Đồ án Nghiên cứu đề xuất thiết kế, tính toán máy gia công bánh răng côn CNC (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu đề xuất thiết kế, tính toán máy gia công bánh răng côn CNC (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÁY GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN CNC GVHD: ThS. ĐẶNG MINH PHỤNG SVTH: NGUYỄN VĂN BÌNH MSSV: 11243003 SVTH: NGUYỄN KIỂN PHI HẢI MSSV: 11243018 S K L 0 0 3 7 8 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PH ẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÁY ĐỀ TÀI: GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN CNC Giáo viên hướng dẫn : ThS. Đặng Minh Phụng Sinh viên thực hi ện: Nguyễn Văn Bình 11243003 Nguyễn Kiển Phi Hải 11243018 Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2015 1
3. LỜI CAM KẾT Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÁY GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN CNC” - GVHD: TSh. Đặng Minh Phụng - Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Bình MSSV: 11243003 Địa chỉ sinh viên: 79/5/3 Lê Văn Chí Khu Phố 3-Linh Trung- Thủ Đức - TP.HCM Số điện thoại liên lạc: 0989304413 Email: 11243003@student.hcmute.edu.vn - Sinh viên thực hiện: Nguyễn Kiển Phi Hải MSSV: 11243018 Địa chỉ sinh viên: 123/2/22 Lê Lợi – P4 - Gò Vấp- TP.HCM Số điện thoại liên lạc: 0933770210 Email: nguyenkienphihai@gmail.com Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): 23/07/2015 - Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp(ĐATN) này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiện. Chúng tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 7 năm 2015 Ký tên Nguyễn Văn Bình Nguyễn Kiển Phi Hải 2
4. LỜI CẢM ƠN Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa như hiện nay, khoa học kỹ thuật đóng một vai trò quan trọng, và ngành cơ khí là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn trong công cuộc đổi mới, xây dựng đất nước. Đồ án tốt nghiệp của khoa cơ khí chế tạo máy giúp sinh viên tổng hợp lại những kiến thức từ nhiều bộ môn trong suốt quá trình học tập tại trường, những điều đã được học sẽ được sinh viên ứng dụng để thực hiện thiết kế và chế tạo một loại máy thực tiễn. Xin gửi lời cám ơn chân thành đến Thầy ThS. Đặng Minh Phụng, người đã trực tiếp hướng dẫn đề tài đồ án của chúng em, đã hết lòng giúp đỡ và hướng dẫn tận tình cho chúng em những kiến thức thực tế quan trọng, những kiến thức lý thuyết mà chúng em còn đang thiếu sót. Đồng thời đã cung cấp cho chúng em những tài liệu tham khảo rất cần thiết. Thầy đã dành nhiều thời gian quý báu của mình để hướng dẫn chúng em một cách cặn kẽ nhất. Xin gửi lời cám ơn chân thành đến Thầy Thái Văn Phước, Thầy Nguyễn Nhựt Phi Long và các thầy cô,các bạn sinh viên trong khoa Cơ khí Chế tạo máy Trường ĐH Sư phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã giúp đỡ chúng em trong việc tìm kiếm tài liệu cũng như đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu để đồ án chúng em được hoàn thiện hơn. Chúng tôi cũng không quên cám ơn đến các tác giả các tài liệu, các cuốn sách bổ ích mà chúng tôi đã tham khảo và quý thầy cô trong Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức nền tảng và cơ bản trong thời gian qua để chúng tôi có những kiến thức quan trọng, vững chắc cho những lập luận của mình trong đồ án tốt nghiệp này. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Bình Nguyễn Kiển Phi Hải 3
