Nghiên cứu gia công bánh răng côn răng cong trên trung tâm gia công CNC 3 trục

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Chủ đề nghiên cứu của luận văn là phương pháp gia công BRCRC trên trung tâm gia công CNC 3 trục, với mục tiêu hướng đến quy trình gia công bánh răng bề mặt răng côn ră

Người hướng dẫn khoa học

TS NGUYỄN VĂN TƯỜNG

Chủ tịch Hội đồng:

Khoa Sau đại học:

KHÁNH HÒA - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Nghiên cứu gia công bánh răng côn

răng cong trên trung tâm gia công CNC 3 trục” là công trình nghiên cứu của cá nhân

tôi dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Tường và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này Nếu vi phạm bản quyền của tác giả nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật

Nha Trang, ngày… tháng … năm 2015

Tác giả luận văn

Mai Thành Nhân

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở trường Đại học Nha Trang đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Đầu tiên, với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy, Cô ở Trường Đại học Nha Trang với tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Và đặc biệt, trong suốt thời gian thực hiện luận văn, Bộ môn Chế tạo máy đã kiểm tra tiến độ và tổ chức những buổi sinh hoạt học thuật, có thêm lời góp ý hay cho chúng em

Tiếp theo, em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến 3 cá nhân sau:

 TS Nguyễn Văn Tường – Trưởng Khoa Cơ Khí

 Anh Huỳnh Ngọc Chiên – cán bộ hướng dẫn thực hành

 Anh Đỗ Thế Cường – cựu nhân viên FPT

Nếu không có lời hướng dẫn tận tình của thầy Tường, sự giúp đỡ vận hành máy của anh Chiên, tài liệu của anh Cường thì em sẽ rất khó khăn có thể hoàn thiện luận văn này

Ngoài ra, em cũng gửi lời cảm ơn đến các cá nhân sau:

 Thầy Phạm Bá Khiên – giảng viên trường Đại học Công nghệ Kỹ thuật

 Nguyễn Xuân Luân – cựu sinh viên trường Đại học Nha Trang

 Nguyễn Hữu Trưởng – cựu sinh viên trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật

tp HCM

 Thợ máy Tòng – chủ cửa hàng cơ khí Thanh Tòng - Thị Trấn Vạn Giã

Sự giúp đỡ dù ít hay nhiều nhưng đã xuất hiện đúng lúc, tạo thuận lợi trong lúc thực hiện đề tài

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM ƠN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN xii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu chung 3

1.1.1 Đặc điểm BRCRC 3

1.1.2 Ưu nhược điểm của BRCRC 4

1.1.2.1 Ưu điểm 4

1.1.2.2 Nhược điểm 4

1.2 Tình hình nghiên cứu đối với BRCRC 4

1.3 Mục tiêu, phương pháp, nội dung và giới hạn nghiên cứu 5

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 5

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu 5

1.3.3 Nội dung nghiên cứu 5

1.3.4 Giới hạn nghiên cứu 6

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BRCRC 7

2.1 Mở đầu 7

2.2 Các hệ BRCRC 7

2.2.1 Phân loại 7

2.2.2 Nguyên lý tạo hình BRCRC 8

2.2.2.1 Đối với hệ Gleason 8

2.2.2.2 Đối với hệ Klingelnberg 9

2.2.2.3 Đối với hệ Oerlicon 10

2.2.3 Ưu nhược điểm của từng hệ BRCRC 11

2.3 Thông số hình học của BRCRC 12

2.3.1 Số răng bánh răng nhỏ và lớn 12

2.3.2 Môđun 13

2.3.3 Góc xoắn (nghiêng) 14

2.3.4 Hướng răng 15

2.3.5 Prôfin gốc, bước răng và dạng răng chiều trục 15

2.3.6 Góc áp lực α 17

2.3.7 Chiều rộng vành răng b 18

2.3.8 Bán kính cong Rc 18

2.4 Tính toán thông số hình học mẫu BRCRC 19

2.4.1 Giới thiệu mẫu bánh răng 19

2.4.2 Tính các thông số BRCRC 19

2.5 Mô hình hóa BRCRC 21

2.5.1 Tính các thông số hình học của phôi mẫu BRCRC 21

2.5.2 Phương trình đường thân khai biên dạng răng 24

2.5.3 Các bước cơ bản xây dựng mô hình mẫu BRCRC trong Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 25

2.5.3.1 Vẽ phôi bánh răng 26

2.5.3.2 Vẽ đường thân khai 26

2.5.3.3 Tạo đường xoắn cung tròn 27

2.5.3.4 Tạo rãnh răng thứ nhất 27

2.5.3.5 Tạo các rãnh răng còn lại 28

2.5.3.6 Tạo lỗ bánh răng 29

CHƯƠNG 3 GIA CÔNG BRCRC 30

3.1 Mở đầu 30

3.2 Lập quy trình công nghệ gia công 31

3.2.1 Chọn phôi 31

3.2.2 Phương án gia công các bề mặt 31

3.2.3 Thiết kế nguyên công 32

3.2.4 Lập trình gia công 34

3.2.4.1 Giới thiệu 34

3.2.4.2 Lập trình gia công các bề mặt 35

3.2.5 Chương trình gia công 48

3.2.5.1 Kết quả chương trình gia công 48

3.2.5.2 Tối ưu hoá chương trình gia công 49

3.3 Gia công thử 53

CHƯƠNG 4 KIỂM TRA MẪU BRCRC 58

4.1 Mở đầu 58

4.2 Xây dựng mô hình CAD của mẫu bánh răng đã gia công 60

4.2.1 Giới thiệu về kỹ thuật ngược (Reverse Engineering) 60

4.2.2 Giới thiệu máy quét ATOS 2M 61

4.2.3 Quy trinh tạo mô CAD bánh răng đã gia công 62

4.3 Kiểm tra các sai số bánh răng trong môi trường CAD 64

4.3.1 Kiểm tra sai số prôfin răng 64

4.3.2 Sai số đường xoắn: 66

4.3.3 Sai số bước răng 69

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 74

Kết luận 74

Khuyến nghị 74

DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT

CAD Computed Aided Design CAM Computer aided manufacturing CNC Computer Numerical Control

