Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu gia công bánh răng côn xoắn trên máy phay CNC

Luận văn thạc sĩ trình bày chi tiết quy trình gia công bánh răng côn xoắn trên máy phay CNC 5 trục, từ thiết kế ngược đến kiểm tra sản phẩm.

• Tác giả: Tạ Hữu Toàn
• Người hướng dẫn: GS.TSKH Bảnh Tiền Long
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí - Chế Tạo Máy
• Đề tài: Quy Trình Gia Công Bánh Răng Côn Xoắn Trên Máy Phay CNC 5 Trục
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Quy Trình Gia Công Bánh Răng Côn Xoắn

Bánh răng côn xoắn là một loại bánh răng phức tạp được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động công nghiệp hiện đại. Quy trình gia công bánh răng côn xoắn trên máy CNC 5 trục đòi hỏi kỹ thuật cao và độ chính xác tuyệt đối. Máy CNC 5 trục cho phép gia công đa chiều với độ phức tạp cao, đảm bảo chất lượng sản phẩm tối ưu. Quy trình này bao gồm nhiều giai đoạn từ thiết kế, lập quy trình công nghệ, đến thực hiện gia công và kiểm tra chất lượng. Việc ứng dụng công nghệ CAM (Computer Aided Manufacturing) và phần mềm gia công hiện đại như SolidCAM giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và độ chính xác của sản phẩm bánh răng côn xoắn.

1.1. Đặc Điểm Của Bánh Răng Côn Xoắn

Bánh răng côn xoắn có các thông số hình học đặc biệt, bao gồm góc nón, đường kính quanh đơn vị, và góc xoắn của răng. Chúng mang lại hiệu suất truyền động cao, ổn định, và giảm tiếng ồn so với bánh răng côn thẳng. Được chia thành hai loại: bánh chủ động và bánh bị động, mỗi loại có yêu cầu gia công khác nhau.

1.2. Ưu Điểm Của Máy CNC 5 Trục

Máy CNC 5 trục cho phép gia công toàn bộ bề mặt của bánh răng trong một lần lắp đặt công cụ, giảm số lần lắp công cụ và sai số tích lũy. Nó cung cấp độ chính xác cao, khả năng gia công các hình dạng phức tạp, và năng suất sản xuất tối ưu.

II. Lập Quy Trình Công Nghệ Gia Công Bánh Răng Côn Xoắn

Lập quy trình công nghệ là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng và hiệu suất gia công bánh răng côn xoắn trên máy CNC 5 trục. Quy trình này bắt đầu từ phân tích bản vẽ thiết kế, xác định các thông số kỹ thuật, và lựa chọn phương pháp gia công phù hợp. Sử dụng phần mềm SolidCAM, các kỹ sư có thể tạo ra các chương trình gia công tối ưu với đường dao cắt chính xác. Quy trình bao gồm các giai đoạn: gia công thô, gia công bán tinh, và gia công tinh. Mỗi giai đoạn được thiết kế để loại bỏ lượng vật liệu phù hợp và đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu kỹ thuật.

2.1. Phân Tích Bản Vẽ Và Xác Định Thông Số Kỹ Thuật

Trước khi bắt đầu gia công, cần phân tích chi tiết bản vẽ của bánh răng côn xoắn để xác định các thông số hình học như góc nón, độ xoắn, và chiều cao răng. Việc này giúp xác định công nghệ gia công phù hợp và lựa chọn dao cắt chính xác.

2.2. Thiết Kế Đường Dao Cắt Và Chiến Lược Gia Công

Sử dụng phần mềm CAM, chiến lược gia công được thiết kế để tối ưu hóa thời gian gia công và chất lượng bề mặt. Đường dao cắt phải được tính toán sao cho tránh va chạm giữa dao cụ và công cụ, và đảm bảo độ thô sơ phù hợp.

III. Thực Hiện Gia Công Trên Máy Phay CNC 5 Trục

Thực hiện gia công bánh răng côn xoắn trên máy CNC 5 trục DMUS50 hoặc các máy tương tự yêu cầu sự điều phối chính xác giữa các trục máy. Máy phay CNC 5 trục có khả năng di chuyển đầu phay và bàn công việc theo cả 5 chiều (X, Y, Z, A, B), cho phép gia công các bề mặt phức tạp của bánh răng một cách chính xác. Quá trình gia công bao gồm ba giai đoạn chính: gia công thô để loại bỏ phần lớn vật liệu, gia công bán tinh để cải thiện độ chính xác hình học, và gia công tinh để đạt được chất lượng bề mặt mong muốn. Mỗi giai đoạn sử dụng dao cắt khác nhau với tốc độ và lượng nước làm mát phù hợp.

