Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu xây dựng quy trình thiết kế và công nghệ chế tạo bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới (Roller CAM)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:166

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu xây dựng quy trình thiết kế và công nghệ chế tạo bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới (Roller CAM)" được hoàn thành với mục tiêu nhằm xây dựng phương pháp và hệ thống công thức để tính toán thiết kế cơ cấu CAM Globoidal. Trên cơ sở đó đề xuất công nghệ gia công chế tạo CAM trên máy điều khiển số.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu xây dựng quy trình thiết kế và công nghệ chế tạo bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới (Roller CAM)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TRƯỜNG GIANG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT - BÁNH VÍT KIỂU MỚI (ROLLER CAM) NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 S K C0 0 4 7 0 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TRƯỜNG GIANG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT - BÁNH VÍT KIỂU MỚI (ROLLER CAM) NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Hướng dẫn khoa học PGS.TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11/2015
TÓM TẮT Bộ truyền trục vít là một trong các bộ truyền được sử dụng rộng rãi trong các nền công nghiệp nói chung và ngành cơ khí nói riêng. Với những ưu điểm: kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn, hiệu suất cao và làm việc tin cậy. Theo thời gian, bộ truyền động trục vít đã có nhiều cải tiến và gần đây đã có các thành tựu với các bộ truyền trục vít lõm, bộ truyền trục vít - bánh vít CAM, với các ưu điểm như: kết cấu nhỏ gọn, khả năng mang tải cao, khe hở truyền động bé, làm việc êm, ít rung động, truyền động chính xác và độ tin cậy khi làm việc rất cao. Tuy nhiên, vì đây là các bộ truyền mới nên các tài liệu, lý thuyết về tính toán thiết kế chưa được công bố rộng rãi và chỉ xuất hiện dưới dạng các thông tin nghiên cứu, khảo sát trên các tạp chí chuyên ngành. Đó là lý do đề tài ―Nghiên cứu xây dựng quy trình thiết kế và công nghệ chế tạo bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới (Roller CAM)‖ đã được triển khai với các nội dung chính: - Tổng hợp, hệ thống và trình này phương pháp tính toán thiết kế các bộ truyền trục vít truyền thống. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới. - Đề xuất phương pháp tính toán thiết kế bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới. - Phương pháp thiết kế bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới trên phần mềm Creo 3.0 - Các bước triển khai gia công bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới trên máy CNC. Đề tài đã hoàn thành các nội dung kể trên và một ứng dụng cụ thể của bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới cho một hệ thống máy cũng được tính toán, thiết kế và trình bày trong luận văn. v
ABSTRACT Worm gear, one of the transmitters, is widely used in engineering industries, especially in the field of mechanical engineering because of its advantages such as compact size, high load capacity, high productivity and reliability. During the development stages, the worm gear has a lot of improvement with the recent accomplishments in the using of concave worm - worm gear CAM with its advantages, such as solid structures and high load capacity, a small gap among elements, ability to work smoothly, less vibration, high reliability and accurate transmission. Because this is the new transmitter, however, its documents and theoretical design calculations have not been publicized widely and only appeared in the form of research information and surveys on the professional journals. That is why the theme entitled "Researching and building the design process and manufacturing technology for a new-type worm gear (Roller CAM)" has been developed with the main content as following: - Integrating system and presenting the design-calculation methods of the traditional worm gear. - Researching on the theoretical basis of the new-type worm gear. - Proposing the methodology to design the new-type worm gear. - Proposing the design method of the new-type worm gear on the Creo 3.0 software. - Proposing procedures for machining the new-type worm gear on a CNC machine. The study has totally completed the main contents above and a specific application of the new-type worm gear for specific system is also calculated, designed and presented in the thesis. vi
