giúp quá trình vận chuyển và lắp đặt thuận tiện hơn
Bảng các thông số ban đầu của máy Đơn vị Đặc tính kỹ thuật Đường kính gia công lớn nhất mm 150
Góc quay đầu dao lớn nhất Độ 45°
Tốc độ trục chính lớn nhất Vòng/phút 539 Động cơ
Vật liệu gia công Nhựa, đồng thau
Hệ thống điều khiển Delphi 7
Hình 1.1 Hành trình tối đa của máy
Hình 1.2 Góc nhiêng tối đa của máy 1.2 Nguyên lý phay lăn răng
Hình 1.3 Nguyên lý máy phay lăn răng
Hình 1.4 Thông số cơ bản của dao phay lăn răng trục vít
Bảng thông số của dao phay lăn răng phổ biến
Modul m Đường kính dao d (mm)
Bước xoắn p Đường kính chia d c
Hình 2.1 Tổng thể máy phay lăn răng CNC
2 – Cụm trục gá phôi (trục C)
6 – Cụm phân độ đầu dao (trục A)
- Mũi chống tâm có thể di chuyển lên xuống nhờ quay tay quay 2 Khóa 3 có nhiệm vụ khóa chặt mũi chống tâm để tăng độ cứng vững khi gia công
- Ụ chống tâm có thể di chuyển được để điều chỉnh cho mũi chống tâm đồng tâm với trục gá phôi
- Động cơ truyền moment xoắn cho trục gá phôi thông qua một bộ giảm tốc 1/21 và khớp nối
- Mâm cặp được đỡ trên bệ đỡ nhờ vào ổ lăn chặn
- Các kết cấu trung gian đảm bảo độ đồng tâm giữa trục động cơ và trục gá phôi
- Sử dụng mân cập 3 chấu tự định tâm làm trung gian để gá trục gá phôi, nâng cao khả năng công nghệ của máy
- Phôi được gá đặt và kép chặt trên trục gá phôi, sử dụng ren để kẹp chặt phôi
2.4 Cụm di chuyển tới lui (trục X)
Hình 2.5 Cụm di chuyển trục X
- Sử dụng vít me đai ốc bi để là trục truyền động cho cụm di chuyển theo phương
- Moment xoắn của động cơ được truyền tới trục vít me thông qua bộ truyền đai Đảm bảo an toàn khi quá tải
- Sử dụng ray trượt và con trượt bi có mã số HSR25HR của hãng THK để làm băng trượt dọc trục X Các ray trượt gắn trục tiếp lên phần đế của máy Các con trượt di trượt kéo theo toàn bộ phần thân máy cũng như đầu dao di chuyển theo
- Các ổ đỡ sử dụng các cặp ổ bi đũa đỡ chặn để tăng độ cứng vững và chính xác trong truyền động
2.5 Cụm di chuyển lên xuống (trục Z)
Hình 2.6 Cụm di chuyển trục Z
- Sử dụng vít me đai ốc bi để là trục truyền động cho cụm di chuyển theo phương
- Moment xoắn của động cơ được truyền tới trục vít me thông qua bộ truyền đai Đảm bảo an toàn khi quá tải
- Sử dụng ray trượt và con trượt bi có mã số HSR25HR của hãng THK để làm băng trượt dọc trục X Các ray trượt gắn trực tiếp lên phần thân đứng của máy Các con trượt di trượt kéo theo toàn bộ cụm phân độ đầu dao di chuyển lên xuống
- Các ổ đỡ sử dụng các cặp ổ bi đũa đỡ chặn để tăng độ cứng vững và chính xác trong truyền động
- Sử dụng hệ thống đối trọng để giảm thiểu lực tác dụng lên vít me trong suốt quá trình sử dụng
- Moment của động cơ được truyền trực tiếp đến dao thông qua khớp nối để thực hiện quá trình cắt gọt
- Ổ đỡ đầu trục dao sử dụng các bạc thau để đỡ trục dao
- Vị trí của dao được điều chỉnh bằng các bạc lót
2.7 Cụm phân độ đầu dao (trục A)
Hình 2.8 Cụm phân độ đầu dao
- Sử dụng cơ cấu trục vít bánh vít có tý số truyền 1/64 để phân độ cho đầu dao
- Động cơ servo truyền moment xoắn cho trục vít thông qua khớp nối
3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY
2 – Bộ cấp xung bằng tay
5 – 2 nút nhấn Mở/Tắt Tưới Nguội
6 – 2 nút nhấn Mở/Tắt Điều Khiển
7 – 2 nút nhấn Mở/Tắt Nguồn