3.1. Gia Công Bánh Chủ Động

Bánh chủ động là bánh nhận mô-men xoắn từ nguồn động lực. Quá trình gia công bao gồm tạo bề mặt côn xoắn chính xác với các góc và độ xoắn phù hợp. Cần sử dụng dao cắt chuyên biệt và điều chỉnh tốc độ quay và lượng nước thích hợp.

3.2. Gia Công Bánh Bị Động

Bánh bị động được gia công với độ chính xác tương đương hoặc cao hơn bánh chủ động để đảm bảo khớp nối tốt. Máy phay HAMAI có thể được sử dụng cho công đoạn này, cung cấp độ chính xác cao và khả năng gia công các hình dạng phức tạp.

IV. Kiểm Tra Và Đánh Giá Chất Lượng Sản Phẩm

Kiểm tra chất lượng là bước thiết yếu trong quy trình sản xuất bánh răng côn xoắn để đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật. Sử dụng phần mềm kiểm tra không tiếp xúc Geomagic Qualify, các kỹ sư có thể so sánh bề mặt thực tế với mô hình thiết kế ban đầu. Phương pháp quét 3D sử dụng công nghệ ánh sáng xanh cho phép capture dữ liệu hình học chính xác của sản phẩm đã gia công. Các chỉ số kiểm tra bao gồm độ lệch trung bình, sai lệch hình học, sai lệch theo các mặt cắt, và kiểm tra theo khoảng cách. Kết quả kiểm tra giúp xác định những điểm cần cải thiện trong quy trình gia công.

4.1. Phương Pháp Kiểm Tra Không Tiếp Xúc

Quét 3D không tiếp xúc sử dụng công nghệ ánh sáng xanh để capture dữ liệu bề mặt chi tiết. Phương pháp này cung cấp độ chính xác cao và không gây hư hại sản phẩm, giúp xác định sai lệch so với thiết kế ban đầu.

4.2. Phân Tích Sai Lệch Và Đánh Giá Kết Quả

Sử dụng Geomagic Qualify, sai lệch được phân tích chi tiết thông qua các chức năng đánh giá độ lệch trung bình, sai lệch hình học, và kiểm tra theo mặt cắt. Báo cáo sai lệch tổng thể giúp xác định mức độ phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU - 1 1. Lý do chọn để tải. Phạm v¡ nghiên cửu. Bổ cục luận văn.

ed Chuong 1: TONG QUAN VI BANH RANG CÔN XOA) 3 1.1 Tổng quan về bánh răng côn xoắn 3 1.1 Các thông số bình học của bảnh răng côn xoắn. Uu nhuoe diém ctta b6 truyén bánh răng côn xoắn. Phân loại bánh rằng côn xoắn.3 Lựa chon chi tiét banh ring côn xeắn cân ché tao. HH Chương 2: GIẢI MÃ CÔNG NGHỆ VẢ THIET KE BO BANH RANG CON XOẮN TỪ BÁNH RANG NGUYEN MAU.

