Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  ĐỖ THANH MAI NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC BIÊN DẠNG BÁNH RĂNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÙ SAI SỐ TRÊN MÁY CẮT DÂY DK7732 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy Mã số : Thái Nguyên, năm 2011 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên nghành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những kết quả có đƣợc trong luận văn là do bản thân tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè. Ngoài tài liệu tham khảo đã đƣợc liệt kê, các số liệu và kết quả thực nghiệm là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Thái Nguyên ,Ngày 20 tháng 10 năm 2011. Ngƣời thực hiện Đ Thanh Mai Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên nghành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 LỜI CẢM ƠN Cùng với xu thế phát triển của xã hội, các nghành khoa học kỹ thuật cũng có những bƣớc tiến vƣợt bậc. Đặc biệt là sản xuất cơ khí hiện đại đã dần dần thay thế sản xuất truyền thống , các sản phẩm cơ khí ngày càng đòi hỏi độ chính xác, độ tin cậy cao. Với mong muốn nâng cao độ chính xác của các sản phẩm gia công trên máy công cụ nói chung và máy cắ t dây nói riêng . Dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, tác giả đã thực hiện đề tài : “Nâng cao độ chính xác biên dạng bánh răng bằng phương pháp bù sai số trên máy cắt dây DK7732 ”. Trong thời gian thực hiện đề tài, tác giả đã nhận đƣợc sự quan tâm rất lớn của nhà trƣờng, các Khoa, các Phòng, Ban chức năng, các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp. Tác giả bày tỏ lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, Trƣờng Đại học Kỹ Thuật công nghiệp đã tận tình hƣớng dẫn trong quá trình thực hiện luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa sau đại học, các giáo viên giảng dạy và các đồng nghiệp. Tác giả chân thành cảm ơn Trung tâm thí nghiệm và các giáo viên thuộc trung tâm đã tạo điều kiện về thiết bị và giúp đỡ trong quá trình sử dụng thiết bị để thực hiện luận văn. Tác giả chân thành cảm ơn trƣờng Cao Đẳng Công Nghiệp Cẩ m Phả đã tạo mọi điều kiện về trang thiết bị thí nghiệm để thực hiện đề tài này. Mặc dù đã cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót. Tác giả mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo và các đồng nghiệp để Luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn ! Thái nguyên, Ngày 20 tháng 10 năm 2011. Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên nghành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 Tóm tắt luận văn Luận văn này đƣa ra một giải pháp nâng cao độ chính xác của bánh răng trụ răng thẳng khi gia công trên má y cắ t dây DK 7732 bằng phƣơng pháp bù sai số. Thiết kế thí nghiệm toàn phần theo phƣơng pháp bề mặt chỉ tiêu để tìm ra lƣợng bù tối ƣu sao cho giá trị sai số đạt đƣợc là hợp lý nhất. Nội dung chính của luận văn là phân tích những nguyên nhân gây ra sai số gia công và tìm cách khứ các sai số đó, tuy nhiên đó là một biện pháp hoàn chỉnh và tốn kém. Chính vì vậy tác giả đề xuất một phƣơng pháp hiệu quả, đơn giản hơn : Đó là kết hợp giữa phƣơng pháp lựa chọn chế độ cắt, tối ƣu (t i , t e ) và phƣơng pháp bù sai số tọa độ dịch chuyển (x, y) trong chƣơng trình NC. Các thí nghiệm đƣợc thiết kế theo phƣơng pháp bề mặt chỉ tiêu RSN và phần mềm Minitab. Qua quá trình thực nghiệm kết quả chính mà luận văn đạt đƣợc nhƣ sau :  Phân tích đánh giá các nguyên nhân gây sai số.  Thiết kế thí nghiệm bù sai số đơn giản và hiệu qủa .  Ứng dụng phần mềm thiết kế thí nghiệm có khả năng hội tụ nhanh hơn và độ chính xác cao hơn.  