Nghiên cứu điều chỉnh chế độ cắt hợp lý để nâng cao tuổi bền dụng cụ gia công bánh răng

- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI.
- HOÀNG MINH CHÂU NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ CẮT HỢP LÝ ĐỂ NÂNG CAO TUỔI BỀN DỤNG GIA CÔNG BÁNH RĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1.GS.TSKH.
- BÀNH TIẾN LONG Hà Nội – Năm 2011 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 1LỜI CẢM ƠN Sau hai năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo GS.TSKH.
- Bành Tiến Long cùng toàn thể các Thầy, Cô trong Bộ môn Gia công Vật liệu và Dụng cụ công nghiệp – Viện cơ khí- Trường Đại học Bách khoa Hà nội.
- Nhân dịp hoàn thành luận văn cao học Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, cô giáo trong Bộ môn, Viện và Trường Đại học Bách khoa Hà nội đã tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em hoàn thành khóa học.
- Ngày … tháng 10 năm 2011 Tác giả Hoàng Minh Châu Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 2LỜI CAM ĐOAN Luận văn Thạc sĩ “Nghiên cứu điều chỉnh chế độ cắt hợp lý để nâng cao tuổi bền dụng cụ gia công bánh răng ” Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long.
- Học viên thực hiện: Hoàng Minh Châu Chuyên ngành: Chế tạo máy Khoá học Viện Cơ khí - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
- Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, không nhờ, thuê, mua hay dowload Luận văn của người khác.
- Kết quả nghiên cứu trong Luận văn hoàn toàn trung thực và chưa được công bố trong công trình nghiên cứu nào.
- Ngày 26 tháng 11 năm 2011 Học viên Hoàng Minh Châu Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 3MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.
- 8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨUTẠO HÌNH BÁNH RĂNG CÔN XOẮNTRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM.
- 11 1 1 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH.
- 11 1.1.1 Phương pháp giải tích.
- 11 1.1.2 Phương pháp tính toán bộ truyền gần đúng.
- 17 1.2 LĨNH VỰC NGHIÊN CÚU VÀ SẢN XUẤT BÁNH RĂNG CÔN XOẮN Ở VIỆT NAM.
- 21 CHƯƠNG 2: TẠO HÌNH BỀ MẶT BÁNH RĂNG CÔN XOẮN HỆ GLEASON.
- 23 2.1 NGUYÊN LÝ TẠO HÌNH BÁNH RĂNG CÔN XOẮN.
- 23 2.1.1 Nguyên lý chế tạo bánh răng Gleason.
- 23 2.1.2 Nguyên lý chế tạo bánh răng Klingelnberg.
- 24 2.1.3 Nguyên lý chế tạo bánh răng Oerlicon.
- 26 2.1.4 Các phương pháp cắt.
- 28 2.2 PHƯƠNG TRÌNH MẶT HÔNG RĂNG.
- 29 2.2.1 Phương trình viết dưới dạng giải tích.
- 29 2.2.2 Ứng dụng ten xơ quay viết phương trình mặt hông bánh răng côn xoắn hệ Gleason.
- 32 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 42.3 LẬP TRÌNH TÍNH TOÁN TỌA ĐỘ GIAO ĐIỂM CÁC ĐƯỜNG CONG THÔNG SỐ VÀ MÔ PHỎNG MẶT HÔNG RĂNG.
- 45 CHƯƠNG 3 :NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÁNH RĂNG CÔN RĂNG XOẮN HỆ GLEASON TRÊN MÁY PHAY CNC.
- 46 3.1 THIẾT LẬP LƯỚI ĐIỂM CỦA MẶT HÔNG RĂNG.
- 46 3.2 GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC.
- 52 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 5CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN 2f,,upookozAAAϕϕ - Ten xơ quay quanh trục of, ok,oz Atb - Diện tích cắt trung bình a - Hệ số không đều của lực cắt trên mặt hông răng B - Chiều rộng vành răng.
- ,,ctyxVS pccc - Hệ số thực nghiệm xét đến ảnh hởng của tốc độ cắt và lượng chạy dao thời gian, vật liệu gia công D - Đường kính đầu dao d1, d2, d3, d4 - Đường kính đỉnh trong, ngoài, đường kính chân trong, chân ngoài bánh răng (cùng ký hiệu với đờng kính chia .
- trong tính toán sai số xích động.
- e - Độ đảo hướng kính ed - Véc tơ pháp tuyến etr - Độ đảo hướng trục E - Mô đun đàn hồi (cùng ký hiệu với hệ số sử dụng máy) H - Chiều cao toàn phần răng ở đường kính ngoài bánh răng HB, HRC.