T8 2,1 Tổng quan về kỹ thuật ngược.1 Giới thiệu về kỹ thuật ngược .2 Ơi nhược điểm của phương pháp thiếtkẻ ngược 15 2.3 Pham vi ting dung - - - 15 2.2 Thiết bị đo quết mẫu bánh rằng côn xoẳu.1 Tổng quan về thiétbj do quét mau 16 2.2 Tìm hiểu về máy quét 3D dùng ảnh sang xanh của hàng. GOM đề quét mẫu bánh răng côn soắn - - 17 2.3 Thao tac do quét mau bánh răng - 18 2.3 Phẩm mềm thiết kế ngược Rapidform KOR.1 Giới thiệu chúng về phần mềm thiết kế ngược Rapidform XOR .19 ili ĐANH MỤC HÌNH VẼ - BẰNG BIEU DANH MỤC HÌNH VE Hình 1.1 Các thông số hình học của bảnh răng côn xoắn.2 Banh ring Cén Xoln trong hdp Visai ö tô.3 Răng xoắn hệ Gleason Hinh 1.4 Các loại răng côn xoấn hệ Gleason Tình 1.5 Chiểu cao biến đổi.6 Nguyên lý tạo hinh bánh răng côn hệ Gleason.7 Bánh răng côn xoắn hệ KLINGHLNBHRG.8 Nguyễn lý tạo hình bánh rắng côn hệ KLINGELNBBRG Hình 1.9 Bánh răng côn xoắn hệ OERLIKON .10 Chiều cao không đổi.11 Nguyên lý tạo hình bánh răng côn hệ OERLIKON .12 Bảnh răng chú động nguyễn bản.13 Bánh răng bị động nguyên bản.1 Minh họa tạo Ý tưởng thiết kế xe Tình 3.2 Tạo mô hình đât sét Hình 2.3 Thao tác scan mô hình đắt sét.4 Tạo mỗ hình CA vật thể.5: May Scan Atos Hinh 2.6 Thao tác quét mẫu.7 Bánh răng côn xoắn Hình 2.8 Bánh rắng vành chậu.9 Giao diện phần mém Rapidform TTinh 3.10 Dữ liệu quét bánh răng côn xoắn Hinh 2.1) Két quả khi thực hiện lệnh Region Group Hình 3.12 Tạo mét Mesh Sketch qua m&t Top Hình 2.13 Vẽ một Skctch biên dạng trục bánh rắng.14 Thực hiện lệnh Revolve.15 Kết quá sau khi thực hiện lệnh Revolve.48 Dùng lệnh Region Group dé phan vary trên bánh răng.49 Dùng lệnh Surface Primitives dễ tạo mặt răng,.50 Kết quả sau khi thực hiện lệnh Surface Primitives.51 Tạo bể mặt biên dạng răng thứ 2 Hinh 2.52 Đảnh giá sai số hai bê mặt răng vừa tạo.53 Kết quả sau kiủ thực hiện lệnh Trim surface, extence surface Hình 2. 54 Dùng lệnh Circular Pattern dễ tạo ra 36 bẻ mặt răng.55 Kết quả sau khi dùng lệnh Circular Pattem.56 Dùng lệnh Cut dé tao bién dang răng dang khối Hinh 2.87 Két qué sau khi dùng lệnh Cut Hình 2 8 Đảnh giá sai số toàn bộ bánh răng Hình 2.59 Bản vẽ chỉ tiết bánh răng côn soắn.60 Bản vẽ chỉ tiết ban răng bị dộng.6) Ban vé lắp bộ bánh răng cồn xoắn.1: Máy phay DMU50 Hình 3.2 Mô hình 3D của máy DMU-50 Hình 3.3 Hình 2D của bản máy vả trục chính .-ảc-cccceccieese Hinhg 3.4 Giao diện phân mềm Solidcam Tlinh 3.5 Bản vẽ 3D chí tiết bánh răng côn xoi Hình 3.6 Tạo mỗi trường phay trong Solidcam Hình 3.7 Tạo mỗi trường CAM mới.8 Hộp thoại gia công trong SoidCAM.9 Tạo gốc phỏi.10 Khai báo kích thướcphối. HH uc Tĩinh 3.LI Tạo mô hình đích gia sông Hình 3.12 Tạo bảng chế độ phay thô Hình 3.13 Khai bảo dường kính đao Hình 3.14 Khai bảo chế dộ cắt.15 Khai báo chiều sâu gia công .16 Thông số phay ban tinh Hình 3.17 Đường chạy đao khi gia công thô vi Tình 3.18 Vào mô đun gia công 5 lrục .19 Đường chạy dao gia công biên dạng răng,.20 Cây thư mục phần QAM.21 Gia công thỏ trên máy 5 truc Hình 3.23 Đang gia công bán tỉnh trên máy 5 trục Hình 3.23 Đang gia công linh trên máy 5 trục .24 Sản phẩm sau khi gia công 5 trục Hình 3.25 Máy phay CNC HAMAI.23 Tạo môi tường CAM gia công bánh răng bị động Hình 3.26 Sản phẩm bánh răng bị động sau khi phay xong.1 Giao diện của phản mềm kiếm tra Geomagic Qualify Hình 4.2 Phỏ phỏng kiểm tra trên đcomagie Qualify.3 Chức năng đánh giá dộ lệch trung bịnh.4 Chức năng đánh giá theo mặt cắt Tình 41.5 Kiểm tra yêu tổ hình học Hình 4.6 Kiểm tra theo khoăng cách Hình 4.7 Kiểm tra sai số hình học.8 File quét chỉ tiết bánh ring côn xoắn sau khi gia công xong.9 File thiết kế ban đầu Hình 4.L0 Giao điện phản mém Geomagic Qualify Hình 4.11 Mỡ kiếm tra và 8e tham chiếu Hình 4.12 Kết quả xép chồng ——.13 Phân tích sai lệch.14 Dánh giá độ lệch trung bỉnh.15 Dánh giá sai lệch tại một mặt cắt Hinh 4.16 Báo cáo sai lệch tống thế Tình 4.17 Sai lệch tẳng thể Hinh 4.18 Tổng hợp sai lệch giữa các vị trí.19 Kiểm tra sai lệch theo mặt cắt.2L Trile quét chỉ tiết bánh răng bị động sau khi gia công xeng, 100 Hình 4.22 Tile thiết ké ban dau 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO .16 Tao wal Plane 2.17 Tạo mét Mesh Sketch qua mat PÏane3.18 Vẽ một Sketch qua mặt Plane2.19 Tạo mệt Mesh sketch qua mặt Plane 3 36 Hinh 2.20 Tao lénh Sweep 26 Hinh 2.21 Két qua sau kha thuc bién lénh Sweep 7 Hình 2.22 Thực hiện lạnh Cicular Pattern« ¬".23 Kết quả sau khi thực hiện lệnh Cireular Pattem.24 Thực hiện lệnh Boolean.25 Kết quả sau khi thực hiện lệnh Boolean 28 Hình 2.26 Thực hiện lệnh Mesh sketch tạo đường kính đình răng, 28 Hình 3.27 Vẽ một Sketch đường kinh đỉnh rắng,.28 Tạo dường kinh dinh răng bằng lệnh Revolve Cut.29 Tạo biên đạng mặt răng bằng lệnh Mesh Tỉt 30 Hình2.31 Kết quả kiếm tra sai số mặt răng vừa tạo được so với đữ liệu quét 30 Hình 2.32 Tạo bể mặt biên dạng răng thứ 2 31 Hình 3.33 Liên kết 2 bẻ mặt răng vừa tạo .34 Kiêm tra dộ chính xác của bề mặt vừa tạo.35 Dùng lệnh Cut để tạo solid biên đạng răng, 32 Hình 2.36 Kết quả san khi dùng lệnh Cut 34 Hinh 2.37 Kết quả sau khi cắt toàn bộ.38 Kiểm tra độ chính xác toàn bộ bể mắt rầng.39 Xuat file CAD.

