zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Báo cáo khoa học

Báo cáo khoa học: " THIẾT LẬP ĐOẠN LƯỢN CHÂN RĂNG CÓ LỢI CHO VIỆC GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

77
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đoạn lượn chân răng của bánh răng thân khai là m phần của đường bao của các ột cung tròn đỉnh dao gia công bánh răng. Đoạn lượn chân răng là đường bậc cao, có phương trình phức tạp. Khi lập trình cắt răng trên máy công cụ CNC, đoạn lượn chân răng được thay thế bằng tập hợp các đoạn thẳng. Bằng cách này, có độ chính xác gia công thấp và tốn nhiều thời gian gia công. Trong bài báo này, tôi trình bày một cách khác, trong đó chọn cung tròn làm đường lượn chân răng, thay...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: " THIẾT LẬP ĐOẠN LƯỢN CHÂN RĂNG CÓ LỢI CHO VIỆC GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC"

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 THIẾT LẬP ĐOẠN LƯỢN CHÂN RĂNG CÓ LỢI CHO VIỆC GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC THE MAKING OF THE ROOT CURVE OF GEAR TEETH ADVANTAGEOUS TO GEARS MANUFACTURE ON CNC TOOL MACHINES Nguyễn Văn Yến Đại học Đà Nẵng TÓM T ẮT Đoạn lượn chân răng của bánh răng thân khai là m phần của đường bao của các ột cung tròn đỉnh dao gia công bánh răng. Đoạn lượn chân răng là đường bậc cao, có phương trình phức tạp. Khi lập trình cắt răng trên máy công cụ CNC, đoạn lượn chân răng được thay thế bằng tập hợp các đoạn thẳng. Bằng cách này, có độ chính xác gia công thấp và tốn nhiều thời gian gia công. Trong bài báo này, tôi trình bày một cách khác, trong đó chọn cung tròn làm đường lượn chân răng, thay thế cho đường bao. Bởi vì cung tròn làđường viền hình học cơ bản trong lập trình gia công trên máy CNC. Phương pháp mới này sẽ giảm được thời gian gia công, làm tăng được độ chính xác khi gia công bánh răng trên máy CNC. ABSTRACT The tooth root curve of an involuting gear is part of the envelope of cutter head arcs. This root curve is a high order curve which has a complicated equation. When programmed on CNC tool machines, this root curve is usually replaced by a collection of line segments. This conventional method has low machining precision and it takes long machining time. In this paper, I present a simple but unorthodox method in which an arc is selected to be the gear tooth root curve. Since the arc is a basic algebraic curve in the CNC programming, this new method can reduce machining time and increase precision for cutting gears on CNC tool machines. 1. Đặt vấn đề Biên dạng răng của bánh răng thân khai gồm 4 đoạn cong khác nhau (Hình 1): Đoạn đỉnh răng a-a là một phần của đường tròn tâm O, bán kính r a ; đoạn làm việc a-b là một phần của đường thân khai của vòng tròn cơ sở có bán kính r b ; đoạn chân răng c-d là một phần của đường tròn bán kính r f ; đoạn lượn chân răng b -c nối đoạn thân khai và đoạn chân răng, là một phần của đường bao của họ cung tròn đỉnh dao gia công bánh răng. Từ trước đến nay, việc gia công bánh răng thân khai được thực hiện bằng dao mô đun. Đoạn lượn chân răng tự hình thành do chuyển động bao hình và chuyển động cắt răng. Đoạn lượn chân răng là một phần của đường cong có phương trình mô tả trong hệ 70
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 toạ độ vuông góc Oxy khá phức tạp [5]. Hiện nay, có th gia công bánh răng ể thân khai trên máy công c CNC bằng các dao ụ y thông dụng, không phải dùng dao mô đun. Tạo a a điều kiện thuận lợi cho các cơ sở sản xuất cơ ra khí sử dụng đá mài để gia công tinh bánh răng, hoặc phay các bánh răng thay thế trong quá b trình sửa chữa máy (trường hợp khô ng có dao c d mô đun), ho chế tạo các bánh răng phi tiêu ặc ψ3 rb chuẩn có khả năng tải cao. Khi lập trình gia rf ψ2 ψ1 công trên máy công ụ CNC, người lập trình c phải phân tích hình dạng của chi tiết gia công thành các y tố hình học. Hầu hết c ác đường ếu viền hình học được