9 – Công tắc chuyển chế độ
10 – Công tắc xoay Chọn Trục điều khiển
11 – Công tắc xoay Khuếch Đại Xung
Hình 3.1 Bảng điều khiển máy
- Màn hình cảm ứng và bàn phím cho phép người vận hành máy nhập thông số gia công vào máy tính
- 2 nút nhấn Mở/Tắt Nguồn có nhiệm vụ đóng/ngắt mạch động lực
- 2 nút nhấn Mở/Tắt Điều Khiển có nhiệm vụ đóng/ngắt mạch điều khiển
- Bộ cấp xung bằng tay cho phép người vận hành điều khiển các trục máy bằng cách xoay nó theo chiều trên bảng điều khiển
- Công tắc Tự Động/Chạy Tay chuyển đổi giữa 2 chế độ: điều khiển bằng máy tính hoặc điều khiển bằng tay
- Công tắc xoay Chọn Trục cho phép người vận hành lựa chọn trục muốn điều khiển (trục Z, X, A) khi đang ở chế độ điều khiển bằng tay
- Công tắc xoay Khuếch Đại dùng để điều chỉnh các trục chạy nhanh hay chậm khi đang ở chế độ điều khiển bằng tay
- Nếu có xảy ra nguy hiểm trong quá trình vận hành máy, nhấn nút dừng khẩn cấp để dừng máy và khi nhấn nút dừng khẩn cấp thì tất cả các công việc đều không thể tiếp tục được
- Đảm bảo tất cả những người làm việc với máy phải biết rõ vị trí và cách sử dụng nút dừng khẩn cấp
Trong các trường hợp khẩn cấp cần tắt máy ngay lập tức, nhấn vào nút dừng khẩn cấp trên bảng điều khiển (nút tròn đỏ trên bảng điều khiển)
Khi cần tắt nút dừng khẩn cấp, vặn nút dừng khẩn cấp theo ngược chiều kim đồng hồ, đến khi nút tự bật cao lên là đã tắt xong
3.2 CÁC QUY TẮC AN TOÀN
Những nguyên tắc cơ bản để đảm bảo an toàn cho người vận hành và đảm bảo máy hoạt động ổn định
- Vận hành và bảo trì máy phải do người có chuyên môn thực hiện
- Tất cả các công việc phải được thực hiện theo trình tự nhất định
Đảm bảo người vận hành phải được đào tạo bài bản và đầy đủ các quy trình thực hiện các công việc như lắp đặt, vận hành, tra dầu, làm sạch cũng như kiểm tra và bảo trì…
- Đảm bảo người vận hành máy phải đọc và hiểu rõ tài liệu hướng dẫn sử dụng, và thực hiện theo các quy trình đã nêu trong tài liệu đó, không nên sử dụng bất kì một quy trình nào khác để áp dụng vào máy
Trong quá trình vận hành máy, chỉ có một người duy nhất được phép vận hành và người này phải đảm bảo đầy đủ các yêu cầu về chuyên môn Trong các hoạt động giảng dạy hoặc chuyển giao công nghệ, việc vận hành máy phải có sự giám sát của người có chuyên môn để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành.
- Tài liệu hướng dẫn này nên đặt ngay trên máy, để khi cần thiết có thể sử dụng ngay
- Trong quá trình vận hành máy nếu có trường hợp tai nạn xảy ra phải ngay lập tức tắt máy
3.3 CÁC KHU VỰC CÓ THỂ XẢY RA TAI NẠN
3.3.1 Vùng cửa trước của máy
- Yêu cầu: trong quá trình máy đang chạy tự động, không được tự ý mở cửa trước khi chưa cho máy tạm dừng hoặc dừng hẳn
- Các tai nạn có thể xảy ra:
Trong quá trình gia công, có thể bị phoi bắn vào người hoặc có thể bị mảnh lưỡi cắt bể văng trúng
Nước tưới nguội văng ra ngoài, gây mất vệ sinh và nguy hiểm cho người vận hành
Các vật dụng bên ngoài có thể bị văng vào máy trong quá trình gia công, gây ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới máy móc và con người
- Biện pháp phòng tránh tai nạn
Luôn đóng cửa trong khi máy đang chạy tự động
Nếu muốn kiểm tra quá trình gia công, phải cho máy tạm dừng mới được mở cửa máy