5. TÓM TẮT ĐỒ ÁN “Nghiên cứu đề xuất thiết kế, tính toán máy gia công bánh răng côn CNC ” Ngày nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển , máy móc hiện đại cũng ra đời ngày càng nhiều.Xét riêng trong lĩnh vực cơ khí hàng loạt máy tự động,máy điều khiến số ra đời đã dần thay thế cho lao động thủ công và các máy bán tự động kém năng xuất chất lượng .Nhưng bên cạnh đó ngành gia công bánh răng nói chung và gia công bánh răng côn nói riêng vẫn chưa được chủ trọng .Vì vậy việc gia công bánh răng côn trở nên khó khăn với chi phí cao,chú yếu đươc thực hiện trên máy cơ hoặc các máy chuyên dùng cho năng xuất thấp độ chính xác không cao và tính linh hoạt trong gia công thấp.Nhận thấy được điều đó các nước đi đầu về lĩnh vực gia công bánh răng như Mỹ,Nga,Nhật Bản đã và đang nghiên cứu sản xuất ra một số máy CNC gia công bánh răng côn thành công.Để tiếp cận và tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý cũng như phương pháp điều khiển từ đó làm chủ được cộng nghệ đưa ra giải pháp thiết kế và chế tạo có thể ứng dụng vào viêc giảng dạy và sản xuất ở nước ta.Đó cũng chính là lý do mà đề tài này được triển khai nghiên cứu. Đồ án bao gồm 6 chương được triển khai một cách khoa học qua nhiều bước tìm hiểu cơ sở lý thuyết.Nghiên cứu nguyên lý cấu tạo các hệ thống thiết bị liên quan.Từ đó phát triển ý tưởng, đưa ra giải pháp,lựa chọn giải pháp, triển khai thiết kế, tối ưu hóa mô hình. Tính toán các kết cấu, các bộ truyền. Mô phỏng tính bền vững của hệ thống.Đưa ra những nhân định, kết luận và xu hướng phát triển của đề tài trong tương lai. Mặc dù đã được sự giúp đỡ rất nhiệt tình từ các thầy cô, bạn bè và sự cố gắng rất nhiều của các thành viên trong nhóm. Nhưng vì thời gian và kiến thức có hạn nên đề tài của chúng tôi còn có nhiều thiếu sót và hạn chế.Nhất là chưa thể chế tạo ra mô hình để thử nghiệm kiểm định lại thiết kế ,tính toán và đưa ra giải pháp cái tiến khắc phục.Chúng tôi hy vọng rằng đề tài này sẽ được tiếp tục nghiên cứu phát triển ,hoàn thiện và được ứng dụng vào thực tế trong tương lai không xa. Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Bình Nguyễn Kiển Phi Hải 4
6. MỤC LỤC LỜI CAM KẾT 2 LỜI CẢM ƠN 3 TÓM TẮT ĐỒ ÁN 4 DANH MỤC BẢNG BIỂU 9 DANH MỤC HÌNH 9 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 12 1.1 Tính cấp thiết của đề tài. 12 1.2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. 13 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 14 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 14 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu. 14 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu. 14 1.5 Phương pháp nghiên cứu. 14 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận. 14 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể. 14 CHƯƠNG 2: CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 15 2.1 Giới thiệu. 15 2.2 Nghiên cứu liên quan đến đề tài. 15 2.2.1 Nghiên cứu của nước ngoài. 15 2.2.2 Nghiên cứu ở Việt Nam. 18 5
7. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 3.1 Khái quát về máy CNC. 19 3.1.1 Vài nét sơ lược về máy CNC. 19 3.1.2 Cấu tạo chung và quy ước máy CNC. 21 3.1.3 Các kiểu hệ thống điều khiển. 22 3.14 Máy cnc gia công bánh răng côn. 23 3.2 Các phương pháp gia công bánh răng côn răng thẳng: 23 3.2.1 Phương pháp định hình: 23 3.2.1.2 Phay răng: 24 3.2.2 Phương pháp bao hình: 25 3.2.2.1 Cắt răng côn thẳng bằng phương pháp bào răng: 27 3.2.2.2 Gia công bánh răng côn thẳng bằng hai dao phay đĩa: 28 3.3 Phương pháp gia công bánh răng côn cong. 29 3.3.1 Nguyên lý gia công bánh răng côn răng cong. 29 3.3.2 Máy gia công bánh răng côn cong. 30 3.3.2.1 Xích chuyến động chính(xích tốc độ) 31 3.3.2.2 Xích phân độ : 32 3.3.2.3 Xích bao hình : 33 3.3.2.4 Xich chuyến động chạy dao Is: 34 3.3.2.5 Xích bổ sung Ib: 35 3.3.3 Phương án chuyến đổi các cơ cấu truyền động của máy phay cơ gia công bánh răng côn răng cong 528C sang máy điều khiển số. 36 6
8. CHƯƠNG 4: Ý TƯỞNG VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 37 4.1 Lựa chọn phương án 37 4.1.1 Gia công bằng phương phát định hình 37 4.1.2 Gia công bánh răng côn bằng phương pháp bao hình. 39 4.2 Lựa chọn kiểu truyền động 40 4.2.3 Kiểu truyền động trực tiếp: 40 3.2.4 Truyền động gián tiếp qua bộ truyền đai răng; 41 4.3 Lựa chọn kiểu điều khiển. 41 4.4 Lựa chọn vitme-đai ốc. 42 4.5 Lựa chọn cơ cấu dẫn hướng. 43 4.6 Lựa chọn bộ truyền và khớp nối trục. 45 4.7 Lựa chọn động cơ. 47 4.7.1 Động cơ truyền động cho trục X, Y, Z. 47 4.8 Sử dụng động cơ bước. 48 4.8.1Điều khiển động cơ bước. 49 4.8.2 Các chế độ hoạt động của động cơ bước: 50 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN ĐIỀU KHIỂN SỐ 52 5.1 Thiết kế và lựa chọn phương án thiết kế 52 5.1.1Phương án 1: 52 5.5.2 PHƯƠNG ÁN 2: 55 5.2 Thiết kế đối trọng: 60 7
9. 5.3 Lựa chọn, tính toán thanh trượt bi. 65 5.4Tính toán và lựa chọn thiết bị ( SHS 20V). 72 5.4.1 Tính toán thanh trượt trục X. 73 5.4.2 Tính toán thanh trượt trục Y. 79 5.4.3 Tính toán ray trượt trục Z: 83 5.5 Tính toán, lựa chọn vítme - đai ốc bi.(Tính cho trục X chịu tải trọng lớn nhất) 88 5.6 Tính toán và lựa chọn đai cho cụm trục C 96 5.7 Tính và Chọn bộ truyền đai cho cụm trục B. 99 5.8 Kiểm nghiệm đai theo khả năng kéo tránh cắt chân răng và đứt dây đai. 102 5.9 LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ 104 5.9.1.Giới thiệu động cơ bước và động cơ servo sử dụng cho máy: 104 5.9.2 .Phân loại động cơ bước: 106 5.9.3 Sử dụng động cơ bước: 109 5.9.4 Tính toán chọn động cơ phù hợp: 112 CHƯƠNG 6:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 8
10. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.7:So sánh động cơ bước và servo 47 Bảng 4.8: kiểu lái động cơ bước 49 Bảng 5.2: Hệ số an toàn của con trượt 70 Bảng 5.4:Các loại con trượt hạng SHS. 72 Bảng 5.5: Đường kính,chiều dài,bước ren vít me bi 89 Bảng 5.5.1:Hệ số an toàn tĩnh 96 Bảng 5.5.2: Đai ốc bi 95 Bảng 5.6: Chọn laoị đai 98 Bảng 5.6.1: Chọn bánh đai răng 97 Bảng 5.6.2: Chọn dây đai răng 98 Bảng 5.8:Thông số bộ truyền đai 103 Bảng 5.9: Thông số dao phay đĩa mô đul 114 Bảng 5.9.1: Chế độ cắt. 114 DANH