thể hiện qua các thành x phần hình học cơ bản như: điểm (POINT), O đường thẳng (LINE) và đường tròn (CIRCLE) [4]. Như v việc gia công bề mặt đỉnh răng ậy, Hình 1. Các đoạn của biên dạng răng (ứng với đoạn a-a), bề mặt chân răng (ứng với đoạn c-d) được thực hiện bằng mộ t lệnh chạy dao cơ bản, độ chính xác gia công cao. Việc gia công bề mặt thân khai (ứng với đoạn a-b) đã được giải quyết một cách cơ bản bởi tác giả Lê Cung và Bùi Minh Hiển [8]. Gia công đoạn lượn chân răng theo hướng dẫn trong tài liệu [6] là có thể được. Song, thay thế đoạn lượn thành nhiều đoạn thẳng gấp khúc, sẽ mất khá nhiều thời gian gia công và độ chính xác gia công không cao. Có thể thay thế đoạn lượn chân răng bằng một hoặc một vài cung tròn, sẽ thuận tiện cho việc lập trình gia công, giảm được thời gian gia công và nâng caoộ đchính xác gia công. Với những lý do nêu trên, chúng tôi thực hiện nghiên cứu tìm những cung tròn hợp lý dùng làm đoạn lượn chân răng, thay thế đường bao phức tạp, với mục đích tạo thuận lợi cho việc gia công bánh răng trên máy công cụ CNC. 2. Cơ sở lý thuyết - Từ các thông số cho trước của bánh răng ta viết được phương trình mô tả các đoạn của biên dạng răng trong một hệ toạ độ vuông góc thống nhất [5]: Phương trình mô tả đoạn đỉnh răng a-a: x = r a cosϕ , y = r a sinϕ (1) với ϕ = π/2 ÷ (π/2+Ψ 1 ). Phương trình của đoạn thân khai a-b: − sin ω x 2 x cos ω = (2) y cos ω y 2 sin ω 71
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 với ω = s a /(2r a ) + inv(α a ) Trong đó x 2 , y2 là toạ độ của điểm có góc áp lực α i trên đường thân khai trong hệ trục tọa độ vuông góc Ox 2 y2 : x 2 = r b sin(tgαi ) – r b tgα i cos(tgα i ) y2 = r b cos(tgα i ) – r b tgαi sin(tgα i ) với αi = α a ÷ αf Phương trình của đoạn lượn chân răng b-c: − sin ω x 3 x cos ω = (3) y sin ω cos ω y 3 với ω = 2π/z – e/r Trong đó x 3 , y3 là tọa độ của điểm, ứng với góc xoay ϕ, thuộc đường lượn chân răng trong hệ tọa độ Ox 3 y 3 , có trục Oy đi qua giữa rãnh răng: x 3 = (ρ f cosϕ + r 2 ϕ 2 )cosϕ 2 + [d - ρ f (sinα - sinϕ)]sinϕ 2 – r 2 sinϕ 2 y3 = (ρ f cosϕ + r 2 ϕ 2 )sinϕ 2 + [d - ρ f (sinα - sinϕ)]cosϕ 2 – r 2 cosϕ 2 r 2 ϕ 2 tgϕ - (d - ρ f sinα) = 0 với ϕ = α ÷ π/2 Phương trnh c đọan chân ủa ì răng c-d: x = r f cosϕ y = r f sinϕ (4) ϕ = π/2 + ψ 2 ÷ π/2 + ψ 3 - Từ các phương trình trên, sử dụng phần mềm có sẵn để vẽ chính xác hình dạng của bánh răng và biên dạng các răng (H 2), ểm tra các ình ki Hình 2. Đoạn lượn chân răng và cung tròn thay thế khuyết tật có thể có trên bánh răng [5]. Tính toán tọa độ các điểm trên biên dạng răng, xây dựng được bản vẽ bánh răng để lập trình gia công bánh răng trên máy công cụ CNC [6]. - Khảo sát các biên dạng răng vẽ được, chúng tôi nhận thấy rằng: Có thể thay thế đoạn lượn chân răng bằng một cung tròn. Cung tròn gần như trùng với đoạn lượn, như vậy cung tròn thay thế không gây nên khuyết tật cho bánh răng (Hình 2). - Viết phương trình đường tròn qua 3 điểm, xác định tọa độ tâm vòng tròn và bán kính của đường tròn như sau: Phương trình đường tròn tâm I có tọa độ (a, b) trong hệ trục tọa độ vuông góc 72
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 Oxy, bán kính là r được viết dưới dạng: (x-a)2 + (y-b)2 = r2 hay x2 + y2 – 2ax – 2by + c = 0 với c = a 2 + b2 - r2 Nếu biết trước 3 điểm thuộc đường tròn, có các tọa độ lần lượt là: điểm 1(x 1 ,y1 ); điểm 2(x 2 ,y2 ); điểm 3(x 3 ,y3 ), ta tìm được phương trình của đường tròn như sau: + Giải hệ phương trình x 1 2 + y1 2 – 2ax 1 – 2by1 + c = 0 x 2 2 + y2 2 – 2ax 2 – 2by2 + c = 0 x 3 2 + y3 2 – 2ax 3 – 2by3 + c = 0 tìm được giá trị của các hằng số a, b và c, và + Tâm đường tròn được xác định bởi tọa độ (a,b) + Bán kính của đường tròn tì m được có giá trị r = a 2 + b 2 − c (6) - Sử dụng phần mềm ANSYS để kiểm tra sức bền chịu uốn của răng được thay th đoạn lượn chân răng bằng ế một cung tròn (Hình 3) [7], chúng tôi nhận thấy ứng suất uốn tại điểm nguy hiểm của chân răng