THIẾT kế, CHẾ tạo máy PHAY lăn RĂNG điều KHIỂN số CNC

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng Trang 1 Ch ngă1 1.1.ăNgoƠiăn c Công nghệ gia công chi tiết máy cũng nh bánh răng t i các n ớc phát triển gần nh đư tự đ ng hóa toàn b.. HVTH: Nguyễn Thanh P

Trang 1

1.7 Đối t ng, giới h n đề tài 3

2.1.1 Phân lo i bánh răng 5

2.1.2 Đ chính xác c a bánh răng 5

2.2 Lý thuyết cơ b n về gia công bánh răng bằng ph ơng pháp phay lăn răng 7

2.2.4 Kh năng công nghệ c a máy phay lăn răng 10 2.2.5 Ph ơng pháp lăn răng 11

Trang 2

vii

2.3 Máy phay lăn răng CσC 18

2.3.1 Cơ s thiết kế máy phay lăn răng CσC 18

2.3.2 Kết c u máy phay lăn răng 19

2 3.3 Nguyên lý c a máy phay lăn răng thông th ng 20

2.3.4 Nguyên lý c a máy phay lăn răng có điều khiển theo ch ơng trình số 21

2.3.5 Các máy phay lăn răng có tr c dao nằm ngang 22

2.3.6 Các lo i dao phay lăn răng 23

2.3.7 Chế đ c t khi phay lăn răng 26

2.3.8 B truyền vitme bi 29

Ch ngă3ă PH NGăÁNăTHI T K 30

3.1 Yêu cầu đề tài 30

3.2 Ph ơng án thiết kế 31

3 2.1 Ph ơng án 1 31

γ.β.β Ph ơng án β 32

3.3 Chọn ph ơng án 32

Ch ngă4 TÍNH TOÁN THI T K MÁY 33

4.1 Thiết kế đ ng học 33

4.1.1 Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn răng CσC 33

4.1.2 Xích tốc đ 33

4.1.3Xích bao hình 34

4.1.4 Xích ch y dao 35

4.2 Tính toán chế đ c t 36

4.3 Tính toán đ ng lực học 41

4.3.1 Chọn đ ng cơ servo 41

4.3.2 Tính toán chi tiết máy 42

Trang 3

viii

5.1 Hình toàn máy đư đ c chế t o 55

5.2 Điều chỉnh máy 55

5.2.1 Gá đặt và k p chặt phôi 56

5.2.2Gá đặt d ng c c t 56

5.2.3 Sử d ng và b o qu n máy 57

Ch ngă6 THI T K , CH T O H TH NGăĐI U KHI NăĐI N 59

6.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 59

6.2 Sơ đồ đ u dây m ch điều khiển 60

6.3 T điện điều khiển 64

Ch ngă7 CH NGăTRỊNHăĐI U KHI N 65

7.1 L u đồ gi i thu t phay lăn răng bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng 65

7.2 Giao diện ch ơng trình điều khiển 66

7.2.1 Giao diện ch ơng trình điều khiển bánh răng tr thẳng 66

7.2.2 Giao diện điều khiển phay bánh răng tr xo n trái (nghiêng trái) 67

7.2.3 Giao diện điều khiển phay bánh răng tr xo n ph i (nghiêng ph i) 70

Ch ngă8ăăăL P RÁP VÀ V N HÀNH 72

8.1 Mô hình thiết kế 3D 72

8.2 Máy l p ráp hoàn thiện 73

8.3 Máy gia công 74

8.4 S n phẩm gia công trên máy phay lăn răng CNC 74

8.4.1 S n phẩm bằng nhựa 75

8.4.2 S n phẩm bằng v t liệu đồng 76

8.5 Kiểm tra biên d ng sau khi gia công 77

Trang 4

ix 9.2 Kiến nghị 80

TÀI LI U THAM KH O 81

Trang 5

x

B ng β Kích th ớc cơ b n c a dao phay lăn răng tr c vít - 25

B ng γ Tuổi bền T và đ mòn mặt sau h3c a dao phay tr c vít - 25

B ng 4 Tốc đ c t V và công su t σz khi c t răng thô và bán tinh bằng dao phay

tr c vít m t đầu mối - 27

CH ăVI TăT T

CAD: Computer Aided Design

CNC: Computer Numerical Control

Trang 6

xi

Hình 1.1: Hình 1.1 Máy phay lăn răng SAMPUTEσSILI 2

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý phay lăn răng 7

Hình β.β Gá dao nghiêng h ớng trái 9

Hình β.γ Gá dao nghiêng h ớng ph i 9

Hình β.4 Bánh răng nghiêng trái dao xo n 9

Hình 2.5 Bánh răng nghiêng ph i dao xo n 9

Hình β.6 Sơ đồ đ ng máy phay lăn răng 5Mγβ4A 13

Hình 2.7 Máy lăn răng gia công thô c a hưng Gleason 19

Hình 2.8 σguyên lý c a máy phay lăn răng thông th ng 20

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý c a máy PLR có điều khiển theo ch ơng trình số 21