MỤC LỤC Trang Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân ……………………………………………………………… i Lời cam đoan………………………………………………………………… iii Cảm tạ………………………………………………………………………... vi Tóm tắt……………………………………………………………………….. v Danh sách các chữ viết tắt…………………………………………………… xi Danh sách các hình…………………………………………………………... xii Danh sách các bảng………………………………………………………….. xvii CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU…………………………………………………… 1 1.1. Tính cấp thiết cùa đề tài……………………………………………….. 1 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài……………………………... 2 1.3. Mục tiêu của đề tài…………………………………………………….. 2 1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu…………………………………….. 2 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài……………………………………..... 2 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu…………………………………………………… 2 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………… 2 1.5.1. Cơ sở phương pháp luận…………………………………………......... 2 1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể………………………………….. 3 1.6. Kết cấu của luận văn………………………………………………....... 3 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN ……………………………………………... 4 2.1. Giới thiệu bộ truyền trục vít - bánh vít………………………………. 4 2.1.1. Công dụng…………………………………………………………….. 4 2.1.2. Phân loại……………………………………………………………..... 5 2.1.3. Ưu - nhược điểm……………………………………………………..... 9 vii
2.1.4. Phạm vi sử dụng……………………………………………………..... 9 2.2. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài………………………………….. 10 2.2.1. Các nghiên cứu trong nước…………………………………………..... 10 2.2.2. Các nghiên cứu ngoài nước…………………………………………… 12 2.3. Định hƣớng nghiên cứu........................................................................... 15 CHƢƠNG 3: BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT BÁNH VÍT TRUYỀN THỐNG……………………………………………………………………... 16 3.1. Các thông số cơ bản của bộ truyền trục vít – bánh vít……………… 16 3.1.1. Trục vít………………………………………………………............... 16 3.1.2. Bánh vít……………………………………………………………...... 18 3.2. Động học bộ truyền động trục vít - bánh vít ………………………… 19 3.2.1. Tỷ số truyền…………………………………………………………… 19 3.2.2. Vận tốc vòng……………………………………………………........... 19 3.2.3. Vận tốc trượt…………………………………………………….......... 19 3.2.4. Lực tác dụng.......................................................……………………… 20 3.3. Trình tự tính toán bộ truyền trục vít – bánh vít…………………....... 22 3.3.1. Thông số đầu vào………………………………………….................... 22 3.3.2. Các bước tính toán………………………………………….................. 22 3.4. Quy trình công nghệ gia công trục vít – bánh vít……………………. 36 3.4.1. Quy trình công nghệ chế tạo trục vít và bánh vít……………............... 36 3.4.2. Yêu cầu đối với các bản vẽ trục vít và bánh vít……………………...... 38 3.4.3. Thiết bị và đồ gá khi gia công trục vít và bánh vít …………………… 39 3.4.4. Các phương án cắt răng của trục vít và bánh vít ……………………... 40 3.5. Phƣơng pháp cắt răng trục vít và bánh vít ………………………….. 41 3.5.1. Cắt răng trục vít hình trụ ……………………………………………... 41 3.5.2. Cắt răng bánh vít ……………………………………………………... 46 3.5.3. Cắt răng trục vít lõm ………………………………………………….. 47 3.5.4. Cắt răng bánh vít lõm ………………………………………………… 48 viii
CHƢƠNG 4: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CAM………………………………. 50 4.1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống CAM …………………………………. 50 4.2. Cần……………………………………………….................................... 50 4.3. CAM.......................................................................................................... 53 4.4. Đƣờng cong cơ sở……………………………………………................. 54 4.5. Xác định kích thƣớc CAM…………………………………………...... 58 4.5.1. Góc áp lực……………………………………………………………... 59 4.5.2. Bán kính vòng chia…………………………………………………... 60 4.5.3. Bán kính cong………………………………………………………..... 60 4.5.4. Đường kính trục CAM…………………………………………............ 62 4.6. Các bƣớc thiết kế hệ thống CAM……………………………………... 62 CHƢƠNG 5: BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT - BÁNH VÍT KIỂU ROLLER CAM................................................................................................................. 65 5.1. Nguyên lý của bộ truyền………………………………………............. 