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

GOST Tiêu chuẩn của Liên Xô (cũ) SSM Sculptured Surface Machining

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng số răng nhỏ nhất cho phép của truyền động bánh răng côn trực giao,

răng cong có prôfin gốc theo GOST 16202-70 12

Bảng 2.2 Thông số môđun thường gặp cặp BRCRC 13

Bảng 2.3 Hướng răng và hướng quay của BRCRC 15

Bảng 2.4 Tổng hợp các thông số của mẫu BRCRC hệ Gleason (cung tròn) dạng I 22

Bảng 3.1 Các thông số của mác thép C45 31

Bảng 3.2 Trình tự gia công các bề mặt 32

Bảng 3.3 Các bước gia công 33

Bảng 3.4 Các bước gia công (tiếp theo) 34

Bảng 3.5 Bảng so sánh các kiểu quét dao của phay Volume 40

Bảng 3.6 Bảng so sánh các kiểu quét dao của phay Pocketing 41

Bảng 3.7 Một số thông số công nghệ dùng phay tinh bề mặt 4 43

Bảng 3.8 Một số thông số công nghệ dùng phay tinh rãnh răng 44

Bảng 3.9 Một số thông số công nghệ dùng phay tinh bề mặt 6 47

Bảng 3.10 Các thông số kỹ thuật của trung tâm gia công Bridgeport VMC 2216 XV 54 Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật máy quét Atos 2M 62

Bảng 4.2 Khoảng sai lệch của prôfin răng (mm) 66

Bảng 4.3 Khoảng sai lệch của đường xoắn 68

Bảng 4.4 Sai lệch bước răng (đo ảo) 70

Bảng 4.5 Khoảng sai lệch của bước răng (đo thực) 72

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Các hệ BRCRC 8

Hình 2.2 Nguyên lý tạo hình BRCRC hệ Gleason 8

Hình 2.3 Nguyên lý tạo hình BRCRC hệ Klingelnberg 9

Hình 2.4 Nguyên lý tạo hình BRCRC hệ Oerlicon 10

Hình 2.5 Minh họa góc xoắn 14

Hình 2.6 Prôfin gốc của BRCRC (GOST 16202- 70) 16

Hình 2.7 Dạng răng dọc I: 1- côn chia; 2-côn đáy 16

Hình 2.8 Dạng răng dọc II 16

Hình 2.9 Dạng răng dọc III: 1- côn chia; 2- côn đáy; 3- côn đỉnh 17

Hình 2.10 Minh họa góc áp lực 17

Hình 2.11 Minh họa bán kính cong 18

Hình 2.12 Mẫu bánh răng gia công trên thực tế 19

Hình 2.13 Thông số hình học để vẽ phôi bánh răng 23

Hình 2.14 Cơ sở hình thành đường thân khai 24

Hình 2.15 Thông số đường thân khai 25

Hình 2.16 Phôi bánh răng 26

Hình 2.17 Đường thân khai hoàn thành 27

Hình 2.18 Đường xoắn cung tròn 27

Hình 2.19 Thiết diện cắt và các quỹ đạo cắt 28

Hình 2.20 Kết quả vẽ răng thứ nhất 28

Hình 2.21 Tạo các rãnh răng còn lại 29

Hình 2.22 Mô hình CAD mẫu BRCRC 29

Hình 3.1 Bảng vẽ đánh số bề mặt 32

Hình 3.2 Các kiểu chạy dao trong phay Volume cho bước 1 35

Hình 3.3 Mô phỏng chạy dao và mô phỏng gia công - bước 1 36

Hình 3.4 Các kiểu chạy dao trong phay Volume cho bước 2 37

Hình 3.5 Mô phỏng chạy dao và mô phỏng gia công - bước 2 38

Hình 3.6 Mô phỏng chạy dao và mô phỏng gia công - bước 3 39

Hình 3.7 Mô phỏng chạy dao và mô phỏng gia công - bước 4 42

Hình 3.8 Mô phỏng chạy dao và mô phỏng gia công - bước 5 43

Hình 3.9 Đường chạy dao theo đường xoắn cung tròn 44

Hình 3.10 Mô phỏng chạy dao và mô phỏng gia công - bước 6 45

Hình 3.11 Kết quả mô phỏng chạy dao và mô phỏng gia công - bước 7 46

Hình 3.12 Kết quả mô phỏng chạy dao và mô phỏng gia công - bước 8 47

Hình 3.13 Mô tả nguyên tắc tối ưu của Vericut 50

Hình 3.14 Trung tâm gia công CNC 3 trục Bridgeport VMC 2216 XV 54

Hình 3.15 Gá phôi trên ê-tô 55

Hình 3.16 Quá trình phay và kết quả phay dao ngón 18 mm, bước 1&2 55

Hình 3.17 Quá trình phay và kết quả phay thô rãnh răng – bước 3&4 56

Hình 3.18 Quá trình gia công & hoàn thành phay tinh rãnh răng bước 5&6 56

Hình 3.19 Quá trình gia công & hoàn thành bước 7 & 8 56

Hình 4.1 Máy quét Atos 2M 61

Hình 4.2 Quá trình quét 62

Hình 4.3 Mô hình từ file STL của mẫu BRCRC 63

Hình 4.4 Mô hình CAD BRCRC trong Geomagic Studio 63

Hình 4.5 Lắp hai mô hình CAD của bánh răng trong môi trường lắp ráp 64

Hình 4.6 Sai số prôfin răng 65

Hình 4.7 Các điểm chia trên đường thân khai 65

Hình 4.8 Biểu đồ sai số Prôfin thân khai 66

Hình 4.9 Sai số của đường xoắn 67

Hình 4.10 Các điểm chia trên đường xoắn 68

Hình 4.11 Biểu đồ sai số đường xoắn 69

Hình 4.12 Sai số bước răng 69

Hình 4.13 Điểm đo bước răng 70

Hình 4.14 Biểu đồ sai số bước răng (đo ảo) 71

Hình 4.15 Quá trình đo BRCRC 72

Hình 4.16 Biểu đồ sai số bước răng (đo thực) 73

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Chủ đề nghiên cứu của luận văn là phương pháp gia công BRCRC trên trung tâm gia công CNC 3 trục, với mục tiêu hướng đến quy trình gia công bánh răng bề mặt răng côn răng cong trên trung tâm gia công CNC 3 trục, áp dụng cho sản xuất hàng đơn chiếc phù hợp việc thay thế với mục đích sửa chữa