- Yêu cầu: Trong khi đang cấp nguồn cho máy và tủ điện, không được mở cửa tủ điện, không được chạm vào vỏ của tủ điện Chỉ mở cửa tủ điện khi cần phải bảo trì hay sửa chữa
- Các tai nạn có thể xảy ra:
Tủ điện có khả năng bị rò điện, nếu chạm vào có khả năng bị giật
Khi mở của tủ điện có thể bị nước hoặc vật lạ bay vào, có thể bị giật khi chạm vào các bộ phận bên trong tủ điện
Mở cửa tủ điện trong thời gian dài gây hư hại các linh kiện điện tử vì hơi nước và bụi bẩn
Việc lắp ráp bất kì một thiết bị điện tử nào khác vào trong tủ điện sẽ gây nhiễu cho các driver và làm ảnh hưởng trực tiếp đến máy Nên tránh các trường hợp
Không tiếp xúc với tủ điện trong lúc đang cấp nguồn
Quá trình sửa chữa, bảo trì phải do người có chuyên môn phụ trách
- Khuyến cáo: không chạm vào các động cơ trong quá trình máy đang chạy
- Tai nạn có thể xảy ra:
Khi chạm vào động cơ có thể bị giật khi động cơ bị rò điện
Có thể bị vướng tay vào khớp nối của động cơ
3.3.4 Đầu dao và trục gá phôi
- Khuyến cáo: trong quá trình máy đang chạy (chạy tự động hay đang xét dao) không được tiếp xúc với các bộ phận này Tốt nhất là đóng kín cửa khi tiến hành chạy cũng như xét dao
- Tai nạn có thể xảy ra:
Kẹt tay giữa trục gá phôi và dao
Có thể xảy ra va chạm với dao
Bị văng phoi hoặc phôi
- Khuyến cáo: trong quá trình tiến hành chống tâm, sau khi đã siết chặt phôi thì đưa tay ra khỏi vị trí lỗ tâm
- Tai nạn có thể xảy ra:
Bị kẹp tay giữa mũi chống tâm và trục gá phôi
3.3.6 Đầu phận độ và đĩa xích
- Khuyến cáo: không được đặt tay hay bất kì vật gì vào vị trí này
- Tai nạn có thể xảy ra:
Gây thương tích cho người vận hành khi bị kẹt tay tại các vị trí này
Nếu có vật cứng kẹt vào vị trí này sẽ gậy hư hỏng máy
3.4 QUY TRÌNH VẬN HÀNH MÁY PHAY LĂN RĂNG CNC:
3.4.1 Trước khi vận hành máy
Phải mang bảo hộ lao động
Điều chỉnh vòi nước tưới nguội đúng vị trí, kiểm tra mức nhớt
Hình 3.2 Vòi nước đã đúng vị trí Hình 3.3 Kiểm tra mức nhớt
Kiểm tra tất cả các cơ cấu máy ở vị trí an toàn chưa (trục dao và trục phôi)
Hình 3.4 Các cơ cấu đã ở vị trí an toàn
Chuẩn bị dụng cụ (Cờ lê 36 và mỏ lết)
Gá phôi lên trục gá
Hình 3.6 Gá phôi lên trục Hình 3.7 Xoay chống tâm trục phôi
Tính và chọn số chế độ cắt, thông số hình học bánh răng
3.4.2 Trong khi vận hành máy
Mở nguồn máy, mở nguốn máy tính
Khi vận hành máy cần chú ý đến đèn báo hiệu (đèn xanh: máy hoạt động; đèn đỏ: máy ngừng)
Hinh 3.10 Đèn đỏ Hình 3.11 Đèn xanh
Tuyệt đối không được rời khỏi khi máy đang vận hành
Khi máy đang hoạt động thì tuyệt đối không được thay đổi thông số trên chương trình
Khi điều khiển trục X, Z, A cần chú ý đến khoảng cách giữa các trục phôi và trục dao; trục dao và thân máy
Khi máy đang hoạt động thì không được dùng cọ hoặc giẻ để quét phôi
Hình 3.12 Không cho tay vào vùng làm việc khi máy đang hoạt động
Tuyệt đối không được đo kiểm khi máy đang vận hành hay máy chưa dừng hẳn
Khi cắt xong lùi trục X ra để tháo chi tiết
Lập tức ấn nút dừng khẩn cấp khi gặp sự cố, xoay nút dừng khẩn cấp cùng chiều kim đồng hồ để tiếp tục vận hành
Hình 3.13 Nút dừng khẩn cấp
Ấn nút dừng khi gia công hết chiều dài chi tiết
Khi tháo, lắp chi tiết cần tắt điều khiển và tắt nguồn
Hình 3.14 Các nút nguồn và điều khiển