Hình β.10 Sơ đồ dịch chuyển c a dao phay 22

Hình 2.11 Dao phay lăn răng 23

Hình β.1β Chiều dài ăn dao (l1) và thoát dao (l2) khi c t răng 28

Hình β.1γ B truyền vitme bi 29

Hình γ.1 Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn răng CσC 31

Hình γ.β: Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn răng CσC 32

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý máy phay lăn răng 33

Hình 4.β Xích tốc đ mô hình máy phay lăn răng điều khiển số 34

Hình 4.γ Kích th ớc dao phay lăn răng 38

Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý ho t đ ng c a máy 41

Trang 7

xii

Hình 4.7 Mô hình đặt điều kiện biên 44

Hình 4.8 Biểu đồ lực c t 44

Hình 4.9 Biểu đồ moment 45

Hình 4.10 Biểu đồ chuyển vị góc 45

Hình 4.11 Biểu đồ đ võng 45

Hình 4.12 Tr c gá đầu dao c a máy phay lăn răng CσC 46

Hình 4.1γ Mô hình đặt điều kiện biên tr c 1 46

Hình 4.14 Mô hình đặt điều kiện biên 1 48

Hình 4.15 Biểu đồ lực c t 48

Hình 4.16 Biểu đồ moment uốn 48

Hình 4.17 Biểu đồ chuyển vị góc 49

Hình 4.1 Biểu đồ đ võng 49

Hình 4.19 Tr c gá phôi c a máy phay lăn răng CσC 50

Hình 4.β0 Mô hình đặt điều kiện biên tr c 2 50

Hình 4.β1 Mô hình đặt điều kiện biên tr c β 52

Hình 4.ββ Biểu đồ lực c t 52

Hình 4.βγ Biểu đồ moment uốn 52

Hình 4.β4 Biểu đồ chuyển vị góc 53

Hình 4.β5 Biểu đồ đ võng 53

Trang 8

xiii

Hình 6.β Sơ đồ m ch điều khiển 59

Hình 6.3 Các nút ch c năng điều khiển 60

Hình 6.4 Đ ng lực điều khiển 60

Hình 7.1 Màn hình ban đầu 63

Hình 7.β Màn hình nh p thông số gia công 63

Hình 7.γ Màn hình ban đầu gia công bánh răng tr xo n 64

Hình 7.4 Màn hình ban đầu gia công bánh răng tr xo n trái 64

Hình 7.5 Màn hình nh p thông số gia công bánh răng tr xo n trái 65

Hình 7.6 Màn hình nh p thông số gia công bánh răng tr xo n trái (tt) 65

Hình 7.7 Màn hình ban đầu gia công bánh răng tr xo n 66

Hình 7 màn hình ban đầu gia công bánh răng tr xo n ph i 66

Hình 7.9 Màn hình nh p thông số gia công bánh răng tr xo n ph i 67

Hình 7.10 Màn hình nh p thông số gia công bánh răng tr xo n ph i (tt) 67

Hình 1 Mô hình thiết kế γD toàn máy 68

Hình 8.2 Máy l p ráp hoàn thiện 69

Hình γ Máy đang gia công bánh răng nghiêng đồng thau 70

Hình 8.4 S n phẩm máy gia công v t liệu nhựa 70

Hình 5 S n phẩm máy gia công v t liệu đồng ậ bánh răng tr răng thẳng 71

Hình 6 S n phẩm máy gia công v t liệu đồng ậ bánh răng tr răng nghiêng 71

Hình 8.7 Biên d ng bánh răng sau khi gia công 72

Hình Biên d ng bánh răng sau khi gia công 72

Trang 9

HVTH: Nguyễn Thanh Ph ơng Trang 1

Ch ngă1

1.1.ăNgoƠiăn c

Công nghệ gia công chi tiết máy cũng nh bánh răng t i các n ớc phát triển

gần nh đư tự đ ng hóa toàn b Dây chuyền gia công bánh răng gần nh khép kín

từ khâu gia công phôi đến khâu c t răng, c o răng, mài răng

Các lo i máy gia công bánh răng theo ph ơng pháp chép hình, bao hình cũng

đ c nghiên c u và chế t o từ lâu và ngày càng hoàn thiện các n ớc công nghiệp

ví d nh các hưng s n xu t máy phay lăn răng nổi tiếng nh : RicharDon c a Đ c, Schiess-Brighton c a Mỹ và Đ c, hãng Ronson Gears c a Úc…

Trong ph ơng pháp bao hình, bánh răng đ c gia công theo ph ơng pháp lăn răng Các lo i máy phay lăn răng đư đ c thiết kế và s n xu t (phân lo i theo

m c đ tự đ ng hóa): máy phay lăn răng cổ điển và máy phay lăn răng CσC

Máy phăn lăn răng cổ điển không có b điều khiển Để liên kết các xích truyền đ ng với nhau, ng i v n hành ph i tính toán và l p đặt thêm vào các b bánh răng thay thế cho các bánh răng có số răng khác nhau

Máy phay lăn răng CσC về cơ b n có nguyên lý c u t o giống với máy phay lăn răng cổ điển nh ng sử d ng b điều khiển để điều khiển các đ ng cơ c a máy theo các mối quan hệ về truyền đ ng nh t định và vì v y không cần sử d ng hệ bánh răng thay thế Do sử d ng b điều khiển CNC nên máy có thể vừa gia công

đ c các lo i bánh răng, đĩa xích thông th ng nh máy cổ điển vừa gia công đ c các lo i d ng tr c có rưnh đặc biệt khác mà máy cổ điển không thể gia công đ c