Như vậy để áp ứng được yêu cầu thì cần kết hợp giữa phương pháp nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm Từ cơ sở lý thuyết sẽ được phân tích để rút ra kết luận mới chính là phương pháp gia công trên trung tâm gia công CNC 3 trục Bánh răng được gia công tại phòng thí nghiệm và được kiểm tra theo tiêu chuẩn, rút ra kết luận

Các kết quả nghiên cứu đã đạt được của luận văn là mô hình hóa, chương trình gia công và mẫu được gia công với chất lượng hiệu quả Bên cạnh đó, do thời gian thực hiện không nhiều cũng như hạn chế về thiết bị nên chưa tìm hiểu được quá trình

ăn khớp khi quay của BRCRC

Tuy nhiên kết luận quan trọng nhất được rút ra là BRCRC hoàn toàn có thể gia công được trên trung tâm gia công CNC 3 trục với các công cụ kèm theo rất thông dụng, không cần tay nghề cao

Từ khóa: Bánh răng côn răng cong (BRCRC), trung tâm gia công

MỞ ĐẦU

Bánh răng là cơ cấu rất phổ biến trên các thiết bị và trong các bộ phận truyền động cơ khí Truyền động bánh răng được dùng rất rộng rãi bởi vì chúng có những ưu điểm như khả năng truyền lực lớn, đảm bảo tỷ số truyền ổn định, hệ số có ích lớn và truyền động êm Trong số các loại bánh răng, BRCRC (BRCRC) là loại phức tạp nhất

và được sử dụng để truyền chuyển động quay giữa các trục nằm trong cùng một mặt phẳng nhưng có đường tâm chéo nhau

Do tính phức tạp và độc đáo rất riêng biệt của BRCRC nên chúng đã được sản xuất bởi một loại máy công cụ chuyên dùng Việc sử dụng thiết bị chuyên dùng có phép đạt năng suất cao nhưng máy móc và dụng cụ cắt chuyên dùng khá đắt tiền, việc trang bị thiết bị nhưng không sử dụng hết năng suất, sẽ gây lãng phí lớn Hiện nay, BRCRC có thể được gia công trên trung tâm gia công Đối với khả năng công nghệ của trung tâm gia công 5 trục thì không khó để tiến hành gia công tất cả các dạng bánh răng côn xoắn Đầu dao chỉ cần nghiêng góc theo rãnh răng và đường chạy dao theo biên dạng prôfile của rãnh răng

Thay vì gia công BRCRC trên máy công cụ chuyên dùng hoặc trên trung tâm gia công 5 trục thì có thể gia công trên trung tâm gia công 3 trục Về năng suất, việc gia công trên trung tâm gia công rõ ràng là thấp hơn so với máy chuyên dùng Tuy nhiên, phương pháp gia công BRCRC trên trung tâm gia công sẽ có thuận lợi ở các khía cạnh sau đây:

 Phương pháp truyền thống đòi hỏi vốn đầu tư lớn cho việc đầu tư máy và dụng

cụ chuyên dùng, chỉ thích hợp cho sản xuất hàng loạt

 Theo phương pháp này, có thể sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ

 Trường hợp đặt biệt, khi gia công bánh răng "khổng lồ" có đường kính khoảng trên 1000 mm, có thể được gia công bằng phương pháp này, không thể được thực hiện được bởi các máy thiết bị công cụ chuyên dụng khác (1)

Hiện nay một số đề tài cấp bộ, nhà nước đều tập trung vào nghiên cứu khảo sát, thiết kế, tính toàn, chế tạo BRCRC sử dụng trong công nghiệp theo phương pháp truyền thống, thuộc dạng sản xuất hàng loạt Nhưng BRCRC là những chi tiết dùng phổ biến để truyền chuyển động, với điều kiện làm việc của chúng thì yêu cầu của sửa

chữa thay thế khi bị hỏng là điều hiển nhiên Phần lớn, cách giải quyết khi xảy ra sự cố thường là mua ngoài để lắp vào nhưng thị trường chỉ cung cấp những mẫu thông dụng không đáp ứng nhu cầu khách quan Phương án tiếp theo là đặt hàng cho công ty chế tạo đúng mẫu và tốn thời gian chờ đợi Như vậy rõ ràng cần một phương pháp gia công BRCRC mới mang tính phổ biến cao để giải quyết vấn đề sửa chữa đơn chiếc trên Do đó đề tài này sẽ giải quyết được tình trạng đã nêu

Luận văn được cấu trúc như sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Thiết kế BRCRC

Chương 3: Gia công BRCRC

Chương 4: Kiểm tra mẫu BRCRC

Kết luận và khuyến nghị

Luận văn được thực hiện trong khoảng thời gian gần 9 tháng Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học, kiến thức của

em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót,

em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp thiết thực của quý Thầy, Cô và các bạn học để luận văn của em được hoàn thiện hơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung

1.1.1 Đặc điểm BRCRC

BRCRC là loại chi tiết máy cơ khí có kết cấu phức tạp, tính toán thiết kế nhiều thông số, có quy trình công nghệ gia công cơ khí không đơn giản, cần gia công trên các máy chuyên dùng có độ chính xác cao Tuy nhiên nó vẫn được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị máy móc thuộc các lĩnh vực khác nhau như thiết bị khai thác

mỏ, thiết bị công nghiệp nhẹ, thiết bị công nghiệp nặng, thiết bị quân sự, giao thông vận tải (ôtô, máy kéo, tàu thuỷ)

Ưu điểm của bộ truyền động BRCRC là: khả năng tải lớn, độ bền và tuổi thọ cao, làm việc êm ngay cả ở tỷ số truyền động lớn, đảm bảo truyền động với tỷ số truyền chính xác, cho phép có sai số lớn trong lắp ráp, giảm kích thước của bộ truyền

Hình 1.1 Ví dụ minh hoạ BRCRC

Nghiên cứu để thiết kế và chế tạo BRCRC là một vấn đề cần thiết lúc này, đặc biệt hiện nay việc chế tạo BRCRC sẽ có một thị trường với tiềm năng lớn và sẽ được phát triển khi công nghiệp sản xuất ô tô trong nước đang được hình thành và có định hướng đi lên Trước đây, việc đầu tư chiều sâu cho công nghiệp sản xuất bánh răng, đặc biệt là gia công BRCRC còn bị hạn chế cả về nghiên cứu cũng như chế tạo sản phẩm Sản xuất BRCRC ở trong nước mới chỉ dừng lại ở mức sản xuất đơn chiếc, mang tính chất chế tạo phụ tùng thay thế dựa trên các thế hệ máy cũ của Liên

xô (cũ) và Cộng hoà Dân chủ Đức trước đây (2) Không chỉ việc nghiên cứu chế tạo

mà tính toán thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo cũng chưa thực sự hoàn chỉnh, đặc biệt còn chưa áp dụng các phần mềm chuyên dụng cho khâu tính toán, thiết kế,