MỤC HÌNH Hình 1.5: Máy YK22160 chuyên gia công bánh răng côn răng cong 13 Hình 2.1 Máy Phoenix@II 275HC 15 Hình 2.2 Máy PHOENIX® 280CX 16 Hình 2.3 Máy PHOENIX® 280C 16 Hình 2.4 Máy PHOENIX®II 600HC 17 Hình 2.5 Máy PHOENIX® 1000HC 17 Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo chung của máy CNC 21 Hình 3.2. Điều khiển vòng hở. 22 Hình 3.3 Điều khiển vòng kín. 22 Hình 3.4 Cắt răng côn thắng theo dưỡng 23 Hình 3.5 Cắt răng côn thắng bằng dao phay đĩa 24 Hình 3.6 Chuốt răng côn thắng 25 Hình 3.7 nguyên lý bao hình 26 Hình 3.8 hướng chuyến động tịnh tiến của giao 26 Hình 3.9 kêt cấu động học máy gia công côn thắng 27 Hình 3.10 cắt răng côn thắng theo phương pháp bào răng 28 Hình 3.11 cắt răng côn thắng bằng hai dao phay đĩa 28 Hình 3.12 nguyên lý gia công bánh răng côn cong 29 Hình 3.13 máy gia công bánh côn cong 30 Hình 3.14 sơ đồ động học của máy 31 Hình 3.15 xích tốc độ 31 Hình 3.16 xích phân độ 32 Hình 3.17 xích bao hình 33 Hình 3.18 xích chạy dao 34 Hình 3.19 xích bổ sung 35 Hình 3.20 sơ đồ kết cấu động học 36 9
11. Hình 4.7 máy gia công côn thắng bắng phương pháp bao hình 39 Hình 4.8 máy gia công côn cong bắng phương pháp bao hình 39 Hình 4.9 kiểu truyền động trực tiếp 40 Hình 4.10 kiểu truyền động gián tiếp 41 Hình 4.11. Vítme-đai ốc bi. 42 Hình 4.12. Quan hệ giữa hệ số ma sát và tốc độ (vitme thường và vitme bi). 43 Hình 4.13. Dẫn hướng bằng sống trượt mang cá. 44 Hình 4.15. Thanh trượt bi. 45 Hình 4.16. Bộ truyền xích, bộ truyền bánh răng. 46 Hình 4.17. Bộ truyền đai, khớp nối mềm. 46 Hình 5.1 trục X 52 Hình 5.2 trục Y 52 Hình 5.3 trục Z 53 Hình 5.4 trục C 53 Hình 5.5 kết cấu máy phương án 1 54 Hình 5.6 cụm trục X 55 Hình 5.7 cụm trục Y 56 Hình 5.8 cụm trục Z 57 Hình 5.9 cụm trục B 58 Hình 5.10 cụm trục C 58 Hình 5.11 mô hình máy phương án 2 59 Hình 5.12 xác định khoảng cách cánh tay đòn 60 Hình 5.13. Khoảng cách từ bề mặt trượt tới tâm xoay. 61 Hình 5.14 khoảng cách từ tâm xoay tới trọng tâm đối trọng 62 Hình 5.15. Khối lượng cụm dao. 62 Hình 5.16. Khối lượng đối trọng. 63 Hình 5.17. Mô hình máy. 64 Hình 5.18 Một số loại thanh trượt trên thị trường. 65 Hình 5.19 Lưu đồ lựa chọn thanh trượt. 66 Hình 5.20 Vị trí lắp đặt cho thanh trượt. 66 Hình 5.21 Số lượng thanh trượt yêu cầu trong một mặt phẳng. 67 Hình 5.23 Lực, mômen tác dụng lên thanh trượt. 67 Hình 5.24 Thanh trượt dưới tác động của mômen. 68 Hình 5.25 Khả năng chịu tải theo các hướng. 68 Hình5.26 Quy trình tính toán. 69 Hình 5.27 Lực tác dụng lên thanh trượt. 69 Hình 5.28 Mô hình tính toán thanh trượt trục X. 73 Hình 5.29 tính toán thanh trượt trục Y. 79 Hình 5.30 tính toán thanh trượt trục Z. 83 Hình 5.31 Quy trình lựa chọn vítme bi. 88 Hình 5.32 Kiểu lắp vít me fixed-fixed, fixed-free và fixed-support. 90 Hình 5.33 Cấu tạo động cơ bước 104 Hình 5.34 Cấu tạo động cơ servo 105 10
12. Hình 5.35 Động cơ bước từ trở 106 Hình 5.36 động cơ bước nam châm vĩnh cửu 107 Hình 5.31 Động cơ bước lái 107 Hình 5.38 động cơ trục chính5.10 Kiểm tra bền (sử dụng phần mềm Autodesk Inventor 2015). 115 Hình 5.39 Các lực tác dụng vào máy. 116 Hình 5.40 Hệ số an toàn của máy 117 Hình 5.41 ứng suất tập trung 118 Hình 5.42 Biến dạng của máy 119 11
13. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài. Ngày nay khoa học phát triển máy móc ngày càng nhiều và kèm theo đó hầu hết tất cả các loại máy cơ khí đều cần có bánh răng để làm bộ truyền. Một trong những bánh răng có hiệu suất làm việc cao nhất là bánh răng côn răng xoắn. Hình 1.1 bánh răng côn răng thẳng Hình 1.2 bánh răng côn răng cong Hình 1.3: ứng dụng của côn thẳng Hình 1.4: ứng dụng của côn cong Không giống các bánh răng khác, bánh răng côn răng cong có hình dáng phức tạp, gia công khó khăn hơn các loại bánh răng khác, chính vì vậy chi phí để gia công cho bánh răng côn răng cong thường cao hơn. 12
14. Hình 1.5: Máy YK22160 chuyên gia công bánh răng côn răng cong Hiện nay việc gia công bánh răng côn răng cong ở nước ta cũng không còn quá khó khăn nhưng vẫn rất ít nơi có thể gia công được đa phần gia công trên máy cơ chuyên dùng có độ chính xác thấp và giá thành khá cao. Chính vì vậy để tiếp cận gần hơn với công nghệ chế tạo bánh răng côn răng cong với mục tiêu hạ thấp chi phí, nâng cao độ chính xác và phạm vi gia công nên đề tài: “Nghiên cứu ,thiết kế và tính toán máy gia công bánh răng côn CNC” là cần thiết. 1.2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Việc nghiên cứu, chế tạo máy gia công bánh răng côn điều khiển chương trình số trong sinh viên sẽ gợi mở ra nhiều giải pháp mới, phương hướng phát triển mới. Nghiên cứu, chế tạo máy gia công bánh răng côn điều khiển chương trình số đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức tổng hợp về cơ khí, điện tử, tin học. Đây cũng là cơ hội cho họ tìm tòi, kiểm nghiệm, hiểu sâu rộng hơn về những máy công cụ hiện đại để từ đó chế tạo ra máy phù hợp với khả năng và nhu cầu sử dụng. Đề tài chế tạo máy máy gia công bánh răng côn điều khiển chương trình số mà nhóm đang thực hiện sẽ giúp nhóm củng cố kiến thức và kỹ năng về mọi mặt. Sản phẩm sau khi hoàn thành có thể phục vụ cho dạy học hoặc gia công một số loại bánh răng côn cần thiết. 13
15. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. - Nắm vững kiến thức về nguyên lý gia công bánh răng côn cong và những ứng dụng của nó trên các máy chuyên dùng, máy gia công bánh răng côn điều khiến số. - Đưa ra được phương án thiết kế phù hợp và đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật đã đặt ra. - Tính toán kiểm nghiệm độ bền kết cấu, tính toán các bộ truyền và các thiết bị của máy sao cho thỏa mãn về kỹ thuật và điều kiện thực tế. 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu. - Máy gia công bánh răng côn điều khiển chương trình số. - Phần mềm điều khiển máy. - Phần mềm thiết kế, tính toán, mô phỏng INVENTOR. - Động cơ và các cơ cấu truyền động. 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu. - Nghiên cứu và chế tạo máy gia công bánh răng côn điều khiển chương trình số. - Đảm bảo các yêu cầu đặt ra như sau: - Không gian làm việc của máy: 300x 250 x 180 mm. - Sai số cho phép: 0.02 mm. - Thời gian nghiên cứu: 3 tháng. 1.5 Phương pháp nghiên cứu. 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận. -Căn cứ vào những kiến thức đã có về máy cơ gia công bánh răng côn và máy điều khiển chương trình số , tiến hành phân tích, tìm ra giải pháp thiết kế và chế tạo. Sau đó, tiến hành tổng hợp, đánh giá giải pháp để đưa ra giải pháp tối ưu nhất. 