65 5.2. Đặc điểm và ứng dụng…………………………………………………. 65 5.2.1. Đặc điểm……………………………………………………………..... 65 5.2.2. Ứng dụng……………………………………………………………… 66 5.3. Phân loại……………………………………………………………....... 66 5.3.1. CAM đơn dừng và CAM đa dừng ..............................………………... 66 5.3.2. CAM chia độ đặc biệt…………………………………………………. 67 5.4. Thông số thiết kế cơ bản của bộ truyền………………………………. 68 5.4.1. Số khoảng chia và góc chia độ………………………………………... 68 5.4.2. Số điểm dừng (Z)……………………………………………………… 69 5.4.3. Góc chia độ tổng (θt)…………………………………………….......... 70 5.4.4. Chu kỳ thời gian…………………………………………………......... 70 5.4.5. Xây dựng biểu đồ thời gian và xác định vị trí của rãnh then ………..... 71 5.4.6. Đường cong CAM…………………………………………………...... 72 5.5. Xác định phƣơng pháp xây dựng bề mặt CAM…………………........ 81 5.5.1. Bề mặt hình học của CAM Globoidal……………………………........ 81 ix
5.5.2. Xây dựng công thức toán học cho bề mặt biên dạng CAM…………... 82 5.6. Phƣơng pháp thiết kế trục vít - bánh vít kiểu Roller CAM................. 87 5.6.1. Xác định các thông số hoạt động của bộ truyền..................................... 88 5.6.2. Tính toán thông số của bộ truyền........................................................... 88 5.6.3. Xây dựng phương pháp giải phương trình đường cong......................... 94 5.6.3.1. Lựa chọn phương pháp........................................................................ 94 5.6.3.2. Tính toán khoảng đường cong dưới dạng tham số.............................. 95 5.6.3.3. Mô hình hóa tham số đường cong trên Creo Parametric..................... 99 CHƢƠNG 6: ỨNG DỤNG THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT - BÁNH VÍT KIỂU ROLLER CAM CHO MÁY ĐÓNG GÓI.......... 105 6.1. Thông số thiết kế...............................…………………………………... 105 6.2. Tính toán các thông số của bộ truyền……………………………….... 106 6.3. Mô hình hóa tham số đƣờng cong……………...................................... 107 6.4. Quy trình công nghệ gia công CAM...................................................... 122 6.4.1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết.............................................. 122 6.4.2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu.................................................. 123 6.4.3. Lập thứ tự các nguyên công................................................................... 124 6.4.3.1. Phân tích chọn chuẩn và chọn nguyên công........................................ 124 6.4.3.2. Thiết kế nguyên công.......................................................................... 124 CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………... 137 7.1. Kết luận………………………………………………………………… 137 7.2. Kiến nghị……………………………………………………………….. 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 138 PHỤ LỤC........................................................................................................ 143 x
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Giải thích nghĩa Tên tiếng việt MS - Modified Sine Curve - Đường cong hình sin biến đổi MCV - Modified Constant Velocity - Đường cong vận tốc biến đổi liên Curve tục MT - Modified Trapezoid Curve - Đường cong hình thang biến đổi TR - Trapecloid Curve - Đường cong hình thang xi
DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1. Bộ truyền trục vít………………………………………………....... 4 Hình 2.2. Truyền động vít - đai ốc……………………………………………. 4 Hình 2.3. Phân loại theo hình dạng mặt chia của trục vít…………………….. 5 Hình 2.4. Trục vít Acsimet……………………………………………………. 6 Hình 2.5. Trục vít Convolute…………………………………………………. 6 Hình 2.6. Trục vít trụ thân khai……………………………………………….. 7 Hình 2.7. Trục vít trụ được tạo hình bằng mặt côn…………………………… 7 Hình 2.8. Trục vít được tạo hình bằng mặt CAM…………………………...... 8 Hình 2.9. Phân loại theo mối ren....................................................................... 8 Hình 2.10. Gia công bánh vít - trục vít trên máy CNC………………….......... 11 Hình 2.11. CAM Globoidal................................................................................ 13 Hình 2.12. Bộ truyền CAM chia độ Globoidal.................................................. 13 Hình 2.13. Thông số hình học của CAM Globoidal.......................................... 