điều chỉnh tự động theo chương trình máy cắt răng Điều đó làm cho chất lượng sản phẩm BRCRC thấp, giá thành cao và không đáp ứng được nhu cầu của sản xuất cũng như thị trường đòi hỏi

1.1.2 Ưu nhược điểm của BRCRC

- Độ mòn của bánh răng ít, sự mòn của cặp prôfin đối tiếp đồng đều;

- Ăn khớp êm, giảm độ ồn ngay cả khi có số vòng quay lớn và có khả năng điều chỉnh vùng ăn khớp

- Độ nhạy đối với sai số khi lắp nhỏ

1.1.2.2 Nhược điểm

- Lực chiều trục của truyền động lớn hơn so với truyền động bánh răng thẳng,

do đó gây mòn răng và khó khăn cho việc thiết kế ổ

- Tính toán thiết kế phức tạp hơn

- Thiết bị chế tạo bánh răng loại này đắt tiền

1.2 Tình hình nghiên cứu đối với BRCRC

Hiện nay, trên thế giới người ta đã ứng dụng một số công nghệ mới, tiên tiến trong thiết kế, gia công bánh răng như tính toán thiết kế bằng các phần mềm chuyên dụng, gia công bánh răng trên máy CNC, Đối với BRCRC, việc nghiên cứu thiết kế

và chế tạo tập trung một số hướng sau (2):

 Mô hình hoá và mô phỏng 3D các thông số hình học

 Mô phỏng quá trình chế tạo 3D

 Tối ưu hoá thiết kế dựa trên thuật toán di truyền học

 Thiết kế và mô phỏng sai số truyền động hình học

 Gia công trên trung tâm gia công

 Mô phỏng tải trọng và động lực học

 Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn nghiên cứu độ bền bánh răng

Ở Việt Nam, một số cơ sở thiết kế và chế tạo BRCRC như: khoa Cơ Khí – Đại Học Bách Khoa Hà Nội, xí nghiệp cơ khí Z29 – Bộ Quốc phòng, công ty cơ khí Hồng Lĩnh – Hà Nội … Tại các nơi này, hiện trong quá trình nghiên cứu, tính toán thiết kế

và chế tạo BRCRC chưa thực sự hoàn chỉnh Các thiết bị gia công, nhiệt luyện chưa đầy đủ và đồng bộ, chưa có thiết bị kiểm tra đánh giá chất lượng Vì vậy BRCRC được chế tạo ra có độ chính xác chưa cao (2)

1.3 Mục tiêu, phương pháp, nội dung và giới hạn nghiên cứu

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu đề tài xây dựng quy trình công nghệ gia công BRCRC trên trung gia công CNC 3 trục Để thực hiện mục tiêu này, cần thực hiện những công việc sau:

 Xây dựng mô hình hóa BRCRC

 Lập trình gia công BRCRC

 Gia công BRCRC trên trung tâm gia công CNC 3 trục

 Kiểm tra độ chính xác gia công BRCRC

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài:

 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết bao gồm: tìm hiểu các thông số hình học BRCRC, nguyên lý tạo hình các loại BRCRC, xây dựng mô hình CAD 3D của mẫu BRCRC đã chọn, từ đó đưa ra quy trình gia công và lập trình gia công BRCRC, nghiên cứu phương pháp kiểm tra mẫu BRCRC đã gia công

 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: gồm gia công thử mẫu BRCRC trên trung tâm gia công CNC 3 trục và kiểm tra mẫu BRCRC bằng cách áp dụng kỹ thuật ngược và đo lường ảo

1.3.3 Nội dung nghiên cứu

Từ mục tiêu nghiên cứu, nội dung đề tài tập trung vào việc nghiên cứu lý thuyết hình thành bề mặt răng của BRCRC, từ đó xây dựng mô hình 3D của BRCRC một cách chính xác Từ mô hình CAD này, tiến hành lập trình gia công và xuất chương

trình gia công cho trung tâm gia công CNC 3 trục Trong quá trình tiến hành lập trình gia công có thực hiện tối ưu hóa cho quá trình gia công bề mặt rãnh răng Quá trình

mô hình hoá và lập trình gia công được thực hiện bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire Mẫu BRCRC sẽ được gia công trên trung tâm gia công 3 trục Để kiểm tra

độ chính xác gia công, mẫu bánh răng được số hoá nhờ kỹ thuật ngược và thực hiện so sánh mô hình CAD gốc và mô hình CAD thu được từ chi tiết đã chế tạo

1.3.4 Giới hạn nghiên cứu

Ở Việt Nam hiện nay, các BRCRC trong thiết bị trong công nghiệp chủ yếu thuộc hệ Gleason (2) Do vậy, đề tài này chỉ đi sau nghiên cứu thiết kế và gia công loại BRCRC hệ Gleason dạng đĩa có côn chia và côn đáy có đỉnh trùng nhau, có hai trục vuông góc với nhau Việc gia công BRCRC này được thực hiện trên trung tâm gia công CNC 3 trục

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BRCRC 2.1 Mở đầu

BRCRC là một chi tiết có nhiều tiêu chuẩn đặc biệt, để mô hình hóa nó cần tìm hiểu nguyên lý tạo hình, các qui ước kích thước thông số hình học Chỉ với 1 chi tiết BRCRC thì có khoảng 70 các thông số khác nhau (3), phần lớn các thông số này đều được công thức hóa bằng một số dữ liệu đầu vào

Chi tiết BRCRC tương đối phức tạp, khó tạo mô hình Các nghiên cứu về mô hình hoá BRCRC thời gian gần đây chủ yếu xoay quanh mục đích phục vụ cho phương pháp gia công truyền thống Đơn giản nhất là tạo một file Excel với thuật toán

từ giá trị đầu vào cho ra các thông số điều chỉnh máy như: độ dịch chỉnh, độ mở đầu dao, … (4) Phức tạp hơn là dùng kỹ thuật lập trình trong AutoCAD hoặc tạo một phần mềm có thể tự động tạo một bản vẽ 2D (2); còn mô hình 3D BRCRC chỉ được xây dựng theo phương pháp thủ công dùng để mô phỏng hình dáng chưa đúng các yêu cầu

kỹ thuật của bánh răng (Nguyễn Văn Yến) Các kỹ thuật trên chưa thể đáp ứng được các đòi hỏi gia công chính xác trên các máy CNC