Trang 10

MáyăphayălĕnărĕngăSAMPUTENSILI

1.2.ăTrongăn c

- Việt Nam, các công trình nghiên c u chế t o máy gia công bánh răng là

ch a nhiều và ch a có các công trình nghiên c u máy phay lăn răng CσC

- TS Lê Hiếu Giang đư h ớng dẫn KS Hồ Thế Ngọc Quang thực hiện lu n văn th c sĩ (b o vệ năm β00 ) về chế t o mô hình máy phay lăn răng CσC

có thể gia công bánh răng nhựa Nhóm tác gi cũng đư xây dựng đ c các

gi i thu t điều khiển máy để có thể gia công đ c các lo i bánh răng thẳng

và răng nghiêng Tuy nhiên, đề tài ch a tính toán thiết kế cho m t máy th t

và mô hình chỉ mới sử d ng đ ng cơ b ớc, trong khi đó nếu sử d ng đ ng cơ Servo sẽ phù h p với yêu cầu gia công bánh răng hơn

- Lu n văn th c sĩ (b o vệ năm β010) do KS Trần Việt Dũng thực hiện d ới

sự h ớng dẫn c a TS Lê Hiếu Giang đư đ a ra đ c b n vẽ thiết kế chi tiết

cơ khí, tuy nhiên phần thiết kế cần tiếp t c ph i c i tiến và phần điều khiển máy ph i hoàn thiện hơn

1.3 Tính c p thi t c ủaăđ tài

các n ớc công nghiệp hiện nay, quá trình gia công cơ khí có m c

đ tự đ ng hóa r t cao nh ng d ng các kết qu nghiên c u về lĩnh vực cơ khí, tự đ ng hóa và điều khiển Chi tiết bánh răng là m t trong các chi tiết r t

Trang 11

quan trọng trong ngành cơ khí, đ c dùng hầu hết trong các b truyền đ ng

c a các lo i máy móc, đ ng cơ xe hơi, honda Chính vì v y, các n ớc đư t p trung vào nghiên c u, thiết kế, chế t o các lo i máy chuyên dùng để gia công các lo i bánh răng khác nhau với m c đ hoàn thiện cao Với m c tiêu phần

đ u vào năm β0β0, đ t n ớc ta về cơ b n là n ớc công nghiệp, đồng th i có

thể phát triển m nh ngành công nghiệp ph tr thì việc phát triển khoa học công nghệ nói chung và đầu t vào việc nghiên c u, s hữu công nghệ chế

t o máy móc thiết bị công nghiệp để gia công các chi tiết máy quan trọng nói riêng càng tr nên c p thiết

1.4 Nhi m v đ tài

- Đề tài là m t phần c a đề tài c p b mã số: B2012.22.02 ắ σghiên c u, thiết kế, chế t o máy phay lăn răng điều khiển số CσC ” do PGS.TS Lê Hiếu Giang ch nhiệm , th i gian thực hiện: 04/2012 đến 10/2014

1.5 M căđíchăđ tài

- Thiết kế mô hình máy 3D, 2D, mô phỏng và tính toán đ ng lực học cho máy

- Nghiên c u thiết kế hệ thống điều khiển cho máy

- Viết ch ơng trình điều khiển máy

- Chế t o, l p ráp, v n hành máy phay lăn răng điều khiển số CNC

Trang 12

σguyên lý gia công bánh răng, các lo i máy gia công bánh răng và hệ thống điều khiển số CNC

 Gi i h năđ tài

Do th i gian thực hiện có h n nên ph m vi nghiên c u đ c giới h n nh sau:

- Nghiên c u nguyên lý gia công bao hình bánh răng tr răng thẳng và răng nghiêng

- Nghiên c u các lo i máy gia công bánh răng d ng tr răng thẳng và nghiêng vừa và nhỏ

- Đ a ra ph ơng án thiết kế máy gia công bánh răng tr răng thẳng và nghiêng vừa và nhỏ

- Thiết kế, chế t o phần cơ khí máy CNC gia công bánh răng tr răng thẳng

và nghiêng vừa và nhỏ

- Tham gia nghiên c u và thiết kế m t phần về hệ thống điện và phần mềm

c a máy

Trang 13

 σgoài ra theo đặc tính công nghệ bánh răng còn đ c chia thành các lo i sau:

- Bánh răng không có may ơ, có may ơ

- Bánh răng có l trơn, l then hoa

- Bánh răng b c

- Bánh răng liền tr c và r i tr c

2.1.2.ăĐộ chính xác củaăbánhărĕng

 Tiêu chuẩn c a bánh răng đ c chia làm 12 c p chính xác Chúng đ c ký

hiệu b i các con số từ 1, β, γ…1β theo đ chính xác gi m dần Th c tế

Trang 14

ng i ta dùng c p 3-11 đối với m i c p chính xác còn có các tiêu chuẩn để đánh giá

 Đ chính xác truyền đ ng: nó đ c đánh giá bằng sai số góc quay c a bánh răng sau m t vòng quay Sai số này xu t hiện là do sai số c a hệ thống công nghệ, vì v y nên lúc thiết kế ta cần ph i xem xét đến đ chính xác c a tổng thể h p thành hệ thống công nghệ sao cho đ t yêu cầu

 Đ ổn định khi làm việc: nó nh h ng trực tiếp đến tuổi thọ c a bánh răng

và đ ồn c a bánh răng

 Đ chính xác tiếp xúc: đ c đánh giá bằng vết tiếp xúc c a profin răng theo chiều dài và chiều cao răng σếu gia công đ m b o thì tiếp xúc tốt và làm việc lâu bền