- K - Hệ số đặc tính K - Véc tơ biểu diễn phương trình mặt hông răng fc, fch - Hệ số chiều cao đỉnh răng, chiều cao chân răng Lmax - Chiều dài đường cắt lớn nhất Lc - Chiều dài côn chia Ld - Chiều dài côn đỉnh bánh răng Ldt - chiều dài tenzo Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 6m,md - Mô đun, mô đun mặt đầu ntd - Tốc độ đầu dao P - Số đường cắt cần thiết để cắt hết một rãnh răng Pbv - Lực tác dụng lên bánh vít Rbv - Bán kính bánh vít S - Tổng chiều dài đường cắt St - Lượng chạy dao thời gian, tổng diện tích xung trong chu kỳ gia công Std Tiết diện phần tử đàn hồi tz - Thời gian gia công một răng u1,u2 - Thông số bề mặt bánh răng côn xoắn - Tốc độ cắt gọt Vr, V2 - Thể tích vật liệu còn lại của rãnh răng V - Véc tơ từ gốc đến đỉnh côn sinh Zl , Z2 - Số răng của các bánh răng Zd - Số răng bánh dẹt sinh α - Góc ăn khớp αi, αe - Góc profin lỡi cắt trong và lỡi cắt ngoài của pitofin β - Góc xoắn ε - Hệ số biến dạng ε R - Biến dạng của lá điện trở γ - Hệ số Poisson γC - Góc chân răng ∆ d - Hệ số góc đỉnh răng ∆anx - Sai số góc áp lực tại điểm x ∆β - Sai số góc xoắn Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 7∆l - Chiều dài phần răng ∆tΣ - Sai số tích lũy bước vòng ϕ - Góc côn chia của bánh răng côn xoắn.
- ϕc - Góc côn chân bánh răng ∆ϕ - Sai số góc quay trên trục bị động ∆f - Sai số profin răng ∆a - Sai số nhóm truyền động η - véc tơ từ đỉnh côn sinh đến điểm chọn trên lưỡi cắt Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 8MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Bánh răng côn xoắn ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế, trong công nghiệp sản xuất ôtô, thiết bị mỏ, đầu máy xe lửa, thiết bị quân sự, hàng không v.v .
- Do tính ưu việt của bộ truyền mà người ta đang có xu hướng thay thế các bánh răng côn răng thẳng bằng các bánh răng côn xoắn trong các cơ cấu truyền động, vì vậy thị trường của nó có tiềm năng to lớn và càng được mở rộng khi sản xuất ôtô ra đời và đòi hỏi nhanh chóng nội địa hóa nền công nghiệp sản xuất ô tô.
- Song công nghiệp sản xuất bánh răng côn xoắn của nứơc ta hiện nay ở dạng sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ loại bánh răng côn xoắn hệ Gleason trên các máy công cụ chuyên dùng với công nghệ sản xuất chưa hoàn chỉnh, độ chính xác thấp, không đáp ứng được nhu cầu của sản xuất.
- Vì vậy cần thiết phải nghiên cứu đầu tư pháp triển công nghiệp cơ khí chế tạo bánh răng côn xoăn.
- Do đó " Việc nghiên cứu quá trình tạo hình bánh răng côn xoắn và chế tạo bánh răng côn xoắn trên máy phay CNC” hết sức cấp bách để làm cơ sở khoa học cho quá trình triển khai công nghệ sản xuất nhằm nâng cao độ chính xác truyền dẫn, sức bền, tuổi thọ, năng suất, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thực tế sản xuất sản phẩm này.
- Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu quá trình tạo hình bánh răng côn xoắn và phương pháp chế tạo bánh răng côn xoắn trên máy phay CNC với các nội dung.
- Xây dựng phương trình mặt hông răng côn răng xoắn hệ Gleason dựa trên nguyên lý tạo hình bánh răng côn xoắn từ đó xác định lưới điểm bề mặt hông răng.
- Thiết kế, chế tạo bánh răng côn xoắn hệ Gleason trên máy phay CNC, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 9xử lý số liệu, đánh giá sai số gia công v v.
- Quy luật ảnh hưởng của các thông số vận tốc cắt Vc, lượng chạy dao thời gian St tới lực cắt từ đó tìm vết tiếp xúc tối ưu của cặp bánh răng với lực cắt và chế độ cắt tương ứng..
- Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp giải tích, phương pháp tính toán gần đúng bộ truyền bánh răng côn xoắn, lý thuyết cắt gọt, lý thuyết ten xơ quay, lý thuyết tiếp xúc HERTZ và công cụ tin học để nghiên cứu quá trình tạo hình bánh răng côn xoắn.
- Những đóng góp mới của đề tài về lý thuyết - Xây dựng thuật toán mô phỏng mặt hông bánh răng côn xoắn theo phương trình ten xơ Thực nghiệm Thiết kế và chế tạo thành công mặt hông của bánh răng côn xoắn trên máy phay CNC.