Hiệu quả gia công CNC phụ thuộc rất lớn vào mô hình ban đầu dùng để lập trình

vì thế việc mô hình hóa dạng 3D BRCRC cần thực hiện đúng, tỉ mỉ dựa trên các yêu cầu kỹ thuật của bánh răng Trong nghiên cứu này, việc thiết kế chỉ dừng lại ở mức độ xác định các thông số hình học và xây dựng mô hình 3D của một mẫu BRCRC để phục vụ cho lập trình gia công Việc mô hình hoá BRCRC sẽ được thực hiện nhờ sự trợ giúp của phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire Đây là một phần mềm CAD/CAM mạnh, được sử dụng phổ biến ở Việt Nam

2.2 Các hệ BRCRC

2.2.1 Phân loại

Việc phân loại BRCRC được căn cứ vào dạng đường xoắn của răng trong mặt phẳng chia của bánh dẹt sinh, theo 3 dạng chính sau:

 Bánh răng có dạng cung tròn (hệ Gleason) của Mỹ (hình 2.1a) Loại này thường

có chiều cao răng thay đổi

 Bánh răng có dạng xoắn theo chiều đường thân khai kéo dài (hệ Klingelnberg) của Cộng hòa Liên bang Đức (hình 2.1b)

 Bánh răng có dạng răng xoắn theo đường Epicycloid kéo dài (hệ Oerlicon) của Thụy Sĩ (hình 2.1c) Loại này thường có chiều cao răng không đổi

a) b) c)

Hình 2.1 Các hệ BRCRC (5) 2.2.2 Nguyên lý tạo hình BRCRC

2.2.2.1 Đối với hệ Gleason

Gia công BRCRC hệ Gleason: được thực hiện trên máy Gleason bằng phương pháp bao hình với đầu dao phay Nguyên lý làm việc của máy dựa trên sự ăn khớp (hay lăn) giữa bánh dẹt sinh với bánh răng gia công

Hình 2.2 Nguyên lý tạo hình BRCRC hệ Gleason (6)

Khi gia công, đầu dao gồm nhiều dao có dạng hình thang được lắp trên một vòng tròn, thường được bố trí một lưỡi cắt phía ngoài, một lưỡi cắt trong liên tiếp nhau Các lưỡi vắt đóng vai trò một răng của bánh dẹt sinh ở vị trí cắt

Chi tiết được lắp trên trục chính máy và đỉnh nón chia của chi tiết được gá đặt trùng với đỉnh của bánh dẹt sinh

Chuyển động quay của đầu dao và số dao trên đó không bị ràng buộc bởi một tỷ

số truyền nào cả mà chỉ phụ thuộc vào các yếu tố cắt gọt

Trước lúc bắt đầu làm việc, vật được dịch chuyển hướng kính để lấy chiều sâu rãnh răng Ngoài chuyển động quay quanh trục của mình để tạo vận tốc cắt, đầu dao còn được quay cùng với đĩa gá thực hiện chuyển động ăn khớp của bánh dẹt sinh với chi tiết gia công Mặt phẳng đầu răng của dao phải tiếp xúc với mặt nón chân răng của chi tiết và lăn không trượt trên nhau, cho nên giữa chuyển động lắc lư của đầu mày (chuyển động ăn khớp của bánh dẹt sinh) với chuyển động của chi tiết phải thỏa mãn

tỷ số truyền thích hợp (6)

Dạng răng cung tròn là loại bánh răng côn duy nhất có thể tiến hành mài biên dạng được Nguyên lý gia công khi mài cũng giống như khi cắt răng

2.2.2.2 Đối với hệ Klingelnberg

Gia công BRCRC dạng epixicloid: được tiến hành trên máy Oelikon với năng suất cao vì kết cấu máy và đầu dao cho phép gia công liên tục và đồng thời trên tất cả các răng bằng sự lăn của dao và chi tiết gia công như phay lăn răng bánh răng trụ

Hình 2.3 Nguyên lý tạo hình BRCRC hệ Klingelnberg (6)

Vì đường epixicloid là đường được tạo nên từ một điểm trên một vòng tròn lăn không trượt trên một đường cong, do đó để gia công răng có dạng đường epixicloid thì việc gá đặt giống như gia công răng dạng cung tròn chỉ khác ở việc bố trí các lưỡi cắt trên đầu dao quay

Các lưỡi cắt được bố trí trên đầu dao (là một đĩa phẳng) theo dạng đường Archimede, ứng với một đường Archimede là một dao (từ 3 ÷ 5 lưỡi cắt) tạo thành một răng thanh răng Có thể dùng một dãy dao hoặc nhiều dãy dao (thường từ 2 ÷ 9 dãy)

Khi gia công, dụng cụ cắt và bánh răng gia công phải thực hiện sự ăn khớp của bánh răng con với bánh dẹt sinh tưởng tượng Bánh dẹt sinh được thay bằng đĩa gá quay với tốc độ nd mà trên đó có đặt đầu dao phay quay với tốc độ v với tâm quay lệch

so với tâm của đĩa gá (6)

Prôfin răng của bánh dẹt sinh chính là prôfin răng dao, nó có dạng hình thang và mặt bên của răng tạo ra đường epixicloid kéo dài

Góc của côn chia cũng tương tự như góc côn của chân răng và đỉnh răng, có nghĩa là với phương pháp này sẽ tạo ra răng có chiều cao không đổi

Trong quá trình gia công, ngoài chuyển động ăn khớp, đầu dao không quay độc lập như khi cắt răng dạng cung tròn mà có mối liên hệ với chuyển động quay của bánh răng gia công qua xích phân độ

2.2.2.3 Đối với hệ Oerlicon

Gia công BRCRC dạng thân khai: được thực hiện trên máy Klingelberg bằng một dao phay lăn đặc biệt

Hình 2.4 Nguyên lý tạo hình BRCRC hệ Oerlicon (6)