3.4.3 Kết thúc vận hành máy
Dừng máy hoàn toàn và tắt công tắc nguồn, tắt máy tính, tắt máy biến áp
Vệ sinh dụng cụ, đồ nghề, thước kẹp, thoa nhớt và trả về tủ đựng dụng cụ
Sử dụng cọ và giẻ lau để vệ sinh máy
Bơm nhớt sau khi vệ sinh xong
Điều chỉnh trục dao về vị trí an toàn
Vệ sinh khu vực chân máy và quét dọn nền xưởng
4 QUY TRÌNH GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG KHÔNG LIỀN TRỤC
4.1 Tính toán, gia công phôi
- Dựa vào trục gá phôi để xác định đường kính lỗ của bánh răng Thường chọn kiểu lắp H7/g6 để lắp phôi vào trục gá phôi Dựa vào đường kính trục phôi để xác định dung sai của lỗ bánh răng
- Tính toán đường kính ngoài của bánh răng nghiêng:
Công thức tính đường kính bánh răng nghiêng: nghiêng trái và nghiêng phải
Đường kính vòng chia: 𝐷 𝑐 = 𝑚.𝑧 cos 𝛽
Trong đó: 𝐷 𝑐 là đường kính vòng chia
M là modun bánh răng z là số răng cần gia công
𝛽 góc nghiêng của bánh răng cần gia công
- Trong quá trình gia công phôi, tiến hành lã cạnh cho lỗ và đường kính ngoài nhằm gá phôi dễ dàng hơn
Đảm bảo máy đã được tắt nguồn trước khi tháo lắp phôi
Tháo bánh răng đã gia công xong
BIÊN SOẠN TÀI LIỆU DÀNH HỌC VIÊN TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP
Chú ý: sinh viên phải học phần Hướng Dẫn Vận Hành Máy Phay Lăn Răng CNC trước khi học sang phần Phay Bánh Răng Trụ Răng Thẳng
Thực hiện tốt các nguyên tắc an toàn khi vận hành máy
Tính toán được kích thước phôi ứng với số răng nhất định
Gia công được phôi ứng với số răng nhất định
Sử dụng được chương trình điều khiển phay bánh răng thẳng
Phay được bánh răng thẳng với số răng nhất định
Các thông số hình học cơ bản của bánh răng trụ thẳng:
- Đường kính đỉnh răng dd: dd = d + 2m = m.(Z + 2) (mm)
- Chiều cao đầu răng: hd = m (mm)
- Chiều cao chân răng: hc = m + c (mm)
- Chiều cao răng h: h = hd + hc = 2m + c (mm)
- Đường kính chân dc: dc = d – 2.(m+c) (mm)
Hình 1 Các thông số cơ bản của bánh răng thẳng
Ví dụ: Cho cặp bánh răng trụ thẳng ăn khớp nhau Z1 và Z2 Biết rằng khoảng cách trục a = 97 mm, số răng Z1 = 28, modul m = 2 Tính các thông số cơ bản của bánh răng Z1 và Z2
Đường kính vòng chia: d1 = m.Z1 = 2.28 = 56 mm d2 = m.Z2 = 2.69 = 138 mm Đường kính đỉnh răng: dd1 = m( Z1 + 2) = 2.( 28 + 2 ) = 60 mm dd2 = m( Z2 + 2) = 2.( 69 + 2 ) = 142 mm
Chiều cao răng của bánh răng Z1 và Z2 :
Gia công bánh răng trụ không liền trục, răng thẳng với các thông số: modun: m 1.5, số răng: z = 40 răng, chiều dài bỏnh răng: L = 32 mm, đương kớnh lỗ d = ỉ32 mm, vật liệu: nhựa white POM Đạt cấp chính xác cấp 8
Quy trình thực hiện bài tập 1
Bước 1: Tính toán gia công phôi
- Đường kính vòng chia của bánh răng:
- Gia công phôi với đường kính ngoài cấp chính xác cấp 8:
- Gia công lỗ bánh răng: dựa vào kiểu lắp H7/g6 ta có dung sai cho phép cho lỗ bánh răng: ∅32 −0 +0,025 mm
Hình 2 Kích thước phôi bánh răng thẳng (Z= 40) Bước 2: gá phôi
Hình 3 Gá phôi lên trục phôi
- Trên bảng điều khiển, xoay công tắc xoay Tự Động – Chạy Tay qua vị trí Tự Động
Hình 4 Vặn công tắc qua chế độ Tự Động
- Trên giao diện điều khiển ban đầu, chọn chương trình phay bánh răng thẳng
Hình 5 Giao diện phần mềm phay bánh răng thẳng