14 Hình 3.1. Thông số hình học trục vít................................................................. 16 Hình 3.2. Phương chiều vận tốc trượt vs............................................................ 20 Hình 3.3. Lực tác dụng trong bộ truyền trục vít - bánh vít................................ 21 Hình 3.4. Thông số đầu vào trục vít - bánh vít.................................................. 22 Hình 3.5. Sơ đồ tính toán thiết kế trục vít - bánh vít.......................................... 35 Hình 3.6. Bản vẽ trục vít lõm............................................................................. 38 Hình 3.7. Bản vẽ bánh vít lõm........................................................................... 38 Hình 3.8. Sơ đồ gá đặt bánh vít khi cắt răng...................................................... 39 Hình 3.9. Sơ đồ gá đặt trục vít khi cắt tinh răng................................................ 40 Hình 3.10. Sơ đồ gá dao khi tiện trục vít........................................................... 42 Hình 3.11. Sơ đồ gá dao một phía khi cắt răng trục vít..................................... 42 Hình 3.12. Sơ đồ gá dao hai phía khi cắt răng trục vít....................................... 42 xii
Hình 3.13. Sơ đồ gá dao phay đĩa khi cắt răng trục vít...................................... 42 Hình 3.14. Sơ đồ xoáy răng trục vít................................................................... 43 Hình 3.15. Sơ đồ cán trục vít............................................................................. 44 Hình 3.16. Sơ đồ mài trục vít bằng đá mài dạng đĩa.......................................... 45 Hình 3.17. Sơ đồ mài trục vít bằng đá mài côn dạng chậu................................ 45 Hình 3.18. Sơ đồ mài trục vít kiểu chốt............................................................. 46 Hình 3.19. Các phương pháp cắt răng bánh vít.................................................. 47 Hình 3.20. Sơ đồ cắt răng trục vít lõm bằng đầu dao......................................... 48 Hình 3.21. Sơ đồ cắt răng bánh vít bằng dao phay quay................................... 49 Hình 3.22. Sơ đồ cà bánh vít lõm....................................................................... 49 Hình 4.1. Hệ thống CAM................................................................................... 50 Hình 4.2. Quy luật chuyển động của cần........................................................... 51 Hình 4.3. Hình dạng cần.................................................................................... 52 Hình 4.4. Các dạng chuyển động của cần.......................................................... 52 Hình 4.5. Vị trí cần............................................................................................. 52 Hình 4.6. Dạng chuyển động của CAM............................................................. 53 Hình 4.6. Hình dạng CAM................................................................................. 54 Hình 4.8. Đường cong vận tốc không đổi.......................................................... 55 Hình 4.9. Đường cong gia tốc không đổi........................................................... 56 Hình 4.10. Đồ thị chuyển vị của đường cong gia tốc không đổi…………....... 56 Hình 4.11. Đường cong điều hòa....................................................................... 57 Hình 4.12. Đồ thị chuyển vị của đường cong điều hòa...................................... 57 Hình 4.13. Đường cong Cycloit......................................................................... 58 Hình 4.14. Đồ thị chuyển vị của đường cong Cycloit....................................... 58 Hình 4.15. Góc áp lực và lực đẩy ngang............................................................ 59 Hình 4.16. Góc áp lực........................................................................................ 59 Hình 4.17. Bán kính cong.................................................................................. 60 Hình 4.18. Tính toán cho bán kính cong............................................................ 61 Hình 4.19. Xác định lực..................................................................................... 64 xiii