Dao phay lăn có dạng côn, răng của dao được phân bố trên đường xoắn vít côn

mà bước của nó trên đường côn chia là không đổi Rãnh thoát phoi tạo nên mặt trước của dao, mặt bên và đỉnh răng được mài tạo thành góc sau khi dao phay lăn trục vít Tuy bước của dao không đổi nhưng góc nâng của ren lại thay đổi, do đó mặt gia công không có biên dạng thân khai suốt cả chiều dài bánh răng mà biên dạng thực tế

có dạng paloid Vì thế, loại bánh răng này còn được gọi là bánh răng côn paloid

Phương pháp này dựa trên nguyên lý ăn khớp của dụng cụ và bánh dẹt sinh tưởng tượng mà bánh này tạo nên với đĩa gá lắc lư của máy

Dao được giá trên đĩa gá mà trục quay của nó trùng với trục quay của bánh dẹt sinh Trục của bánh răng gia công và bánh dẹt sinh tưởng tượng cắt nhau trong mặt phẳng chia của bánh dẹt sinh Đường sinh nón chia của dao nằm trên mặt phẳng chia của bánh dẹt sinh Dao lăn trên bánh dẹt sinh và thực hiện thêm chuyển động quay cùng đĩa gá xung quanh trục của nó (6)

Để lưỡi cắt tạo nên hình bao lên bánh răng gia công, giá mang đầu dao còn phải mang chuyển động quay chậm từ vị trí bắt đầu đến vị trí kết thúc với một góc quay gọi

là góc bao hình

Với mỗi trị số môđun pháp tuyến và với mỗi góc ăn khớp, khi gia công cần có một dao phay riêng Như vậy, khi gia công một cặp bánh răng côn răng thân khai ăn khớp với nhau cần phải có hai dao, một dao xoắn phải để cắt bánh răng xoắn trái và một dao xoắn trái để cắt bánh răng xoắn phải

Răng của bộ truyền được sản xuất có chiều dày bằng nhau, gia công liên tục

2.2.3 Ưu nhược điểm của từng hệ BRCRC

Trong ba hệ BRCRC kể trên, bánh răng hệ Klingelnberg, Oerlikon có

ưu điểm độ chính xác cao, cho phép làm việc ở tốc độ lớn và độ ồn thấp hơn so với bánh răng hệ Gleason Nhưng nhược điểm của hai hệ bánh răng này là: máy và dụng

cụ gia công rất phức tạp, năng suất gia công thấp, giá thành sản phẩm cao và khó ứng dụng công nghệ cao trong điều khiển máy gia công(2)

Đối với hệ BRCRC Gleason: chế tạo máy và dụng cụ gia công sẽ đơn giản hơn và có năng suất gia công cao hơn hẳn so với hai hệ trên Trước đây các nước phương Tây thường dùng dạng răng Klingelnberg, Oerlikon phục vụ cho công

nghiệp ôtô Ngày nay bằng sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật đã cho phép chúng ta ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNC trong lĩnh vực gia công bánh răng Điều này cho tạo điều kiện để có thể cải thiện một bước đáng kể chất lượng của sản phẩm, từ đó có thể ứng dụng BRCRC hệ Gleason trong mọi loại thiết bị có yêu cầu độ chính xác cao, khả năng tải lớn, độ ồn thấp Trong khi giá thành của sản phẩm BRCRC hệ Gleason lại rẻ hơn rất nhiều so với hai loại trên (2) Trong nghiên cứu này, một BRCRC hệ Gleason sẽ được sử dụng cho việc xây dựng mô hình cũng như lập trình gia công trên trung tâm gia công CNC 3 trục Từ đây, thuật ngữ BRCRC được sử dụng trong luận văn này là BRCRC hệ Gleason

2.3 Thông số hình học của BRCRC

2.3.1 Số răng bánh răng nhỏ và lớn

Số răng cùng với môđun bánh răng là 2 thông số quan trọng nhất, quyết định đến

tỉ số truyền của bộ truyền động, đường kính bánh răng và mọi thông số khác Tùy theo yêu cầu làm việc của bộ truyền mà có phương pháp chọn số răng có phù hợp, thông thường số răng bánh lớn được xác định dựa vào đường kính lớn nhất của phôi

Để xác định số răng bánh nhỏ thì dựa vào tỷ số truyền và các bảng tra, đồ thị

Bảng 2.1 Bảng số răng nhỏ nhất cho phép của truyền động bánh răng côn trực giao, răng cong có prôfin gốc theo GOST 16202-70 (3)

Số răng bánh

răng nhỏ, Z1

Số răng nhỏ nhất của bánh răng lớn, Z2

Số răng bánh răng nhỏ, Z1

Số răng nhỏ nhất của bánh răng lớn, Z2

Dãy các trị số môđun mn được qui định trong TCVN 2257-77 và tương ứng với các giá trị của mn và mte là chiều cao ngoài lớn nhất của răng he (GOST 11902-66) được giới thiệu trong bảng 2.2

Khi mn < 2mm, thông số ban đầu để tính toán chỉ có thể là môđun pháp trung bình

Bảng 2.2 Thông số môđun thường gặp cặp BRCRC(2)

Các thông số của cặp BRCRC (mm)

Chiều cao ngoài

lớn nhất của răng he

Môđun lớn nhấtMặt mút ngoài, mte Pháp, mn

Hình 2.5 Minh họa góc xoắn (8)

Để lựa chọn đúng góc nghiêng của răng phải tính đến ảnh của hưởng các yếu tố

ăn khớp Trị số góc nghiêng liên hệ với hệ số trùng khớp tổng Với bánh răng trụ răng thẳng hệ số trùng khớp ε = 1; với bánh răng nghiêng ε > 1, với BRCRC góc β càng lớn thì ε càng tăng, điều đó dẫn đến kết quả là bộ truyền làm việc êm hơn Theo kinh nghiệm tốt nhất ta nên chọn β sao cho ε = 2(4)

Tuy vậy góc β càng tăng thì lực chiều trục tăng gây mòn dạng răng và khó khăn cho việc thiết kế ổ Với quan điểm đảm bảo độ bền của răng và tính êm trong quá trình

ăn khớp, hợp lý nhất nên chọn góc nghiêng β sao cho ε > 2 một chút, làm cho luôn có hai răng ăn khớp

Khi lựa chọn góc βn cũng cần tính đến sự tăng của tải trọng tác dụng lên trục

và ổ trục theo các công thức tính toán lực chiều trục và lực hướng tâm trong ăn khớp BRCRC

Góc nghiêng tính toán của răng β có thể ở trong giới hạn 0 ÷ 450 Thông thường nên dùng một trong các giá trị của dãy sau: 0; 10; 25; 30; 35; 40; 45 Nên ưu tiên sử

dụng β =350 (3)