không lớn hơn so với bánh răng nguyên mẫu. Như vậy, về mặt sức bền, việc thay thế đoạn lượn chân răng bằng cung tròn không Hình 3. Kiểm tra sức bền uốn của răng có gì trở ngại. 3. Kết quả và thảo luận Kết quả nghiên cứu được trình bày trong bài báo th hiện ở ể những nội dung sau: - Thiết lập cung tròn thay th đoạn ế lượn chân răng của bánh răng thân khai. Cung tròn thay th được thiết ế lập như sau: I 3 + Sử dụng Phần mềm [5] vẽ biên 3r 2 dạng của răng và vẽ bánh răng, x3 kiểm tra các khuyết tật. 1 1 y3 x2 b a y2 + Sử dụng Phần mề m [6] tính toán x1 y1 tọa độ của 03 điểm trên đoạn lượn chân răng ủa các răng. Điểm c Hình 4. Toạ độ tâm và bán kính cung tròn thay thế 73
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 1(x 1 ,y1 ) là giao c a đoạn chân răng với đoạn lượn chân răng, điểm 2(x 2 ,y2 ) là trung ủ điểm của đoạn lượn chân răng, điểm 3(x 3 ,y3 ) là giao điểm của đoạn lượn chân răng với đoạn thân khai (Hình 4). + Tính tọa độ của tâm cun g tròn thay th sử dụng các công thức (5) và (6) ta có được ế, hoành độ a và tung độ b của tâm I và bán kính cong r của cung tròn (Hình 4): ( x12 + y12 ).( y 3 + y 2 − 2 y1 ) − ( x 2 + y 2 ).( y 3 − y1 ) − ( x3 + y 3 ).( y1 − y 2 ) 2 2 2 2 a= 2( x 2 − x1 ).( y1 − y 3 ) x12 + y12 − x 2 − y 2 + 2( x 2 − x1 ).a 2 2 b= 2( y1 − y 2 ) r = a 2 + b 2 − c , với c = 2 x1 .a + 2 y1 .b − x12 − y12 . - Lập bản vẽ chế tạo bánh răng đ lập trình gia công ể ụ CNC, trên máy công c bằng cách: Sử dụng Phần mền trong tài liệu [6] để tính toán ọa độ của các điểm t trên đo đỉnh, đoạn thân ạn khai và đo chân của biên ạn dạng răng của tất cả các răng trong mt hệ tạo độ ộ vuông góc thống nhất Oxy. Tính ọa độ và bán kính t cong của cung tròn thay thế của tất cả các răng trên bánh răng. L bản vẽ chế tạo ập bánh răng (Hình 5). Hình 5. Bản vẽ chế tạo bánh răng 4. Kết luận Thông thư ờng, bánh răng thân khai được gia công bằng dao mô đun theo phương pháp bao hình hoặc chép hình. Hiện nay, có thể mài hoặc phay bánh răng trên máy công c CNC bằng các dao thông thường. Đoạn đỉnh răng, đoạn chân răng là ụ những đường viền cơ bản, dễ dàng lập trình gia công và gia công chính xác trên máy công cụ CNC. Gia công đoạn thân khai củ a biên dạng răng trên máy công cụ CNC đã được tác giả Lê Cung và Bùi Minh Hiển đề xuất phương án thực hiện. Thực hiện thành công việc thay thế đoạn lượn chân răng bằng một cung tròn sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập trình gia công bánh răng trên máy công cụ CNC, rút ngắn được khá nhiều thời gian gia công và nâng cao độ chính xác gia công cung lượn chân răng. 74
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, tập I, NXB Giáo dục, Hà Nội, 1999. [2] Dr. Erney György, Fogaskerekek, Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1983. [3] Dr. Zsáry Árpád, Gépelemek, II Kötek, Tankönyvkiadó, Budapest, 1991. [4] Nguyễn Đắc Lộc – Tăng Huy, Điều khiển số và Công nghệ trên máy điều khiển số, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2000. [5] Yen Nguyen Van, A fogaskerék fogalakjának rajzolása és vizsgálása, Budapesti Műszaki Egyetem Gépelemek Tanszék Közleményei, 72.szám, Budapest, 1993. [6] Nguyễn Văn Yến, Gia công bánh răng thân khai trên máy công ụ CNC , Tạp chí c Khoa học và Công nghệ 6 trường Đại học Kỹ thuật Việt Nam, số 46 + 47/2004, năm 2004. [7] Nguyễn Văn Yến - Nguyễn Khánh Linh, Sử dụng phần mền ANSYS để tính ứng suất uốn chân răng bánh răng, Tạp chí Khoa học & Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 3(20)/2007, năm 2007. [8] Lê Cung – Bùi Minh Hiển, Một phương pháp thiết lập đường chạy dao gia công cho máy phay vạn năng 3 trục - ứng dụng vào lập trình gia công bề mặt răng thân khai của bánh răng nón răng thẳng, Tạp chí Khoa học & Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 2(25)/2008, năm 2008. 75

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA

165 tài liệu

2069 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.