- Trên bảng điều khiển, xoay công tắc xoay Tự Động - Chạy Tay qua vị trí Chạy Tay để tiến hành xét dao
Hình 6 Xoay công tắc qua chế độ Chạy Tay
- Sử dụng bộ cấp xung bằng tay và bộ khuếch đại để di chuyển 2 trục X và Z
Xoay Bộ Cấp Xung theo chiều hình vẽ trên bảng điều khiển để di chuyển đầu dao tiến gần vào phôi
Xoay Bộ Cấp Xung để di chuyển đầu dao theo phương Z đển đường tâm dao nằm trong khoảng chiều dài bánh răng
Hình 7 Công tắc xoay khuếch đại Hình 8 Công tắc xoay chọn trục
Hình 9 Bộ cấp xung bằng tay
- Trên màn hình điều khiển, tiến hành nhập các thông số cơ bản để trục dao và trục phôi có thể quay, sau đó cho dao và phôi quay
Hình 10 Nhập các thông số cơ bản
- Khi phôi và dao xoay, sử dụng Bộ Cấp Xung Bằng Tay, di chuyển đầu dao theo phương X, khi vừa chạm nhẹ vào phôi thì dừng lại
- Tiến hành di chuyển trục Z lên xuống bằng cách sử dụng các chuẩn trên giao diện điều khiển
- Di chuyển dao lên phía trên phôi, sao cho đường tâm trục dao tại vị trí cắt cao hơn so với mặt trên của phôi
+ Nhập giá trị vào ô Z lên sao cho đường tâm dao qua vị trí cắt nằm trên mặt đáy của phôi
Quan sát chuyển động của trục Z trên máy và trên giao diện điều khiển
Hình 12 Nhập thông số cho trục Z để cho dao đi lên
Hình 13 Đường tâm dao qua vị trí cắt đã nằm cao hơn phôi
Bước 4: Nhập thông số gia công
- Nhấn Đặt lại và nhập thông số hình học
- Chuyển công tắc xoay qua chế độ Tự Động
- Nhấn Đồng ý, nhấn Chạy tự động và sau đó nhấn OK trên thông báo hiện lên và máy sẽ chạy tự động
Trong quá trình gia công
- Quan sát các chuyển động của máy, nếu muốn tạm dừng máy để quan sát, kiểm tra thì nhấn nút Tạm dừng sau khi kiểm tra xong thì nhấn Chạy tự động để tiếp tục gia công
Quan sát kỹ các chuyển động của máy trong quá trình gia công Nếu phát hiện sự cố hoặc bạn muốn dừng quá trình, hãy nhấn nút Dừng để quá trình gia công dừng hoàn toàn.
Khi quá trình gia công kết thúc máy sẽ tự động ngừng các chuyển động và quá trình gia công hoàn tất
- Sau khi gia công xong, nếu không tiếp tục gia công các chi tiết giống nhau thì nhập các giá trị X, Z, A cần di chuyển để di chuyển đầu dao ra xa phôi, để tháo phôi, vệ sinh sau đó xét dao và thực hiện gia công chi tiết khác
Hình 14 Đầu dao ra xa phôi
Nhấn Đặt lại nhập giá trị vào các ô X ra, Z lên nhấn Đồng ý lần lượt nhấn
Chuẩn X, Chuẩn Z và quan sát đầu dao di chuyển
- Sau khi gia công nếu tiếp tục gia công các chi tiết cùng loại, thì sử dụng 2 chuẩn X,
Z để di chuyển đầu dao ra xa phôi để có không gian gá phôi, sau khi gá phôi xong sử dụng lại 2 chuẩn X, Z để di chuyển đấu dao và và tiếp tục gia công
Giá trị nhập vào X ra và X vào phải bằng nhau
Nhấn Đặt lại nhập giá trị 20 vào ô X ra, nhập 22 vào ô Z xuống nhấn Đồng ý
lần lượt nhấn Chuẩn X, OK đợi máy di chuyển xong thì nhấn tiếp Chuẩn Z
Sau khi di chuyển xong, tiến hành ngắt nguồn điện vào máy và tiến hành gá đặt phôi
- Sau khi gá phôi xong, cấp nguồn cho máy
Sử dụng chuẩn X để di chuyển dao vào đúng vị trí bắt đầu gia công
Nhấn Đặt lại nhập giá trị 20 vào X vào nhấn Đồng ý nhấn Chuẩn X
- Sau khi dao đã di chuyển xong thì có thể tiến hành gia công Thực hiện tương tự bước 4
- Tiến hành đo kiểm bánh răng
Sau khi quá trình gia công hoàn tất, tiến hành tắt máy và vệ sinh như phần hướng dẫn trên