Hung ren 34 Tĩinh 3.40 Thực hiện lệnh Mesh Sketch.41 Vẽ lại Sketch thân bánh răng, bị động, 35 Hình 3.42 Thực hiện lệnh Revolve 36 Hình 3.43 Kết quả thực hiện 36 Hình 2.44 Tạo tọa độ các lỗ bắt ren 36 Tlinh 2.45 Vé lai các tâm lỗ bắt ren.46 Thue hign lénh Extrude Cut dé tạo lỗ ren 37 Hình 3.47 Kết quả tạo lễ ren. 37 vil ĐANH MỤC HÌNH VẼ - BẰNG BIEU DANH MỤC HÌNH VE Hình 1.1 Các thông số hình học của bảnh răng côn xoắn.2 Banh ring Cén Xoln trong hdp Visai ö tô.3 Răng xoắn hệ Gleason Hinh 1.4 Các loại răng côn xoấn hệ Gleason Tình 1.5 Chiểu cao biến đổi.6 Nguyên lý tạo hinh bánh răng côn hệ Gleason.7 Bánh răng côn xoắn hệ KLINGHLNBHRG.8 Nguyễn lý tạo hình bánh rắng côn hệ KLINGELNBBRG Hình 1.9 Bánh răng côn xoắn hệ OERLIKON .10 Chiều cao không đổi.11 Nguyên lý tạo hình bánh răng côn hệ OERLIKON .12 Bảnh răng chú động nguyễn bản.13 Bánh răng bị động nguyên bản.1 Minh họa tạo Ý tưởng thiết kế xe Tình 3.2 Tạo mô hình đât sét Hình 2.3 Thao tác scan mô hình đắt sét.4 Tạo mỗ hình CA vật thể.5: May Scan Atos Hinh 2.6 Thao tác quét mẫu.7 Bánh răng côn xoắn Hình 2.8 Bánh rắng vành chậu.9 Giao diện phần mém Rapidform TTinh 3.10 Dữ liệu quét bánh răng côn xoắn Hinh 2.1) Két quả khi thực hiện lệnh Region Group Hình 3.12 Tạo mét Mesh Sketch qua m&t Top Hình 2.13 Vẽ một Skctch biên dạng trục bánh rắng.14 Thực hiện lệnh Revolve.15 Kết quá sau khi thực hiện lệnh Revolve.2 Các chức năng chính của phiin mém.4 Ứng dụng phần mềm thiết kế ngượcRapidform XOR dễ thiết kể mô hình 312 dạng solid chơ cặp bánh răng côn xoắn( chủ động vả bụ động) của dòng xe 7 chỗ của hãng SUZUKT - -.1 Thất kế ngược chỉ Hết bánh răng chủ động ( bánh răng côn xoẵn).5 Tạo bản vẽ gia công cho cặp bánh rằng côn xoắn 42 3.1 Tạo bản vẽ gia công chỉ tiết bảnh răng chủ động.2 Tao bản vẽ chỉ tiết bảnh răng bị động.3 Tạo bản vẽ ăn khớp. 4 Chương 3: GIÁ CÔNG BO BANH RANG CON XOAN TREN MAY PHAY CNC - - - 46 3.1 Gới thiệu máy phay 5 trục DMUS0 và phản mềm gia công SolidCAM.1, Giới thiệu về máy phay 5 trục dâng thời DMUS0.2 Giới thiệu chung về phẩm mềm gia công 5 trục SoldCAM _ 48 3.2 Gia công bánh răng cồn xoắn (bánh chủ động).1 Lập quy tình công nghệ gia công - - s3 3.2 Thực hiện gia công trên máy phay CNC Š trực .3 Gia công bánh bị động, ke eee 68 3.1 Lập quy trình côngnghệ gia công 68 3.3Giới thiệu mắp phay ƠNC HAMAI 3⁄4 gia cong dah răng bị động .3 Thực hiện gia công răng. 71 Chương 4: KIỀM TRÀ VÀ ĐÁNH GIÁ SẢN NPHẨM esse + 4L1 Tổng quan về phương pháp kiểm tra không tiếp xúc và phẩn mềm kiểm tra Geomagic Qualify.2 Tổng quan về phần mềm kiểm tra Geomagie 6 Qualjy - 81 4.2 Quy trình kiểm tra cặp bánh răng côn xoắn.