 Đ chính xác khe h c nh răng: đ c quy định b i các kho ng cách tâm c a hai bánh răng ăn khớp theo đây ta có các tr ng h p:

+ Khe h không có

+ Khe h nhỏ

+ Khe h trung bình

+ Khe h lớn

 K ết luận: nói chung ta cần xét đến mọi sai số và độ chính xác của bánh răng

t ừ đó ta đúc kết ra được nguyên nhân gây ra để làm tiền đề cho việc thiết kế được

t ối ưu hơn

Trang 15

 Các lo i bánh răng chịu t i trung bình và nhỏ th ng đ c chế t o bằng thép cacbon hay bằng gang Để chế t o bánh răng làm việc tránh ồn ng i ta dùng v t liệu là v i ép, da ép, cũng có thể chế t o bánh răng bằng ch t d o,

đ bền kém nh ng có kh năng làm việc tốc đ cao và tránh ồn

 Giới h n đề tài nghiên c u thử t i v t liệu gia công: nhựa, đồng thau, thép C45 Từng b ớc kiểm nghiệm nâng cao đ c ng vững, đ chính xác c a máy, điều chỉnh gi i thu t l p trình nhằm đ t đ chính xác gia công

2.2 Lý thuy tăc ăb n v giaăcôngăbánhărĕngăbằngăph ngăphápăphayălĕnărĕng 2.2.1.ăNguyênălýăphayălĕnărĕng

Hình β.1 Sơ đồ nguyên lý phay lăn răng

 Phay lăn răng là ph ơng pháp thực hiện theo nguyên lý bao hình đó là

ph ơng pháp s n xu t bánh răng r t phổ biến, ph ơng pháp này cho đ chính xác và năng suât r t cao

 D ng c c t là dao phay lăn răng d ng tr c vít thân khai Quá trình gia công

đ c thực hiện trên máy chuyên dùng Trong đó dao và phôi thực hiện sự ăn

khớp c a b truyền tr c vít bánh vít Quá trình ăn dao là liên t c, máy không

cần thiết bị đổi chiều ph c t p, cũng không cần cơ c u phân đ giống nh

Trang 16

đầu phân đ c a máy phay v n năng bình th ng Từ đó th i gian ph c v liên quan đến đổi chiều hay phân đ đ c lo i trừ

 Sự ăn khớp c a dao phay lăn và bánh răng gia công ph i đ m b o cho b ớc răng c a cặp ăn khớp mặt phẳng pháp tuyến tn=π.m góc ăn khớp c a c

cặp trong mặt phẳng pháp tuyến α=β00 tỷ lệ tốc đ gốc bằng tỉ số vòng quay

c a c cặp và ng c với tỷ lệ số răng c a chúng, nghĩa là:

d c c d c

d

z

z n

 đây: d,n d,z d - tốc đ góc, số vòng quay, số răng c a dao

 c,n c,z c - tốc đ góc, số vòng quay, số răng c a bánh răng

2.2.2.ăPhayălĕnărĕngăthẳng

 Khi quá trình phay đ c thực hiện thì dao sẽ quay ndvòng t ơng ng với chi

tiết quay np vòng Lúc y khi dao quay 1/k vòng thì chi tiết quay 1/z vòng phôi

Với: k là số đầu mối c a dao

z là số răng c a bánh răng cần gia công

 T ơng ng với chuyển đ ng quay c a dao và phôi thì đầu dao sẽ thực hiện chuyển đ ng tịnh tiến đ ng S1 để c t hết chiều dày c a bánh răng Chuyển

đ ng tiến đ ng S1 này nhanh hay ch m tùy thu c vào tốc đ c t c a dao phay lăn Tr ớc khi c t, dao còn có chuyển đ ng h ớng kính sao cho vòng lăn c a dao tiếp xúc với vòng lăn c a phôi, điều này đ m b o cho gia công

đ t chiều sâu c a rưnh răng

 Khi phay răng thẳng, do dao phay có d ng tr c vít nên có góc nâng ren, vì

v y ta ph i gá dao sao cho tr c c a dao nghiêng 1 góc α so với mặt đầu c a chi tiết gia công, góc α này bằng với góc nâng ren c a đ ng xo n ốc ren

tr c vít Dao phay gá nghiêng về phía nào tùy thu c vào h ớng nghiêng c a răng dao

Trang 17

 Với dao phay có số đầu mối zd cho tr ớc, để gia công bánh răng thẳng có zcrăng, từ biểu th c (1) ta có thể chọn số vòng quay nd và nc thích h p cho dao

và phôi Đối với máy phay lăn răng điều khiển số công việc này đ c thực

hiện tự đ ng thông qua nh p số răng zc từ bàn phím

 Sơ đồ bố trí dao khi gia công răng thẳng:

2.2.3.ăPhayălĕnărĕngănghiêng

 Khi phay bánh răng nghiêng thì nguyên lý cũng giống nh bánh răng thẳng

nh ng ph i gá tr c dao lệch đi m t góc ω,  = 

 Với: là góc nghiêng c a bánh răng

α là góc nâng ren c a tr c dao

D u (-) khi dao và chi tiết cùng chiều nghiêng

D u (+) khi chi tiết và dao ng c chiều nghiêng

Hình β.β Gá dao nghiêng h ớng trái Hình β.γ Gá dao nghiêng h ớng ph i

Hình β.4 Bánh răng nghiêng trái dao xo n Hình β.5 Bánh răng nghiêng ph i dao xo n

ph i

Trang 18

 Khi phay răng nghiêng, S1 tiến đ ng song song tr c phôi nên phôi ph i có chuyển đ ng quay bổ tr để h ớng răng dao trùng h ớng c a tr c phôi Để thực hiện nhiệm v này chúng ta ph i thiết kế b truyền vi sai trong xích trong xích truyền đ ng

 Nếu không thiết kế b vi sai ta cũng có thể phay đ c bánh răng nghiêng, lúc

đó ta tính l i b bánh răng thay thế cho phù h p chọn ph ơng pháp không vi sai để gia công bánh răng nghiêng

2.2.4 Kh nĕngăcôngăngh củaămáyăphayălĕnărĕng

 Gia công bánh răng tr răng thẳng

 Gia công bánh răng tr răng nghiêng

σhìn chung ph ơng pháp phay lăn răng có r t nhiều u điểm nh :

+ Đ chính xác gia công cao

+ σăng su t cao

+ Có thể gia công nhiều bánh răng giống nhau trên m t lần gá

+ Gia công bánh răng có modun lớn sẽ có u thế hơn các ph ơng pháp khác

 σh c điểm

+ Dao chế t o ph c t p

+ Kho ng thoát dao lớn

Trang 19

+ Không gia công đ c răng trong l

+ Không thể gia công đ c hệ bánh răng b c gần nhau

+ T ơng quan c a cơ c u truyền đ ng đòi hỏi chính xác cao

2.2.5.ăPh ngăphápălĕnărĕng

 Nếu xét nguyên lý t o răng, ngày nay có hai ph ơng pháp gia công bánh răng: ph ơng pháp định hình và ph ơng pháp bao hình

+ Ph ơng pháp định hình (hay phân đ ): bằng ph ơng pháp này, chúng

ta sẽ c t từng rưnh răng, sau đó phân đ m t góc γ600/Z cho đến rưnh răng cuối cùng bằng d ng c c t có l ỡi d ng rưnh răng

+ Ph ơng pháp bao hình: với ph ơng pháp này, d ng c đ c lăn t ơng đối trên vành c a bánh răng gia công và khi đó các l ỡi c t c a d ng c dần dần chiếm các vị trí trên bánh răng mà đ ng bao c a chúng là profin thân khai c a bánh răng gia công

 Có hai ph ơng pháp bao hình: phay lăn răng và xọc răng

 Phay lăn răng là ph ơng pháp gia công bánh răng đ c tiến hành dựa trên nguyên lý ăn khớp c a b truyền tr c vít - bánh vít, sự ăn dao c a dao lăn răng là liên t c, t t c các răng c a bánh răng đ c gia công đồng th i nên máy không cần chuyển đ ng đổi chiều ph c t p, cũng không cần các thiết bị

ph để chia đ nh các máy phay vặn năng khác Do đó th i gian ph c v

có liên quan đ c gi m đến m c tối thiểu

 Sự ăn khớp c a dao phay lăn răng và bánh răng gia công ph i đ m b o cho

b ớc răng c a cặp ăn khớp mặt phẳng pháp tuyến tn=π.m, góc ăn khớp trong mặt phẳng pháp tuyến α=β00

 Các chuyển đ ng cơ b n c a ph ơng pháp phay lăn răng:

 Chuyển đ ng c t chính: chuyển đ ng quay tròn c a dao phay lăn răng t o nên v n tốc c t

Trang 20

 Chuyển đ ng bao hình để phân đ bánh răng gia công do bàn máy thực

 Chuyển đ ng vi sai phối h p để gia công bánh răng nghiêng

 Chuyển đ ng tiến đ ng h ớng kính c a bàn máy để phối h p l y chiều sâu

c t hay để gia công bánh vít bằng ph ơng pháp tiến h ớng kính

 Chuyển đ ng tiến dao nhanh lên xuống c a đầu mang dao

σh v y m t máy phay lăn răng sẽ có nhiều xích truyền đ ng và chúng phối h p

với nhau với m c đích cuối cùng là t o nên quá trình gia công hoàn chỉnh bánh răng

2.2.6 Tìm hi u máyăphayălĕnărĕngă5M324A

Đặc tính kỹ thuật

Máy phay lăn răng 5Mγβ4A là lo i máy bán tự đ ng và có kh năng gia công

đ c các lo i bánh răng tr răng thẳng, bánh răng nghiêng và bánh vít

 Máy có các thông số cơ b n nh sau:

 Module lớn nh t gia công đ c là 8mm

 Đ ng kính bánh răng gia công lớn nh t là 500mm

 Chiều r ng bánh răng gia công lớn nh t là 350mm

 Số vòng quay c a dao phay từ 50-315 vòng/phút

 Số c p tốc đ tr c chính: 9

 Công su t đ ng cơ chính là σ=7,5 kW

Trang 21

σh v y từ đ ng cơ chính thông qua 7 b truyền sẽ dẫn đ ng cho dao phay quay

với tốc đ cần thiết Khi gia công ta cần tính toán để lựa chọn tốc đ c t h p lý, lúc

đó ta sẽ tính toán l i b bánh răng a và b để chọn đ c tốc đ cần thiết theo yêu cầu