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể. - Khảo sát thực tiễn, tìm hiểu về máy gia công bánh răng côn chuyên dùng và máy phay CNC 5 trục. -Tham khảo các video tài liệu liên quan trong nước cũng như nước ngoài để nắm vững nguyên lý gia công và kết cấu của máy. -Tham khảo và trao đổi nhiều ý kiến từ thầy cô và bạn bè -Thảo luận nhóm,tổng hợp ý kiến đưa ra giải pháp cho từng vấn đề. 14
16. CHƯƠNG 2: CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 2.1 Giới thiệu. Nghiên cứu, chế tạo mô hình máy gia công bánh răng côn điều khiển chương trình số đòi hỏi người thực hiện phải có những am hiểu nhất định về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy cơ gia công bánh răng côn và máy điều khiển chương trình số hiện đại. Bên cạnh đó, một nguồn tư liệu giá trị khác chính là những máy CNC mini 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. 2.2 Nghiên cứu liên quan đến đề tài. 2.2.1 Nghiên cứu của nước ngoài. Về gia công bánh răng côn, công ty bậc nhất chuyên gia công bánh răng côn răng cong có chất lượng tốt phải nói đên công ty GLEASON. Hãng Gleason đã phát triển công nghệ gia công được các bánh răng côn răng con có kích thước lớn nhất có đường kính khoảng 1000m. Các loại máy chuyên dụng gia công bánh răng côn: Gia công bánh răng côn răng cong loại nhỏ có kích thước lên đến 280mm: Hình 2.1 Máy Phoenix@II 275HC 15
17. Đặc điểm: - Các PHOENIX®II 275 HC máy cắt bánh răng côn thiết kế thể tích nguyên khối đang dẫn đầu công nghệ tiên tiến trong dòng chip, thái, độ cứng, quá trình cắt. - Máy cho phép lắp trục chính với độ nhô ra ngắn nhất và làm việc với độ cứng vững cao nhất. Hình 2.2 Máy PHOENIX® 280CX Đặc điểm: - Dòng máy Phoenix mới có năng suất vượt trội hơn 35%. - Bánh răng được vát cạnh ngay trong lúc cắt. - Thay dao trong vòng 7s. - Thiết bị đo tích hợp hiện đại. - Thiết kế máy nguyên khối cứng vững và vật liệu composite mang lại tính ổn định đáng kể. Hình 2.3 Máy PHOENIX® 280C Đặc điểm: là thế hệ trước của máy 280CX nên tính năng gần như tương tự 16
18. Gia công các bánh răng côn răng cong kích thước từ 280mm – 600mm: Máy PHOENIX®II 600HC: Hình 2.4 Máy PHOENIX®II 600HC Đặc điểm: - Thiết kế nguyên khối cứng vững. - Thời gian của một chu kỳ gia công ngắn. - Ưu thế trong gia công thô. Gia công các bánh răng côn răng cong kích thước 1000mm: Máy PHOENIX® 1000HC: Hình 2.5 Máy PHOENIX® 1000HC 17
19. Đặc điểm: - Thiết kế nguyên khối cứng vững. - Là máy gia công bánh răng côn đầu tiên loại bỏ các điều chỉnh thông thường. - Phần mềm điều khiển tự động hoàn toàn. 2.2.2 Nghiên cứu ở Việt Nam. Hiện tại ở nước ta chủ yếu vẫn là nhập khẩu máy của nước ngoài.Chưa có đề tài nào nghiên cứu về máy gia công loại bánh răng này nói chung và về máy CNC gia công bánh răng côn nói riêng.Các đề tài nghiên cứu chú yếu là về máy CNC. Bắt đầu từ năm 1991, thông qua một số dự án chuyển giao công nghệ, hợp tác với nước ngoài như: Dự án “Chuyển giao công nghệ thiết kế, phát triển và chế tạo khuôn mẫu”. Lúc đó các công nghệ CNC như: Máy phay CNC, máy tiện CNC, đo