2.3.4 Hướng răng

Hướng răng đ ư ợ c x á c đ ị n h bằng cách nhìn vào vành răng và đi từ tâm vành răng đi ra, nếu hướng răng ngược chiều kim đồng hồ là xoắn trái và ngược lại xuôi theo chiều kim đồng hồ là xoắn phải Một cặp răng đối tiếp thì có hướng răng ngược chiều nhau Trong ô tô, máy kéo bánh răng chủ động luôn bị đẩy ra khỏi tâm nên thường chọn bánh chủ động có hướng xoắn trái, còn bánh bị động xoắn phải (7)

Bảng 2.3 Hướng răng và hướng quay của BRCRC (3)

Bánh răng Hướng răng Hướng quay

hệ số > 0

Chủ động

Trái Trái Phải Phải

Bị động

Trái Phải Phải Trái

hệ số < 0

Chủ động

Trái Phải Phải Trái

Bị động

Trái Trái

Phải Phải

Hướng quay theo chiều kim đồng hồ là phải, ngược chiều kim đồng hồ là trái

2.3.5 Prôfin gốc, bước răng và dạng răng chiều trục

Prôfin gốc của BRCRC thông dụng có mn > 1 được quy định theo GOST 16202- 70, bao gồm (3):

αn = 20 ; h a = 1; c = 0,25 → c = 0,25mn; rf = 0,25mn

Bước răng: là khoảng cách giữa hai prôfin cùng phía của hai răng kề nhau đo trên đường tròn của bánh răng; pt = π.m

Đối với BRCRC, thường sử dụng ba loại dạng răng dọc: dạng I – côn chia và côn đáy có đỉnh trùng nhau; dạng II – côn chia và côn đáy có đỉnh không trùng nhau; dạng III – côn chia và côn đáy có đỉnh không trùng nhau, răng cao đều.

Phạm vi sử dụng của các dạng răng dọc phụ thuộc vào các thông số cơ bản của BRCRC như: số răng, môđun pháp trung bình, góc xoắn …

Hình 2.6 Prôfin gốc của BRCRC (GOST 16202- 70) (3)

Hình 2.7 Dạng răng dọc I: 1- côn chia; 2-côn đáy (2)

Hình 2.8 Dạng răng dọc II: 1- côn chia; 2- côn đáy (2)

Hình 2.9 Dạng răng dọc III: 1- côn chia; 2- côn đáy; 3- côn đỉnh (2)

2.3.6 Góc áp lực α

Góc áp lực được xác định giữ đường tiếp tuyến thân khai tại điểm ăn khớp và đường tâm răng (8) Các giá trị phổ biến của góc áp lực là: 14030’; 160; 17030’ và 200 Việc chọn α phụ thuộc vào tỷ số truyền i Sử dụng góc áp lực nhỏ có các nhược điểm sau (4):

 Tăng tỷ lệ tiếp xúc của hai biên dạng răng dẫn đến tăng tính cân bằng trong truyền động

 Giảm lực hướng trục và hướng tâm

 Khi α nhỏ và số răng Z nhỏ dễ sinh hiện tượng cắt chân răng vì vậy nên chọn α lớn

Hình 2.10 Minh họa góc áp lực (3)

Trong chế tạo máy ở Việt Nam, ngành ô tô, máy bay phổ biến là dùng α = 200 (7)

2.3.8 Bán kính cong Rc

Đường xoắn BRCRC hệ Gleason là một cung tròn với đường kính Rc phụ thuộc vào loại đầu dao phay Gleason, và vị trí đặt dao xung quanh tâm đầu dao

Hình 2.11 Minh họa bán kính cong (9)

Đường kính của đầu dao phụ thuộc vào chiều dài đường sinh côn chia Rde, chiều rộng vành răng b, số răng, môđun mn, góc xoắn trung bình βn (7)

= (2.3)

2.4 Tính toán thông số hình học mẫu BRCRC

2.4.1 Giới thiệu mẫu bánh răng

BRCRC trên thị trường ở Việt Nam chưa đa dạng về loại, phần lớn đều là hệ Gleason (2) Để phục vụ cho việc nghiên cứu quy trình thiết kế, chế tạo BRCRC, ở đây một mẫu BRCRC thông dụng trên thực tế ở Việt Nam sẽ được chọn

Trên hình 2.12 là một mẫu BRCRC (bánh lớn trong bộ truyền BRCRC) dùng trên các máy làm bún, máy làm bột mì công suất nhỏ dùng cho hộ gia đình, rất phổ biến hiện nay ở Việt Nam Đây là bánh răng được chọn làm mẫu cho nghiên cứu này

Hình 2.12 Mẫu bánh răng gia công trên thực tế

Mẫu bánh răng này có đỉnh côn chia và côn đáy trùng nhau (dạng I) , số răng của bánh bị động Z2 = 31, số răng của bánh chủ động Z1 = 8, môđun mặt đầu m = 5 Các thông số còn lại của bánh răng được tính chọn dựa theo các công thức tính toán BRCRC

2.4.2 Tính các thông số BRCRC

Các thông số hình học của BRCRC rất đa dạng nhưng để lựa chọn sử dụng các thông số nào tùy thuộc theo yêu cầu sử dụng hay tính toán, trong trường hợp mô hình hóa bánh răng thì chỉ cần các thông số thiết kế đầu vào là đủ Do đó, trong phần này chỉ trình bày các thông số cần thiết sẽ áp dụng cho việc mô hình hóa dạng 3D của BRCRC

11 Góc đầu răng trong mặt đầu (3)

2.5.1 Tính các thông số hình học của phôi mẫu BRCRC

Để xây dựng mô hình CAD của BRCRC, trước hết phải tạo mô hình của phôi mẫu BRCRC ở dạng nguyên thuỷ, chưa tạo răng Sau đó sẽ tiến hành tạo các rãnh răng Các thông số hình học dùng tạo mô hình phôi mẫu BRCRC có thể được tính nhờ vào các thông số mẫu BRCRC đã tính (trong bảng 2.4)

Ở đây, bánh răng mẫu là BRCRC hệ Gleason dạng I nên đường nối hai đầu răng, hai điểm ăn khớp, hai chân răng đều qua điểm O, đoạn OJ là đường tâm xoay (hình 2.13) Các thông số hình học của phôi bánh răng (tức chi tiết khi chưa cắt răng) được tính theo các công thức 2.4 đến 2.9 sau đây