Hình β.6 Sơ đồ đ ng máy phay lăn răng 5Mγβ4A

Trang 22

V y công th c điều chỉnh xích tốc đ nh sau:

nd=

b Xích bao hình

 Xích này có nhiệm v phân đ để đ t đ c số răng c a bánh răng cần gia công Nếu dao lăn răng có số đầu mối là K và bánh răng gia công có số răng

là Z thì khi dao quay 1 vòng bàn máy sẽ quay vòng Do đó xích bao hình

nối liền chuyển đ ng vòng c a dao và chuyển đ ng vòng c a phôi

 Xích b t đầu từ tr c dao qua m t số b truyền sau cùng là đến bàn máy mang phôi thực hiện chuyển đ ng quay tròn

 Ph ơng trình xích bao hình nh sau:

 Cặp bánh răng nhằm làm tăng ph m vi chọn bánh răng thay thế

+ σếu bánh răng gia công co số răng Z≤ 161 thì ta dùng = 1 =

+ σếu bánh răng gia công có số răng Z > 161 thì ta dùng = =

c Xích ti n dao

 Tiến dao đ ng

Trang 23

 Xích này có nhiệm v t o ra chuyển đ ng tiến đ ng c a đầu dao để gia công

hết chiều r ng c a bánh răng

Ta gọi S1 la l ng tiến đ ng c a dao sau m t vòng quay c a phôi

 Xích truyền đ ng này b t đầu từ tr c mang phôi, qua m t số b truyền với sự tham gia c a các ly h p L1, L3sau cùng là đến tr c vít me làm cho dao thực

 Xích này có nhiệm v t o ra chuyển đ ng tiến h ớng kính c a bàn máy, nó

đ c dùng khi gia công bánh vít bằng ph ơng pháp tiến h ớng kính và tịnh

tiến l y chiều sâu c t khi gia công

Ta gọi S2là l ng tiến h ớng kính c a bàn máy sau m t vòng quay c a phôi

 Xích này b t đầu từ tr c mang phôi, qua m t số b truyền với sự tham gia

c a các ly h p L4 và L5 cuối cùng đến tr c vít me làm cho bàn máy mang phôi thực hiện chuyển đ ng tiến h ớng kính S2

 Ph ơng trình truyền đ ng nh sau:

1 vòng/phút 10 = S2

Trang 24

 Khi gia công bánh vít bằng ph ơng pháp tiến dao h ớng kính ta cần tính toán cặp bánh răng a3, b3 để đ c l ng tiến S2 phù h p

 Công th c tính toán nh sau:

S2 =

 Tiến dao chiều tr c

 Xích tiến dao này đ c dùng để tiến dao khi gia công bánh vít bằng ph ơng pháp tiến dao tiếp tuyến σó đ c dẫn đ ng bằng đ ng cơ M3, qua các b truyền, sau cùng đến tr c vít me để dẫn đ ng đầu dao

1440 12 = Stt

d Xích ti n dao nhanh

 Tiến dao nhanh theo chiều đ ng

 Xích truyền đ ng này đ m b o cho đầu dao tiến nhanh với l ng dịch chuyển cần thiết để chuẩn bị cho quá trình gia công

 σó đ c b t đầu từ đ ng cơ M2 thông qua m t số b truyền với sự tham gia

c a ly h p L3 sau cùng đến tr c vít me để cho đầu dao thực hiện chuyển

đ ng tiến dao nhanh

1440 vòng/phút 10 = Sđ

 Tiến dao nhanh h ớng kính:

 Xích truyền đ ng này đ m b o cho bàn máy mang phôi thực hiện chuyển

đ ng tiến h ớng kính nhanh với m c cần thiết để chuẩn bị cho quá trình gia công Nó b t đầu từ đ ng cơ M2 qua m t số b truyền với sự tham gia c a

Trang 25

các ly h p L4 và L5 sau cùng đến tr c vít me làm cho bàn máy thực hiện chuyển đ ng tiến nhanh

 Khi dùng cơ c u vi sai lúc đó Ivs = 2

 σh v y máy phay lăn răng 5Mγβ4A có nhiều xích truyền đ ng, chúng liên kết nhau, bổ sung cho nhau

 σgoài các xích truyền đ ng nh trên ta còn có các xích truyền đ ng bằng tay

nh :

 Thực hiện chuyển đ ng tiến đ ng bằng tay

 Thực hiện chuyển đ ng tiến h ớng kính bằng tay

 Thực hiện chuyển đ ng quay đầu dao đi m t góc đ bằng tay

Trang 26

 Tuy nhiên máy lăn răng là m t trong những lo i máy có kết c u ph c t p, sơ

đồ đ ng c a máy t ơng đối ph c t p

 Để thu n l i cho quá trình nghiên c u tìm hiểu về lo i máy này thu n l i hơn thì việc có m t mô hình mô phỏng l i những chuyển đ ng chính c a máy là

hết s c cần thiết

2.3.ăMáyăphayălĕnărĕngăCNC

2.3.1.ăC ăs ăthi tăk ămáyăphayălĕnărĕngăCNC

 Sau khi tìm hiểu các thiết kế gia công ra bánh răng với các máy công c hiện hành, đặc biệt là máy phay lăn răng Ta th y máy có nhiều chuyển đ ng

ph c t p, đồng th i nếu muốn gia công bánh răng với modul khác nhau, ta

cần tính toán t t c các thông số về bánh răng sau đó chọn đúng chế đ c t,

v n tốc … nhằm điều chỉnh theo các số đư tính toán Do đó, chọn bánh răng thay thế tr nên ph c t p, vì số răng khác nhau thì cần thay thế các xích

tốc đ , nh v y m t máy phay lăn răng ph i đi kèm cùng nhiều cặp bánh răng thay thế, điều đó làm nên sự kồng kềnh, m t nhiều th i gian khi thay

thế …

 Ngày nay, với công nghệ khoa học phát triển không ngừng thì việc phát triển thay thế những b t c p trên tr thành điều kiện với ngành cơ khí tự đ ng