lường CNC, lần đầu tiên được giới thiệu và thu hút sự quan tâm của nhiều nhà chuyên môn cũng như của các doanh nghiệp trong nước và liên doanh với nước ngoài. Hiện nay, nhiều nhà máy cơ khí trong nước đã và đang có những dự án đầu tư các dây chuyền sản xuất với phần lớn thiết bị trong dây chuyền là các máy CNC. Mặc dù, công nghệ CNC du nhập vào Việt Nam trong một thời gian ngắn nhưng có thể nói công nghệ này đã có một chỗ đứng tại Việt Nam và tin chắc trong những năm tới đây công nghệ này sẽ được dùng nhiều trong các xí nghiệp, phân xưởng, nhà máy ở nước ta. Vì nó đem lại hiệu quả kinh tế rất cao. Đặc biệt trong điều kiện sản xuất hiện nay ở nước ta. Do vậy, việc đẩy mạnh ứng dụng công nghệ CNC là một nhu cầu cần thiết đối với các cơ sở sản xuất nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng. Hiện nay, một số trường ĐH, CĐ đã chú trọng vào việc chế tạo mô hình máy CNC phục vụ cho giảng dạy như mô hình máy phay CNC của trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, ĐH Bách Khoa TPHCM, máy tiện CNC, phay CNC, máy cắt plasma, khoan mạch in của ĐH Bách Khoa Hà Nội, mô hình máy khắc chữ của ĐH Bách Khoa Đà Nẵng, 18
20. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Khái quát về máy CNC. 3.1.1 Vài nét sơ lược về máy CNC. Điều khiển số NC (Numerical Control) là phương pháp tự động điều chỉnh các máy công tác (máy công cụ, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu, chi tiết gia công, sản phẩm ) trong đó các chuyển động điều khiển được tạo ra trên cơ sở cung cấp các dữ liệu ở dạng mã nhị phân. Nó được biểu diễn dưới dạng các con số thập phân, các chữ cái và kí hiệu đặc trưng tạo thành một chương trình làm việc của thiết bị hay của hệ thống. Trước đây, cũng đã có những quá trình gia công cắt gọt được điều khiển theo chương trình bằng các kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống thuỷ lực Ngày nay, với sự tiến bộ vượt bậc của KH- KT nhất là trong lĩnh vực điều khiển số và tin học đã tạo điều kiện cho quá trình gia công với sự trợ giúp của máy tính. Việc sử dụng các máy CNC cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế, đồng thời cho phép rút ngắn được chu kỳ sản xuất. Do đó, hiện nhiều nước trên thế giới đã và đang ứng dụng rộng rãi công nghệ mới này vào lĩnh vực cơ khí chế tạo. Đặc biệt là chế tạo các khuôn mẫu chính xác, các chi tiết đòi hỏi độ chính xác và độ phức tạp cao. Trong thời gian đó, ngành công nghệp nói chung đã bắt đầu nhận ra những ưu thế tiềm tàng của kỹ thuật điều khiển số. Điều đó buộc họ phải xem xét một cách nghiêm túc, chặt chẽ và kỹ càng những vấn đề về ngành chế tạo máy của chính họ. Đồng thời, họ cũng phải suy nghĩ xem kỹ thuật công nghệ mới này có thể giúp đỡ họ như thế nào để cải tiến phương pháp hiện có của họ. Người ta nhanh chóng nhận ra rằng, phần lớn các bài toán cắt gọt kim loại như: Khoan lỗ, tiện, phay đường thẳng không nhất thiết đòi hỏi tới bộ điều khiển hiện đại, sử dụng những phương máy tính hoá. Thế nhưng, việc ứng dụng ngay cả dạng cơ bản nhất của APT cho những thành phần hình học đơn giản cũng vừa cồng kềnh, vừa rắc rối và vừa đắt tiền. Do vậy, nhiều ngôn ngữ đơn giản hơn dùng cho mục đích đặc biệt đã được phát triển. Tuy nhiên, đa số các ngôn ngữ này điều lấy APT làm gốc. Rồi cho đến giữa những thập niên 70, 80 với sự phát triển của công nghệ vi xử lí. Lần dầu tiên nó được đưa vào thiết bị điều khiển số có sự hỗ trợ của máy tính, tạo một bước nhảy khổng lồ trong lĩnh vực điều khiển số. Từ các máy điều khiển số NC trở thành những máy điều 19