Bảng 2.4 Tổng hợp các thông số của mẫu BRCRC hệ Gleason (cung tròn) dạng I

6 Prôfin gốc pháp tuyến trung bình

14 Đường kính chia ngoài 155 mm

15 Đường kính đỉnh răng ngoài 157,5 mm

16 Chiều dài côn chia khởi xuất 80,039 mm

17 Chiều cao đầu răng trong mặt đầu 5 mm

18 Chiều cao chân răng trong mặt đầu 6,25 mm

19 Chiều cao ngoài lớn nhất của răng 11,25 mm

20 Góc đầu răng 3,570

21 Góc chân răng 4,460

22 Góc bo chân răng 1,25 mm

23 Đường kính chia trong di 102,4 mm

24 Hình chiếu từ đỉnh ngoài răng đến

điểm chóp lên trục bánh răng X 15,16 mm

25 Hình chiếu vành răng lên trục bánh

Góc côn chia = d , mà = nên

= (2.4)

Đường kính chia ngoài là m.Z1 nên

KG = 0,5.m.Z1 (2.5)

Hình 2.13 Thông số hình học để vẽ phôi bánh răng

BE và IE vuông góc với DG vì DG là đường thẳng nối từ 2 điểm ăn khớp nhau

Do ΔOKG vuông cân tại K nên

Vị trí của các điểm B & I tự chọn theo thiết kế phù hợp bộ phận lắp với bánh răng

2.5.2 Phương trình đường thân khai biên dạng răng

Đường thân khai là đường cong do điểm A nằm trên đường thẳng KK tiếp tuyến với đường tròn tạo nên (hình 2.14) KK gọi là đường thẳng dẹt sinh và đường tròn triển khai gọi là đường tròn cơ sở (10)

Hình 2.14 Cơ sở hình thành đường thân khai (10)

Phương trình đường thân khai (10):

= ∗ (1 + )

= − arctan ( ) (2.10) Trong đó:

Rx – chiều dài đoạn thẳng nối tâm O của đường tròn cơ sở với điểm X trên đường thân khai (OX - hình 2.15)

ro – bán kinh đường tròn cơ sở (OC – hình 2.15)

x - góc triển khai của điểm X trên đường đường thân khai ( - hình 2.15)

x - góc quay của đường dẹt sinh CX để có đoạn để có đoạn thẳng thân khai tới điểm x ( – hình 2.15)

Hình 2.15 Thông số đường thân khai (10) 2.5.3 Các bước cơ bản xây dựng mô hình mẫu BRCRC trong Pro/ENGINEER Wildfire 5.0

Nghiên cứu này sử dụng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire để xây dựng mô hình CAD 3D của mẫu BRCRC Quá trình mô hình hoá có sử dụng chức năng thiết kế theo tham số để có thể tạo ra nhiều bánh răng khác nhau từ mô hình bánh răng đã xây dựng bằng cách thay đổi một số thông số phù hợp

Mô hình mẫu BRCRC trong luận văn này được tạo theo các bước cơ sản sau:

- Tạo phôi có kích thước và hình dạng của mẫu BRCRC chưa có răng

- Tạo các đường thân khai biểu diễn sườn răng và đường xoắn cung tròn có bán kính Rc, đi qua đỉnh côn và điểm ăn khớp

- Tạo rãnh răng thứ nhất bằng cách cắt phôi bằng một thiết diện chạy theo một quỹ đạo với các ràng buộc phỏng theo nguyên lý tạo hình rãnh răng BRCRC trên máy Gleason

- Tạo các rãnh răng còn lại

2.5.3.1 Vẽ phôi bánh răng

Phôi mẫu BRCRC được vẽ bằng lệnh Revolve Trong quá trình tạo thiết diện

“phôi”, kích thước của những thông số đã tính toán trong bảng 2.4 sẽ gán những vị trí phù hợp với yêu cầu Trên hình 2.16 là kết quả vẽ thiết diện phôi và hình dáng phôi hoàn thành

Hình 2.16 Phôi bánh răng 2.5.3.2 Vẽ đường thân khai

Tạo hai đường thân khai tại đầu lớn của bánh răng Hai đường này sẽ được dùng

để tạo hai mặt răng của một rãnh răng Trong Pro/ENGINEER Wildfire, đường thân khai được vẽ bằng lệnh Curve theo hệ toạ độ cầu hoặc trụ hoặc Đề-cát Phương trình đường thân khai 2.10 được biểu diễn theo hệ tọa độ trụ như sau:

điểm xuất phát nằm trên vòng cơ sở Kết quả xây dựng đường thân khai được biểu diễn trên hình 2.17

Hình 2.17 Đường thân khai hoàn thành 2.5.3.3 Tạo đường xoắn cung tròn

Đường xoắn cung tròn nằm trên mặt phẳng tiếp tuyến với mặt côn đáy Đường này xuất phát tại điểm ăn khớp của đường thân khai đã tạo Tâm đường xoắn ở tại điểm giữa vành răng, mà tiếp tuyến ngay tâm đường xoắn hợp với đường nối tâm của điểm đó một góc chính là góc xoắn của răng Kết quả vẽ đường xoắn được thể hiện trên hình 2.18

Hình 2.18 Đường xoắn cung tròn

2.5.3.4 Tạo rãnh răng thứ nhất

Rãnh răng thứ nhất tạo được bằng cách cắt phôi bằng lệnh Variable Section Sweep Thiết diện cắt là một hình kín chứa hai đường thân khai của hai sườn răng và đường đáy răng (thiết diện ABCD, hình 2.19) Do chiều cao răng thay đổi nên đường

đi qua chân răng của thiết diện phải nằm trên mặt côn chân răng Quỹ đạo quét là đường xoắn cung tròn

Hình 2.19 Thiết diện cắt và các quỹ đạo cắt

Kết quả vẽ rãnh răng thứ nhất được thể hiện trên hình 2.20

Hình 2.20 Kết quả vẽ răng thứ nhất 2.5.3.5 Tạo các rãnh răng còn lại

Các răng còn lại được tạo nhờ lệnh Pattern Lệnh này sao chép rãnh răng thứ nhất

đã tạo xoay theo trục bánh răng để hình thành các rãnh răng còn lại Kết quả mô hình

CAD 3D của mẫu BRCRC như trên hình 2.21