Việc kết h p máy tính ậ ch ơng trình điều khiển (m ch điều khiển) ậ cơ khí

nhỏ gọn ậ đ ng cơ điều khiển (thay thế cho hệ bánh răng điều khiển kồng

kềnh) đem đến việc ra đ i c a máy phay lăn răng CσC Việc ra đ i máy phay lăn răng CσC đư làm thay đổi công nghệ gia công bánh răng, giúp chúng ta lựa chọn gia công đơn gi n hơn, ta chỉ cần nh p thông số để gia công bánh răng

 Trên thế giới hiện có r t nhiều ch ng lo i về máy phay lăn răng CσC nh : máy phay lăn răng gia công thô c a hưng Gleason; Máy phay lăn răng EγC; Máy phay lăn răng CHτ-β00 …

Trang 27

 Hiện nay, n ớc ta máy phay lăn răng CσC đang đ c sử d ng nh ng chỉ

sử d ng trong các nhà máy cơ khí lớn, đồng th i giá thành l i r t cao, nên tác gi đư thiết kế máy dựa trên máy phay lăn răng 5Mγβ4

 Các truyền đ ng nh : xích truyền đ ng, xích phân đ , xích ch y dao, xích vi sai, xích ch y dao nhanh, xích di đ ng bằng tay đều đ c thay thế bằng

ch ơng trình điều khiển và đ c t i b i các đ ng cơ servo motor

2.3.2.ăK tăc uămáyăphayălĕnărĕng

Kết c u máy đ c thiết kế dựa trên máy phay lăn răng 5Mγβ4

 Công su t điều khiển chuyển đ ng chính

Hình β.1γ Máy lăn răng cnc c a hưng Gleason

Trang 28

 Dao phay tr c vít đ c sử d ng r ng rưi để c t răng tr ăn khớp ngoài có modulem  16 mm(v t liệu bánh răng làm thép HB  200) và module

mm 10

m  (v t liệu bánh răng làm thép HB  350) Dao phay tr c vít có

những u điểm:

+ Tính v n năng, đ chính xác và năng su t cao

+ Giá thành chế t o th p

2.3.3.ăNguyênălýăcủaămáyăphayălĕnărĕngăthôngăth ng

Hình β.14 σguyên lý c a máy phay lăn răng thông th ng

 Tr c chính c a dao phay 8 quay với tốc đ góc cố định ω1 Số vòng quay n0

c a doa phay đ c chọn nh ch c bánh răng hoặc h p tốc đ 5 Bàn máy 9 quay với tốc đ góc ω2 nh truyền đ ng tr c vít ậ bánh vít 10 và ch c bánh răng chia đ γ đ m b o cho dao phay và chi tiết gia công ăn khớp bao hình liên t c Nh tr c vít 6, giá đỡ dao 7 dịch chuyển dọc tr c phôi bánh răng

thực hiện ch y dao h ớng tr c Dso c a dao phay L ng ch y dao này đ c tính toán nh h p ch y dao l

 Khi c t răng nghiêng thì trong quá trình ch y dao h ớng tr c phôi cùng bàn máy 9 nh ch c vi sai 4 và b truyền tr c vít ậ bánh vít 10 quay thêm ω3

1- h p ch y dao;

2,4 - ch c vi sai;

3 - ch c chia đ ; 5- h p tốc đ ; 6- tr c vít; giá đỡ dao; 7- bánh răng;

8- dao phay;

Trang 29

t ơng ng với góc nghiêng c a răng Xích đ ng học vi sai đ c điều chỉnh bằng ch c vi sai β (khi gia công răng thẳng vi sai 4 đ c ng t)

2.3.4.ăNguyênălýăcủaămáyăphayălĕnărĕngăcóăđi uăkhi nătheoăch ngătrìnhăs

Hình β.15 Sơ đồ nguyên lý c a máy PLR có điều khiển theo ch ơng trình số

 T t c các chuyển đ ng tịnh tiến c a các cơ c u máy theo các tr c tọa đ x,

y, z và quay c a các cơ c u này theo A, B, C (các tr c quay) đ c thực hiện

từ các đ ng cơ:

+ Mx (qua các tr c vít 1 để dịch chuyển tr dao β nhằm thay đổi kho ng cách tâm)

+ My(qua tr c vít 4 để dịch chuyển giá dao dọc tr dao phay)

+ Mz (qua tr c vít 5 để dịch chuyển dài dao 6 dọc tr dao phay)

+ Mc (quay dao 7)

1, 4, 5- tr c vít;

2- tr dao;

3 - b truyền tr c vít ậ bánh vít; 6- đài dao;

7- dao phay;

8- bàn máy;