21. khiển số CNC (Computeized Numerical Control) tức là những máy công cụ điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính. Mặc khác, cùng với những môđun điện tử dùng để lưu trữ dữ liệu và tạo xung, bộ vi xử lí hình thành trung tâm đóng ngắt và tính toán của tất cả mọi điều khiển số CNC hiện đại. Tốc độ chuyển nhanh của các phần tử này đủ để đưa ra nhiều chức năng và nhiệm vụ tính toán khác nhau mà không làm ảnh hưởng đến nhịp độ làm việc của các máy công cụ ghép nối với chúng. Nhưng nếu một bộ vi xử lí nào đó tỏ ra không đủ thực hiện mọi chức năng yêu cầu trong chu trình thời gian cực đại cho phép, thì khi đó có thể thêm vào đơn vị xử lí thứ 2 hoặc thậm chí thứ 3 sử dụng song song hoặc luân phiên cho những nhiệm vụ đặc biệt. Từ thập niên 80 trở đi, với sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các mạng cục bộ và liên thông đã tạo điều kiện cho các nhà chế tạo thực hiện việc nối kết giữa các máy CNC riêng lẽ (CNC Machine Tools) lại với nhau tạo thành các trung tâm gia công DNC (Directe Numerical Control) nhằm khai thác một cách có hiệu quả nhất như: cách bố trí, sắp xếp các công việc trên từng máy, tổ chức sản xuất Và cũng dựa trên nền công nghiệp này, một chuỗi các loại thiết bị, phần mềm và hệ thống được phát triển không ngừng bỡi các viện nghiên cứu và công nghệ khác nhau trên thế giới. Nhằm thoả mãn về nhu cầu thiết kế và chế tạo đặc biệt. Đó là những phần mềm thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM (Computer Aided Desgin/ Computer Aided Manufacturing) theo hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) và cao hơn là việc chế tạo, gia công chi tiết được thực hiện toàn bộ qua máy tính người ta gọi là tổ hợp CIM (Computer Intergraded Manufacturing). Cho đến năm 2003 này, lịch sử phát triển của máy công cụ điều khiển số đã được 51 tuổi. Nó đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Từ những ứng dụng gia công đơn giản như việc di chuyển từ điểm đến điểm của máy khoan đến những máy công cụ điều khiển 2 trục như máy tiện, điều khiển 3 trục như máy phay và cho đến những nhiệm vụ tự động gia công nhiều trục và độ phức tạp cao như các khuôn rèn dập, các khuôn đúc áp lực, cánh tuabin và những chi tiết phức tạp của máy bay, tàu thuỷ Ngoài ra, ngày nay máy CNC còn được dùng vào việc kiểm tra giám sát, điện báo điện tín và nhiều lĩnh vực khác đã đem lại chất lượng và hiệu quả kinh tế rất đáng kể. Trong tương lai, với lợi thế về sự ghép nối các hệ thống CNC riêng lẽ với nhau để tạo thành mạng sẽ được phát huy trong chiến lượt gia công toàn cầu. Trong đó, dòng thông tin được thu phát, chuyển giao bằng hệ thống vệ tinh, đảm nhiệm vụ liên kết giữa nhu cầu thị trường_ đơn đặt hàng_ nhà thiết kế_ nhà chế tạo_ nhà cung cấp_ nhà tiêu thụ trong mạng liên thông toàn cầu WAR (World Area Netword). 20