Đƣa ra khoảng lƣợng bù tối ƣu và sai số đạt đƣợc ở vùng tối ƣu đƣợc trình bày trong bảng dƣới đây.  Phân tích đánh giá các nguyên nhân gây ra sai số khi gia công bánh răng trụ răng thẳng trên máy cắt dây DK7732. Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên nghành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 Giá trị tối ưu (t i , t e ) để đạt được sai số bước răng nhỏ nhất. TT Giá trị ( t i ) Giá trị ( t e ) Giá trị sai s ố Bước răng 1 65.4246 3.4203 0.0105 2 63.394 3,3429 0.0188 3 68.8091 3.4861 0.0225 Giá trị lượng bù và sai số khoảng pháp tuyến chung trong miền tối ưu. TT Lượng bù X Lượng bù Y Giá trị sai s ố Khoảng pháp tuyến chung 1 0.0919 0.0447 0.0165 2 0.088 0.0374 0.029 3 0.0956 0.0513 0.0257 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên nghành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 MỤC LỤC Đề mục Nội dung Trang Phần mở đầu 13 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮ T DÂY 15 1.1 Tổng quan về gia công tia lửa điện. 15 1.1.1 Đặc điểm gia công tia lửa điện của máy cắt dây CNC. 15 1.1.2 Khả năng công nghệ của phƣơng pháp gia công tia lửa điện trên máy cắt dây CNC. 16 1.1.2.1 Các phƣơng pháp gia công tia lửa điện 16 1.1.2.2 Phƣơng pháp gia công xung định hình. 16 1.1.2.3 Phƣơng pháp gia công cắt dây bằng tia lửa điện. 16 1.1.2.4 Các phƣơng pháp khác. 17 1.1.3 Cơ sở công nghệ của quá trình gia công tia lửa điện. 18 1.2 Máy cắ t dây DK7732 24 1.2.1 Thông số kỹ thuật chính của máy cắt dây. 24 1.2.2 Đặc điểm của máy cắ t dây DK7732 25 1.3 Những xu hƣớng nghiên cứu gần đây về bù sai số cho máy CNC 26 CHƢƠNG II: PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SAI SỐ BÁNH RĂNG VÀ PHƢƠNG PHÁP KHẮC PHỤC SAI SỐ KHI GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG TRÊN MÁY CẮT DÂY DK7732 28 2.1 Các phƣơng pháp đánh giá sai số khi gia công bánh răng. 28 2.1.1. Phƣơng pháp kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp một bên 28 2.1.2 Phƣơng pháp kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp khít 34 2.1.3 Phƣơng pháp đo sai số tích luỹ bƣớc vòng 36 2.1.3.1 Đo theo sai lệch bƣớc góc 38 2.1.3.2 Đo theo sai số tích luỹ bƣớc sau nửa vòng quay của bánh răng 39 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên nghành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 2.1.3.3 Đo sai lệch bƣớc vòng trên vòng tròn đo 40 2.1.3.4 Đo sai lệch giới hạn bƣớc pháp cơ sở 41 2.1.3.5 . Đo sai lệch khoảng pháp tuyến chung 42 2.1.3.6 Đo độ đảo hƣớng tâm vành răng 44 2.1.3.7 Đo đƣờng kính vòng chia 45 2.1.3.8 Đo sai số prôfin răng 46 2.2 Phƣơng pháp khắc phục sai số khi gia công bánh răng trụ răng thẳng trên máy cắt dây DK7732. 48 2.2.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ chính xác gia công khi gia công trên máy cắt dây DK7732. 48 2.2.2 Phƣơng pháp khắc phục sai số. 52 2.3 Thiết kế thí nghiệm bù sai số. 52 2.3.1 Cơ sở tiến hành thí nghiệm: 52 2.3.2 Nội dung chính của phƣơng pháp bề mặt chỉ tiêu ( RSM) 53 2.3.3 Thiết kế hệ thống thí nghiệm. 54 2.3.3.1 Hệ thống thí nghiệm. 54 2.3.3.2 Thiết kế thí nghiệm 56 2.4 Kết luận chƣơng II 59 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 60 A KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC SAI SỐ BƢỚC RĂNG 60 3.1 Thí nghiệm sàng lọc:( sơ bộ) 60 3.2 Thí nghiệm xuống dốc 66 3.3 Thí nghiệm RSM 69 B KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC SAI SỐ KHOẢNG 77 3.1 Thí nghiệm sàng lọc. 77 3.2 Thí nghiệm xuống dốc 86 3.3 Thí nghiệm RSM 91 C Kết luận chƣơng III 101 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên nghành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 CHƢƠNG IV : KẾT LUẬN 103 PHỤ LỤC Phụ lục 1 : Chương trình NC