86 + tra bánh răng chủ động- - 86 3. Kiểm tra bánh rằng bị động,. TÔ KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ. KIÊN NGHỊ 187 iv TÀI LIỆU THAM KHẢO.

- - 108 MUC LUC LOI CAM DOAN - - - i LỜI CẮM ƠN wali MUC LUC. iii DANH MỤC HÌNH VẼ-BẢNG BIỀU-HÏNH ẢNH. wi DANH MUC CHU VIET TAT - xi PHÂN MỞ ĐẦU - 1 1. Lý do chọn để tải.

Phạm v¡ nghiên cửu. Bổ cục luận văn. ed Chuong 1: TONG QUAN VI BANH RANG CÔN XOA) 3 1.1 Tổng quan về bánh răng côn xoắn 3 1.1 Các thông số bình học của bảnh răng côn xoắn. Uu nhuoe diém ctta b6 truyén bánh răng côn xoắn.

Phân loại bánh rằng côn xoắn.3 Lựa chon chi tiét banh ring côn xeắn cân ché tao. HH Chương 2: GIẢI MÃ CÔNG NGHỆ VẢ THIET KE BO BANH RANG CON XOẮN TỪ BÁNH RANG NGUYEN MAU. T8 2,1 Tổng quan về kỹ thuật ngược.1 Giới thiệu về kỹ thuật ngược .2 Ơi nhược điểm của phương pháp thiếtkẻ ngược 15 2.3 Pham vi ting dung - - - 15 2.2 Thiết bị đo quết mẫu bánh rằng côn xoẳu.1 Tổng quan về thiétbj do quét mau 16 2.2 Tìm hiểu về máy quét 3D dùng ảnh sang xanh của hàng. GOM đề quét mẫu bánh răng côn soắn - - 17 2.3 Thao tac do quét mau bánh răng - 18 2.3 Phẩm mềm thiết kế ngược Rapidform KOR.1 Giới thiệu chúng về phần mềm thiết kế ngược Rapidform XOR .16 Tao wal Plane 2.17 Tạo mét Mesh Sketch qua mat PÏane3.18 Vẽ một Sketch qua mặt Plane2.19 Tạo mệt Mesh sketch qua mặt Plane 3 36 Hinh 2.