Hình 5.1. Bộ truyền Roller CAM……………………………………………... 65 Hình 5.2. Vòng chia độ CAM đơn dừng và đa dừng…………………………. 67 Hình 5.3. Góc chia độ không bằng nhau……………………………………… 67 Hình 5.4. Bộ chỉ số chia không đều nhau…………………………………….. 68 Hình 5.5. Khoảng chia (Góc chia θh)……………………………………….... 69 Hình 5.6. Số điểm dừng………………………………………………………. 70 Hình 5.7. Hướng xoắn của CAM……………………………………………... 71 Hình 5.8. Vị trí rãnh then trên trục và góc chia độ (θh)……………………….. 72 Hình 5.9. Biểu đồ thời gian và góc chia độ (θh)……………………………..... 72 Hình 5.10. Biểu đồ S, A, V, J của đường cong hình sin biến đổi...…………... 74 Hình 5.11. Biểu đồ S, A, V, J của đường cong vận tốc biến đổi liên tục.......... 75 Hình 5.12. Biểu đồ S, A, V, J của đường cong hình thang biến đổi...………... 77 Hình 5.13. Biểu đồ S, A, V, J của đường cong hình thang…………………… 79 Hình 5.14. Đường cong xây dựng bề mặt CAM……………………………… 81 Hình 5.15. Hệ tọa độ cho cơ cấu CAM……………………………………….. 82 Hình 5.16. CAM Globoidal indexing…………………………………………. 83 Hình 5.17. Hệ tọa độ của Roller CAM……………………………………….. 84 Hình 5.18. Hướng quay của CAM……………………………………………. 86 Hình 5.19. Xác định góc quay của CAM và cần……………………………… 87 Hình 5.20. Thông số cơ bản của bộ truyền…………………………………… 87 Hình 5.21. CAM đơn dừng với 1 và 2 đường dẫn……………………………. 89 Hình 5.22. Đường cong hình sin biến đổi…………………………………….. 90 Hình 5.23. Sơ đồ giải thuật thiết kế các thông số cơ bản của bộ truyền trục vít - bánh vít CAM………………………………………………………………... 93 Hình 5.24. Các đường cong 1L, 2L, 2R, 3R và đường cong dừng của bộ truyền trục vít – bánh vít CAM........................................................................... 95 Hình 5.25. Giao diện PTC Creo Parametric 3.0………………………………. 99 Hình 5.26. Hộp thoại New……………………………………………………. 100 Hình 5.27. Hộp thoại New File Options……………………………………… 100 xiv
Hình 5.28. Giao diện PTC Creo Parametric 3.0 sau thiết lập………………… 101 Hình 5.29. Lựa chọn cách nhập đường cong…………………………………. 101 Hình 5.30. Lựa chọn gốc tọa độ………………………………………………. 101 Hình 5.31. Hộp thoại Equation……………………………………………….. 102 Hình 5.32. Lệnh Boundary Blend…………………………………………….. 102 Hình 5.33. Merge surface……………………………………………………... 103 Hình 5.34. Lệnh Solidify……………………………………………………… 103 Hình 5.35. Sơ đồ giải thuật trên mô hình hóa đường cong CAM trên phần mềm Creo Parametric 3.0……………………………………………………... 104 Hình 6.1. Thông số cơ bản……………………………………………………. 105 Hình 6.2. Khởi động chương trình PTC Creo Parametric 3.0………………... 108 Hình 6.3. Giao diện PTC Creo Parametric 3.0 sau thiết lập………………….. 108 Hình 6.4. Hộp thoại Equation………………………………………………… 108 Hình 6.5. Đường cong CAM đầu tiên cho khoảng thứ nhất………………….. 109 Hình 6.6. Tập hợp đường cong CAM trong đoạn thứ nhất………………….... 109 Hình 6.7. Tập hợp đường cong CAM trong đoạn thứ hai…………………….. 110 Hình 6.8. Tập hợp đường cong CAM trong đoạn thứ ba……………………... 110 Hình 6.9. Lệnh Group………………………………………………………… 111 Hình 6.10. Đường cong 2L…………………………………………………… 111 Hình 6.11. Đường cong 2R…………………………………………………… 112 Hình 6.12. Đường cong 3R…………………………………………………… 112 Hình 6.13. Đường cong dừng trái (SL)……………………………………….. 113 Hình 6.14. Đường cong dừng phải (SR)……………………………………… 113 Hình 6.15. Đường cong CAM hoàn thiện…………………………………….. 114 Hình 6.16. Lệnh Boundary Blend…………………………………………….. 114 Hình 6.17. Boundary Blend các mặt còn lại………………………………….. 115 Hình 6.18. Merge surface……………………………………………………... 115 Hình 6.19. Merge surface hoàn chỉnh………………………………………… 116 Hình 6.20. Lệnh Solidify……………………………………………………… 116 xv
Hình 6.21. Sau khi Solidify…………………………………………………… 117 Hình 6.22. Biên dạng phác thảo………………………………………………. 117 Hình 6.23. Biên dạng 3D của CAM…………………………………………... 118 Hình 6.24. Tạo bản vẽ lắp…………………………………………………….. 118 Hình 6.25. Lựa chọn gốc tạo độ………………………………………………. 119 Hình 6.26. Lựa chọn chi tiết số 2……………………………………………... 119 Hình 6.27. Sau khi đặt trùng hệ tọa độ………………………………………... 120 Hình 6.28. Component Operations…………………………………………… 120 Hình 6.29. Merge……………………………………………………………... 121 Hình 6.30. Kết quả cộng khối………………………………………………… 121 Hình 6.31. Extrude hai phía…………………………………………………... 122 Hình 6.32. Biên dạng CAM hoàn chỉnh………………………………………. 122 Hình 6.33. Định vi nguyên công 1..................................................................... 124 Hình 6.34. Định vị nguyên công 2..................................................................... 125 Hình 6.35. Định vị nguyên công 3..................................................................... 126 Hình 6.36. Định vị nguyên công 4..................................................................... 126 Hình 6.37. Định vị nguyên công 5..................................................................... 126 Hình 6.38. Đồ gá nguyên công 5....................................................................... 128 Hình 6.39. Chọn gốc phôi................................................................................. 128 Hình 6.40. Chọn phương gia công..................................................................... 129 Hình 6.41. Chọn máy gia công.......................................................................... 129 Hình 6.42. Dao phay rãnh số 1........................................................................... 129 Hình 6.43. Thiết lập thông số cho dao số 1........................................................ 130 Hình 6.44. Dao phay cầu số 2............................................................................ 130 Hình 6.45. Thiết lập thông số cho dao số 2........................................................ 131 Hình 6.46. Khai báo mặt gia công..................................................................... 131 Hình 6.47. Thiết lập chiều sâu cắt...................................................................... 132 Hình 6.48. Chọn chương trình gia công............................................................. 132 Hình 6.49. Mã lệnh G - Code trên phần mềm................................................... 133 xvi
Hình 6.50. Quỹ đạo chuyển động...................................................................... 131 Hình 6.51. Hình ảnh bắt đầu gia công............................................................... 132 Hình 6.52. Hình ảnh kết thúc gia công............................................................. 134 Hình 6.53. Sản phẩm sau chạy dao.................................................................... 134 Hình 6.54. Công nghệ quét 3D.......................................................................... 136 xvii
DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1. Cấp chính xác bộ truyền trục vít phụ thuộc vào vận tốc trượt vs......... 20 Bảng 3.2. Cấp chính xác cho bộ truyền trục vít - bánh vít................................... 23 Bảng 3.3. Bảng đặc tính vật liệu sử dụng trong chế tạo bánh vít......................... 24 Bảng 3.4. Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh vít bằng đồng thanh không thiếc và gang......................................................................................................... 24 Bảng 3.5. Hệ số tương đương cho các điều kiện tải đặc trưng của bánh vít........ 26 Bảng 3.6. Hệ số hao mòn vật liệu tính đến Cv..................................................... 26 Bảng 3.7. Trị số tiêu chuẩn của aw....................................................................... 28 Bảng 3.8. Giá trị tiêu chuẩn của q........................................................................ 29 Bảng 3.9. Giá trị tiêu chuẩn của m....................................................................... 29 Bảng 3.10. Hệ số ảnh hưởng X trong chế độ chạy rà........................................... 31 Bảng 3.11. Trị số của hệ số tải trọng động KHv.................................................... 31 Bảng 3.12. Hệ số biến dạng của trục vít θ............................................................ 31 Bảng 3.13. Trị số dạng răng YF............................................................................ 33 Bảng 3.14. Chiều dài phần cắt ren của trục vít..................................................... 34 Bảng 3.15. Các phương án cắt răng trục vít và bánh vít...................................... 41 Bảng 3.16. Lượng dư mài trục vít hình trụ (lượng dư một phía)......................... 46 Bảng 5.1. Đặc tính đường cong CAM.................................................................. 80 xviii
Chƣơng 1 MỞ ĐẦU Bộ truyền trục vít là một trong các bộ truyền được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị công nghiệp nói chung và ngành cơ khí nói riêng. Với những ưu điểm: kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn, hiệu suất cao và làm việc tin cậy. Theo thời gian, bộ truyền động trục vít đã có nhiều cải tiến và gần đây đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể với các bộ truyền như bộ truyền trục bánh vít lõm, bộ truyền trục vít - bánh vít CAM nhờ những ưu điểm nổi bật như: - Cấu trúc vững chắc và khả năng mang tải cao. - Khe hở giữa giữa các cơ cấu thành phần bé. - Khả năng làm việc êm, ít rung động. - Độ tin cậy khi làm việc rất cao. - Có khả năng truyền động rất chính xác. Nhờ vậy mà bộ truyền trục vít, bánh vít CAM được ứng dụng rất nhiều trong các loại máy, thiết bị công nghiệp, các cơ cấu phân độ gián đoạn, băng tải gián đoạn, dây truyền lắp ráp tự động cũng như trong các máy CNC hiện nay. 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Do đây là các bộ truyền mới nên các tài liệu, lý thuyết về tính toán thiết kế chưa được công bố rộng rãi và chỉ xuất hiện dưới dạng các thông tin nghiên cứu, khảo sát trên các tạp chí chuyên ngành. Đó là lý do đề tài ―Nghiên cứu xây dựng quy trình thiết kế và công nghệ chế tạo bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới (Roller CAM)‖ đã được triển khai với các nội dung chính: - Tổng hợp, hệ thống và trình này phương pháp tính toán thiết kế các bộ truyền trục vít truyền thống. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới. - Đề xuất phương pháp tính toán thiết kế bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới. 1
- Phương pháp thiết kế bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới trên phần mềm Creo 3.0 - Các bước triển khai gia công bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu mới trên máy CNC. 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Đề xuất được phương pháp tính toán thiết kế cơ cấu CAM. - Xây dựng hệ thống công thức, bảng biểu phục vụ việc tính toán thiết kế. - Đề xuất được quy trình công nghệ chế tạo CAM. 1.3. Mục tiêu của đề tài - Xây dựng phương pháp và hệ thống công thức để tính toán thiết kế cơ cấu CAM Globoidal. Trên cơ sở đó đề xuất công nghệ gia công chế tạo CAM trên máy điều khiển số. 1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài - Bộ truyền trục vít bánh vít truyền thống. - Bộ truyền trục vít bánh vít CAM. 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu - Bộ truyền trục vít bánh vít truyền thống. - Bộ truyền kiểu Roller CAM: + Globoidal CAM. + Đặc tính hình học, cấu tạo, ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng. + Thông số tính toán thiết kế. + Phương pháp gia công trên máy điều khiển số. 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.1. Cơ sở phƣơng pháp luận - Nghiên cứu, phân tích tổng hợp lý thuyết, nguyên lý từ đó đưa ra yêu cầu thiết kế. 1.5.2. Phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể 2
- Tổng hợp các tài liệu sách, tạp chí trong và ngoài nước, bài báo khoa học và trên internet để làm phương pháp nghiên cứu cụ thể. 1.6. Kết cấu của luận văn Kết cấu luận văn tốt nghiệp gồm 7 chương: Chƣơng 1: Mở đầu Trình bày tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu của đề tài. Chƣơng 2: Tổng quan Trình bày về bộ truyền trục vít - bánh vít, các nghiên cứu liên quan đến bộ truyền trục vít - bánh vít và định hướng nghiên cứu của đề tài. Chƣơng 3: Bộ truyền trục vít bánh vít truyền thống Trình bày lý thuyết, trình tự tính toán thiết kế và quy trình công nghệ gia công bộ truyền trục vít - bánh vít truyền thống. Chƣơng 4: Cơ sở lý thuyết CAM Trình bày lý thuyết về hệ thống CAM, cấu trúc, phân loại cam và cần, các đường cong cơ sở và các bước tính toán thiết kế hệ thống CAM Chƣơng 5: Bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu Roller CAM Trình bày về bộ truyền trục vít bánh vít kiểu mới: Nguyên lý, đặc điểm, ứng dụng, thông số thiết kế cơ bản và phương pháp xây dựng xây dựng bề mặt CAM trên phần mềm Creo Parametric Chƣơng 6: Ứng dụng thiết kế bộ truyền động trục vít - bánh vít kiểu Roller CAM cho máy đóng gói Trình bày quy trình tính toán thiết kế và công nghệ chế tạo bộ truyền trục vít bánh vít kiểu Roller CAM, ứng dụng trong máy đóng gói. Chƣơng 7: Kết luận và kiến nghị Trình bày kết luận, kiến nghị và đề xuất hướng phát triển của đề tài. 3
Chƣơng 2 TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu bộ truyền trục vít – bánh vít 2.1.1. Công dụng Bộ truyền trục vít – bánh vít gọi tắt là bộ truyền trục vít, được xếp vào loại truyền động răng – vít, kết hợp giữa bộ truyền bánh răng và vít. Bộ truyền trục vít dùng để truyền chuyển động và công suất cho hai trục chéo nhau. Thông thường góc giữa hai trục là 90o. Hình 2.1. Bộ truyền trục vít [3] Trong truyền động vít – đai ốc (hình 2.1a), khi vít quay và cố định chiều dọc trục thì đai ốc chuyển động tịnh tiến, trong bộ truyền trục vít (hình 2.1b) thì bánh vít xem như đai ốc chuyển động quay. Hình 2.2. Truyền động vít - đai ốc [3] 4