bù sai số theo thí nghiệm sàng lọc ( 9 thí nghiệm) 105 Phụ lục 2 : Chương trình NC bù sai số theo thí nghiệm sàng lọc ( 10 thí nghiệm) 115 Phụ lục 3 : Chương trình NC bù sai số theo thí nghiệm sàng lọc ( 13 thí nghiệm) 126 TÀI LI ỆU THAM KH ẢO 140 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên nghành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 CÁC TỪ VIẾT TẮT CMC Coordinate Measuring Machine Máy đo toạ độ 3 chiều CAD Computer Aided Design Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAM Computer Aided Manufacturing Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính CNC Computer Numerical Control Điều khiển số bằng máy tính CCD Central composite design. Thí nghiệm toàn phần RSM Response Surface Methodology Phƣơng pháp bề mặt chỉ tiêu 3D 3 Dimension 3 chiều 2D 2 Dimension 2 chiều FMS Flexible Manufacturing Systems Hệ thống sản xuất linh hoạt WEDM Electrical Discharge Manufacturing Phƣơng pháp gia công cắt dây bằng tia lửa điện AEDG Abrasive Electrical Discharge Grinding Mài xung điện Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên nghành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ / ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện. Hình 1.2 Pha đánh lửa. Hình 1.3 Sự hình thành kênh phóng điện. Hình 1.4 Sự hình thành và bốc hơi vật liệu. Hình 1.5 Đồ thị điện áp và dòng điện trong một xung phóng điện. Hình 1.6 Máy cắt dây DK7732 Hình 1.7 Một số sản phẩm gia công trên máy cắt dây DK7732 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên tắc đo sai số động học Hình 2.2 Sơ đồ nguyên tắc của máy kiểm tra tổng hợp kiểu ăn khớp một bên Hình 2.3 Các sơ đồ đo bánh răng dùng bánh răng trung Hình 2.4 Máy đo sai số tổng hợp dùng đòn trung gian Hình 2.5 Máy đo sai số tổng hợp dùng thƣớc sin Hình 2.6 Phân tích quá trình đo thuận nghịch Hình 2.7 Sơ đồ nguyên tắc của máy kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp 2 bên Hình 2.8 Sơ đồ máy đo độ dao động khoảng cách Hình 2.9 Xác định khe hở mặt bên Hình 2.10 Sự phân bố của răng gây nên sai số tích luỹ bƣớc Hình 2.11 Phƣơng pháp đo sai lệch bƣớc góc Hình 2.12 Phƣơng pháp đo theo sai số tích luỹ bƣớc sau nửa vòng quay Hình 2.13 Sơ đồ đo sai lệch bƣớc Hình 2.14 Sơ đồ đo sai lệch bƣớc cơ Hình 2.15 Sơ đồ đo khoảng pháp tuyến chung Hình 2.16 Sơ đồ đo độ đảo hƣớng tâm vành Hình 2.17 Đo đƣờng kính vòng Hình 2.18 Các phƣơng pháp tạo hình thân khai Hình 2.19 Máy đo thân khai đơn Hình 2.20 Máy đo thân khai Evonvienmet [...]... chế tạo máy 3 Mục đích nghiên cứu - Xác định yếu tố chính ảnh hƣởng đến độ chính xác khi gia công bánh răng trụ răng thẳng trên máy cắt dây DK7732 - Thiết kế thí nghiệm tối ƣu thông số chế độ cắt (ti, te) và bù sai số tọa độ dịch chuyển (x, y) - Nâng cao độ chính xác biên dạng của bánh răng thông qua việc giảm sai số bƣớc răng T và chiều dài pháp tuyến chung L 4 Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên... ĐÁNH GIÁ SAI SỐ BÁNH RĂNG VÀ PHƢƠNG PHÁP KHẮC PHỤC SAI SỐ KHI GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG TRÊN MÁY CẮT DÂY DK7732 2.1 Các phƣơng pháp đánh giá sai số khi gia công bánh răng Bánh răng là loại chi tiết đƣợc dùng rất phổ biến trong kỹ thuật công nghiệp và đời sống Nó đƣợc dùng làm bộ truyền động và là thành phần cơ bản trong các bộ truyền động, đặc biệt là đối với các máy cắt, ôtô máy kéo, máy móc... nghệ chế tạo máy 1.3 Những xu hƣớng nghiên cứu gần đây về bù sai số cho máy CNC Ngày nay, phần mềm bù sai số đã đƣợc sử dụng cho các máy CMM (Barakat 2000, Kruth 1994, Busch 1985 và Zhang 1985) Ngoài việc bù sai số cho máy CMM bù sai số cho các máy cắt dây bằng tia lửa điện WEDM cũng đang đƣợc nghiên cứu Ở nƣớc ta các máy cắt dây bằng tia lửa điện WEDM và máy CNC cũng đã đƣợc sử dụng phổ biến trong sản... chế tạo máy Hình 2.1 Sơ đồ nguyên tắc đo sai số động học Hình 2.2 Sơ đồ nguyên tắc của máy kiểm tra tổng hợp kiểu ăn khớp 1 bên Hình 2.1 là sơ đồ nguyên tắc đo sai số động học: Bánh răng mẫu 1 và bánh răng kiểm tra 2 có cùng thông số thiết kế Khi bánh răng 1 quay một góc nếu bánh răng 2 không có sai số thì nó cũng quay đi một góc ‟=  Khi bánh răng 2 có sai số thì ‟≠  = ‟-  Sai số động học... gây sai số trên máy cắt dây DK7732, sau đó thiết kế hệ thống thí nghiệm bù sai số chế tạo bánh răng trụ răng thẳng theo lý thuyết tối ƣu hoá thực nghiệm kết hợp phƣơng pháp bề mặt chỉ tiêu RSM 5 Bố cục của luận văn Luận văn đƣợc trình bày trong 4 chƣơng với những nội dung cụ thể nhƣ sau : Chƣơng I Tổng quan về máy cắt dây Nội dung của chƣơng nhằm giới thiệu về những xu hƣớng bù sai số trên máy cắt dây. .. Các thông số thí nghiệm CCD của độ chính xác bƣớc răng Bảng 2.4 Các thông số thí nghiệm CCD của độ chính xác khoảng pháp tuyến chung Bảng 3.1 Các xác lập biến thí nghiệm của độ chính xác bƣớc răng Bảng 3.2 Bảng các bƣớc thí nghiệm Bảng 3.3 Kết quả đo sai số bƣớc răng theo các bƣớc sơ bộ Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm Bảng 3.5 Kết quả đo bánh răng theo các bƣớc xuống dốc Bảng 3.6 Sai số bƣớc răng phụ thuộc... kết cấu của máy sẽ cho phép nâng cao năng suất và độ chính xác gia công Hoàn thiện hệ điều khiển CNC trƣớc hết nhằm nâng cao độ chính xác gia công và bù các sai số xuất hiện trong quá trình cắt Bề mặt chi tiết đƣợc gia công EDM có thể đạt Ra = 0,63µm khi gia công thô và Ra = 0,16µm khi gia công tinh Thông thƣờng độ chính xác gia công vào khoảng 0,01mm Ở các máy khoan tọa độ EDM độ chính xác gia công... sai số trên máy cắt dây ở trong nƣớc và ngoài nƣớc Hƣớng nghiên cứu bù sai số cho máy cắt dây mà tác giả chọn thực hiện đề tài Chƣơng II Các phƣơng pháp đánh giá sai số bánh răng và phƣơng pháp khắc phục sai số khi gia công bánh răng trụ răng thẳng trên máy cắt dây DK7732 Chƣơng III Kết quả thí nghiệm và thảo luận Chƣơng IV Kết luận Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn... chỉ ra trên bảng chia 5 mô tả sai số truyền động của bánh răng 3 Máy đo dùng chuyển động ma sát là loại máy đơn giản, xích truyền động ngắn, rẻ tiền nhƣng có nhƣợc điểm lớn là có tồn tại sai số do trƣợt, ngoài ra phải có lực ép giữa hai trục, lực này gây ra sai số tỷ số truyền khi trục bị cong Hình 2.3 Các sơ đồ đo bánh răng dùng bánh răng trung gian Hình 2.3 a là sơ đồ nguyên tắc của máy đo sai số tổng... nguyên tắc của máy kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp 2 bên Độ dao động khoảng cách tâm đo sau một vòng quay phản ánh tổng hợp mọi sai số theo phƣơng pháp hƣớng kính của bánh răng nhƣ độ đảo vành răng, sai lệch chiều dày răng, độ không đồng đều của bƣớc răng Hình 2.8 Sơ đồ máy đo độ dao động khoảng cách tâm Hình 2.8 là các sơ đồ máy đo độ dao động khoảng cách tâm dựa trên nguyên tắc đo đã nêu trên hình 2.7, . trụ răng thẳng trên máy cắt dây DK7732. - Thiết kế thí nghiệm tối ƣu thông số chế độ cắt (t i , t e ) và bù sai số tọa độ dịch chuyển (x, y) - Nâng cao độ chính xác biên dạng của bánh răng. ĐÁNH GIÁ SAI SỐ BÁNH RĂNG VÀ PHƢƠNG PHÁP KHẮC PHỤC SAI SỐ KHI GIA CÔNG BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG TRÊN MÁY CẮT DÂY DK7732 28 2.1 Các phƣơng pháp đánh giá sai số khi gia công bánh răng. 28 2.1.1 PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, tác giả đã thực hiện đề tài : Nâng cao độ chính xác biên dạng bánh răng bằng phương pháp bù sai số trên máy cắt dây DK7732 ”. Trong thời gian thực hiện đề tài, tác giả