- Kết quả này là một trong những đóng góp mới của đề tài trong lĩnh vực nghiên cứu chế tạo bánh răng côn xoắn.
- Ý nghĩa thực tiễn Kết quả của đề tài được sử dụng trong công nghệ gia công bánh răng côn xoắn hệ Gleason.
- Nó giúp cho các nhà công nghệ có thêm sự lựa chọn khi gia công bánh răng côn xoắn hệ Gleason đảm bảo chất lượng thông số đặc trưng của bề mặt hông răng.
- Kết quả nghiên cứu và thiết bị thí nghiệm là ph-ương tiện tốt hỗ trợ cho công tác đào tạo Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 10Cấu trúc đề tài Đề tài gồm : mở đầu , 3 chương và kết luận chung.
- Mở đầu trình bày tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu nhiệm vụ của đề tài .
- Chương 1 : Tổng quan về các công trình nghiên cứu tạo hình bánh răng côn xoắn trên thế giới và ở Việt nam Chương 2 : Tạo hình bề mặt bánh răng côn xoắn hệ Gleason.
- Chương 3 : Chế tạo bánh răng côn răng xoắn trên máy phay CNC.
- Kết luận trình bày các kết quả chính của đề tài.
- Giới hạn của đề tài 1 Chỉ nghiên cứu cho loại bánh răng côn xoắn hệ Gleason.
- Hướng phát triển của đề tài 1 Trên cơ sở phương pháp nghiên cứu bánh răng côn xoắn hệ Gleason, phát triển nghiên cứu cho dạng răng khác như Klingelnberg, Oerlicon.
- Đồng thời các số liệu sẽ là cơ sở để tiếp tục nghiên cứu sâu về động lực học và chất lựơng máy gia công bánh răng côn xoắn.
- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 11CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨUTẠO HÌNH BÁNH RĂNG CÔN XOẮNTRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM Chương này trình bày tổng quan quá trình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt nam về thiết kế, tính toán hiệu chỉnh máy để gia công bánh răng côn xoắn.
- Các phương pháp nghiên cứu quá trình tạo hình mặt hông răng.
- Đó là cơ sở để nghiên cứu ảnh hửơng của quá trình động lực học cắt (bao gồm cả các thông số công nghệ) và các yếu tố ảnh hưởng khác tới quá trình tạo hình bề mặt.
- 1 1 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH BÁNH RĂNG CÔN XOẮN.
- Nhiều công trình nghiên cứu quá trình tạo hình mặt hông răng bánh răng côn xoắn đã công bố cho thấy các tác giả đã sử dụng hai phương pháp chủ yếu để nghiên cứu đó là phương pháp giải tích, phương pháp tính toán bộ truyền gần đúng.
- 1.1.1 Phương pháp giải tích Công trình nghiên cứu [29] là các công trình nghiên cứu cơ bản đầu tiên về lý thuyết.ăn khớp không gian.
- Tác giả [29] trình bày lý thuyết chung tạo ra mặt hông của bánh răng ăn khớp không gian đối tiếp bằng phương pháp bao hình.
- Theo phương pháp này hai mặt răng được hình thành sẽ có tiếp xúc nhau theo đường hoặc điểm.
- Tuy nhiên tác giả chỉ nghiên cứu ăn khớp không gian trong lĩnh vực hình học.
- Phương pháp hình học có nhiều hạn chế trong quá trình nghiên cứu lý thuyết tạo hình vì vậy X.И.Γохман [9 ,10.
- [11 ] đã đưa ra lý thuyết ăn khớp giải tích để nghiên cứu quá trình hình thành mặt hông răng bánh răng côn xoắn bằng phương pháp bao hình.
- Theo lý thuyết ăn khớp giải tích thì bề mặt ăn khớp được xác định như là vị trí hình học của đường tiếp xúc bề mặt răng trong hệ tọa độ cố định.
- Tiếp theo là các công Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 12trình [12 ,13] đã ứng dụng phương pháp ăn khớp giải tích của X.И.Γохман tìm ra nhiều dạng ăn khớp không gian hiện đại có khả năng cắt chúng trong thực tế sản xuất.
- Phương pháp này còn được ứng dụng để tạo biên dạng dụng cụ cắt răng bằng phương pháp bao hình .
- Phương pháp X.И.Γохман tính toán ăn khớp không gian đơn giản hơn so với tính toán theo phương pháp hình học vi phân song vẫn còn phức tạp.
- Hàng loạt các nghiên cứu tiếp theo [8,22] đưa đến một phương pháp tính toán ăn khớp không gian đơn giản hơn, bát đầu từ lý thuyết ăn khớp không gian dưới đây : Tại điểm tiếp xúc với mặt hông răng, véc tơ vận tốc chuyển động tương đối cần phải nằm trong mặt phẳng tiếp tuyến với bề mặt đối tiếp.