9- b truyền tr c vít ậ bánh vít

Trang 30

+ MA (qua b truyền tr c vít ậ bánh vít γ để quay giá dao đi 1 góc theo yêu cầu)

+ MB(qua b truyền tr c vít ậ bánh vít để quay bàn máy và phôi)

+ T t c các đ ng cơ đều đ c trang bị sensor ph n hồi ng c để truyền tín hiệu tới hệ thống điều khiển số về vị trí c a các tr c đ ng cơ nhằm điều chỉnh l i tốc đ quay c a chúng

1 – vị t í ban đầu

2 – vị trí cuối cùng

Hình β.16 Sơ đồ dịch chuyển c a dao phay

tr c

Trang 31

Trang 32

+ Lo i 1 đ c chế t o liền có đ chính xác cao với modul m = 1 …10 mm + Lo i β đ c chế t o liền có đ chính xác trung bình với modul m = 1 …10

112 3,75

Trang 33

B ng β Kích th ớc cơ b n c a dao phay lăn răng tr c vít

 Chế đ c t c a dao phay lăn tr c vít đ c chọn xu t phát từ chi phí gia công

nhỏ nh t trên cơ s tuổi bền và đ mòn dao theo mặt sau Khi c t tinh bánh răng có c p chính xác 6 thì đ mòn sau h3 ph i nhỏ hơn 0,05 mm

0,8-0,9 0,8-0,9 0,9-1,0 0,9-1,0

Trang 34

Gia công tinh 1-6

6-10

240/480 360/720

0,2-0,3 0,3-0,4

B ng γ Tuổi bền T và đ mòn mặt sau h3c a dao phay tr c vít

2.3.7.ăCh ăđộăc tăkhiăphayălĕnărĕng

 Chế đ c t khi phay lăn răng đ c xác định theo các b ớc sau đây:

+ Chọn số b ớc gia công

+ Chọn l ng ch y dao

+ Xác định tốc đ c t

+ Kiểm tra công su t c t và tuổi bền c a dao

+ Xác định th i gian gia công cơ b n to

+ Chế đ c t c a dao phay lăn răng tr c vít đ c chọn su t phát từ chi phí gia công nhỏ nh t trên cơ s tuổi bền và đ mòn dao theo mặt sau Khi

c t tinh bánh răng có c p chính xác 6 thì đ mòn h3 ph i nhỏ hơn 0,05mm + L ng ch y dao S0 (mm/vòng) khi gia công thô và bán tinh: 0, đến

1, mm/vòng; khi gia công tinh 1 đến β mm/vòng

+ Tốc đ c t V (m/phút): 0,3 0,5 1,25 0,1

m HB S T

V P

N   (Tr 82 ậ TLTK 3) Trong đó:

Trang 35

8,9.K.K.V.t

3 q , 2 K

; 2 q , 6 , 1 K

; 1 q , 1 K

15 C

M

10 10

10 p

Trang 36

Hình 2.18 Chiều dài ăn dao (l1) và thoát dao (l2) khi c t răng

+ Số vòng quay c a dao:

daod

V1000n

+ Th i gian cơ b n to (phút) khi phay lăn răng (hình γ.1γ) đ c xác định:

Zq.S.n

llbt

dao dao

2 1 o





 trong đó: b ậ bề r ng vành răng (mm)

l1, l2ậ chiều dài ăn dao và thoát dao (mm)

ndaoậ số vòng quay c a dao (vòng/phút)

Sdao ậ l ng ch y dao dọc (mm/phút)

q ậ số đầu mối c a dao phay

Z ậ số răng gia công + Chiều dài an dao l1đ c tính theo công th c: l1(1,11,2) h(ddaoh)

+ Chiều dài thoát dao l2 = ( 3  5 )mm

Trang 37

2.3.8.ăBộătruy năvitmeăbi

 Trong máy điều khiển số thì ng i ta dùng b truyền vitme th ng và b truyền vitme bi

Hình β.19 B truyền vitme bi

 Vitme th ng: là lo i vitme và đai ốc có tiếp xúc mặt

 Vitme bi: là lo i vitme và đai ốc là tiếp xúc lăn

 Vì v y vitme bi có ma sát nhỏ và ho t đ ng êm nên đ c dùng trong máy có

Trang 38

Ch ngă3

3.1 Yêu c ầuăđ tài

 Thể hiện nguyên lý phay lăn răng (bao hình)

 Thiết kế m ch điều khiển số

 Mô phỏng chuyển đ ng bao hình c a các đ ng cơ

 Máy phay lăn răng CσC đ c thiết kế dựa trên máy phay lăn răng hệ cơ khí

 Thông số thiết kế máy :

Số chuyển đ ng c a máy 05 đ ng cơ servo Modul gia công lớn nh t 0,β; 0,γ; …; β,5 mm Góc nghiêng lớn nh t c a

Đ ng kính gia công bánh răng lớn nh t Ø 200 mm Kích th ớc lớn nh t c a

Trang 39

dài

r ng cao

Hìnhă3.1.ăS ăđ ănguyênălýămáyăphayălĕnărĕngăCNC

 Máy phay lăn răng điều khiển số CNC thực hiện theo nguyên lý này cho ta

th y phần đầu dao đ c giữ cố định và phần gá phôi chuyển đ ng tịnh tiến

để gia công chi tiết

Trang 40

+ Gây ra tiếng ồn trong th i gian làm việc

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	4,11 MB