- Từ đó suy ra chuyển động tương đối của bề mặt hông răng với bề mặt đối tiếp chỉ có thể lăn, trượt trên nhau và véc tơ vận tốc chuyển động tương đối nằm trong mặt phẳng tiếp tuyến với bề mặt này.
- Phương pháp đó được gọi là phương pháp động học.
- Trong công trình của Bull Chung, Blau Tsay[26] ứng dụng tin học để nghiên cứu, tính toán, thiết kế và mô phỏng hình học mặt hông răng.
- Mặt hông răng được tác giả mô phỏng dưới dạng mô hình toán học.
- Trên cơ sở đó, tiến hành tính toán, thiết kế cặp bánh răng côn xoắn và vẽ bánh răng được thiết kế trên máy tính, đồng thời cho phép tính toán kích thước vị trì trung tiếp xúc, xử lý kết quả, đưa ra lời khuyên về các thông số điều chỉnh máy và dụng cụ để đạt được vùng tiếp xúc yêu cầu.
- Tính toán thiết kế, tính toán điều chỉnh máy để gia công bánh răng côn xoắn đòi hỏi độ chính xác cao và tốn nhiều thời gian.
- Vì vậy tin học ngày càng được ứng dụng rộng rãi để tinh toán thiết kế, khảo sát profin răng trong chu kỳ gia công bánh răng côn xoắn .
- Phát triển phương pháp giải tích khớp, công trình nghiên cứu của Φ.Л.Л.ИТВИН [17,18], chỉ ra rằng bề mặt hông răng ăn khớp không gian trong phương pháp giải tích được biểu diễn hợp lý nhất là viết dưới dạng Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 13phương trình thông số.Véc tơ bán kính của điểm trên mặt đang xét(hình1-1 ),xác định trong hệ tọa độ Đề Các có dạng sau : r = x(u,v) i+ y(u,v) j + z(u,v)k (1-1) ở dây u,v – là các thông số của phương trình bề mặt.
- Theo hình học vi phân hai thông số u, v được coi là độc lập khi thỏa mãn điều kiện : 0rrxuv.
- (1-2) Nếu một trong hai thông số không đổi, giả sử v = vi với vi = const, còn u biến đổi thì phương trình ( 1 - 1 ) đợc gọi là phương trình đường cong thông số u trên bề mặt đang xét.
- Ngược lại nếu cho u = uj với uj = const và thông số v biến đổi thì phương trình ( 1 - 1 ) lúc này là phương trình đường cong thông số v .
- Trong quá trình tạo hình, mặt hông răng bánh răng côn xoắn theo ph- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 14ương pháp bao hình, bề mặt sinh côn (bề mặt được sinh ra trong quá trình quay lưỡi cắt xung quanh trục dao) là bề mặt hai thông số u,ϑ.
- Nếu gắn hệ tọa độ Os vào mặt sinh (hình 1 -2a), phương trình mặt côn sinh có thể viết.
- u,ϑ - thông số xác định điểm thực N trên mặt sinh côn Để viết phương trình đường ăn khớp giữa mặt hông bánh dẹt sinh và bánh răng được cắt, ta gắn hệ tọa độ cố định Ou với bánh dẹt sinh (bánh dẹt sinh tưởng tượng) và hệ tọa độ động Od gắn liền với chuyển động của bánh dẹt sinh.
- Phương trình bề mặt côn sinh viết với hệ tọa độ cố định Ou : ..cos,.sin .sin.
- sin ,.sin .cos.
- Phương trình mặt côn sinh viết với hệ tọa độ động Ođ (hình 1 -2b) là Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Viện Đào tạo SĐH HV: Hoàng Minh Châu Lớp: CTM2009 15phương trình biểu diễn mặt hông răng bánh dẹt sinh : cos ,.sin .sin.
- sin( ),.sin .cos.
- Véc tơ pháp tuyến đơn vị mặt côn sinh trong hệ tọa độ Ođ được xác định theo phương trình : (sin ) cos sin.
- Giả thử cắt bánh răng ( 1 ) mặt sinh (F) quay xung quanh trục Xm và Za với vận tốc góc tương ứng Ω(F)) và Ω.l trục bánh răng 1 , Za và trục bánh dẹt sinh Xm chéo nhau vì vậy trong phương trình mặt hông răng có thêm hai thông số điều chỉnh ∆E1 và lượng dọc trục ∆L1 (hình l-3a).
- Sau khi biến đổi Φ.Л.Л.ИТВИН đưa ra phương trình đường ăn khớp của mặt (F) và mặt hông răng của bánh răng ( 1

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt