Lun thc s khoa hc Nm 2012 MC LC MC LC LI CAM OAN DANH MC CC HèNH V, TH DANH MC CC BNG S LIU M U 10 Lý chn ti 10 Mc ớch nghiờn cu 11 i tng nghiờn cu 11 Nhim v nghiờn cu 11 Gii hn ca ti 11 í ngha khoa hc v thc tin 12 Phng phỏp nghiờn cu 12 7.1 Phng phỏp nghiờn cu lý lun 12 7.2 Phng phỏp nghiờn cu thc nghim 12 B cc ca lun 12 CHNG I TNG QUAN V CễNG NGH CAD/CAM 13 1.1 Tng quan v CAD/CAM 13 1.1.1 Lch s i v phỏt trin ca CAD/CAM 13 1.1.2 Khỏi nim v CAD v ng dng 14 1.1.3 Khỏi nim v CAM v ng dng 17 1.2 ng dng ca CAD/CAM sn xut c khớ 18 1.2.1 i tng ca CAD/CAM 18 1.2.2 ng dng ca CAD/CAM sn xut c khớ 19 1.3 Kt lun chng I 23 CHNG II CC KHI NIM C BN V BNH RNG V BNH RNG CễN RNG THNG 24 Lun thc s khoa hc Nm 2012 2.1 Khỏi nim chung v bỏnh rng 24 2.1.1 Khỏi nim bỏnh rng 24 2.1.2 Phõn loi bỏnh rng 25 2.2 Khỏi nim v bỏnh rng thõn khai 26 2.2.1 ng thõn khai 26 2.2.2 Bỏnh rng thõn khai 27 2.2.3 Bỏnh rng cú biờn dng thõn khai c s dng ph bin vỡ : 29 2.3 Cỏc phng phỏp ch to bỏnh rng thng dựng 29 2.3.1 Yờu cu k thut ca bỏnh rng 29 2.3.2 Cỏc phng phỏp ch to bỏnh rng thng dựng 30 2.4 Khỏi nim c bn v bỏnh rng cụn rng thng 33 2.4.1 Khỏi nim 33 2.4.2 Cỏc thụng s hỡnh hc ch yu 33 2.4.3 Cỏc phng phỏp gia cụng bỏnh rng cụn rng thng thng dựng 35 2.5 Kt lun chng II 39 CHNG III NG DNG CAD TRONG THIT K BNH RNG CễN RNG THNG 40 3.1 C s xõy dng ng thõn khai CAD 40 3.2 Thit lp phng trỡnh b mt bỏnh rng cụn rng thng biờn dng thõn khai 41 3.3 Xõy dng b mt bỏnh rng cụn rng thng CAD 45 3.4 Kt lun chng III 50 CHNG IV NG DNG CAM TRONG CH TO BNH RNG CễN RNG THNG V KIM TRA 51 4.1 ng dng c gia cụng CNC 51 4.1.1 Khỏi nim v ng dng c 51 4.1.2 Cỏc thụng s ca ng dng c 53 4.2 Xõy dng ng chy dao gia cụng bỏnh rng cụn rng thng 54 Lun thc s khoa hc Nm 2012 4.2.1 C s xõy dng 54 4.2.2 Xõy dng phng trỡnh ng chy dao gia cụng bỏnh rng cụn rng thng 56 4.3 Gia cụng bỏnh rng cụn rng thng trờn phn mm CAM 59 4.3.1 Thit k quỏ trỡnh cụng ngh gia cụng bỏnh rng 59 4.3.2 S dng Mastercam sinh chng trỡnh NC gia cụng bỏnh rng 62 4.4 Gia cụng kim nghim phng phỏp 67 4.4.1 Chn mỏy gia cụng 67 4.4.2 Quỏ trỡnh giỏ t v gia cụng chi tit 68 4.5.Kim tra v ỏnh giỏ chớnh xỏc 72 4.5.1 Cỏc thụng s cn kim tra 72 4.5.2 Kim tra mt s thụng s c bn bng phng phỏp truyn thng 73 4.5.3 Kim tra bỏnh rng cụn rng thng bng phng phỏp o ta trờn mỏy CMM 75 4.5.4 X lý s liu sau o 79 4.6 Kt lun chng IV 84 KT LUN V MT S KIN NGH 85 Kt lun 85 Mt s kin ngh 86 TI LIU THAM KHO 87 Lun thc s khoa hc Nm 2012 LI CAM OAN Tụi xin cam oan, nhng gỡ m tụi vit lun ny l s tỡm hiu v nghiờn cu ca bn thõn Mi kt qu nghiờn cu cng nh ý tng ca cỏc Tỏc gi khỏc nu cú u c trớch dn ngun gc c th Lun ny cho n cha c bo v ti bt k mt hi ng bo v lun thc s no v cha c cụng b trờn bt k mt phng tin thụng tin no Tụi xin hon ton chu trỏch nhim v nhng gỡ m tụi ó cam oan trờn õy H Ni, thỏng 08 nm 2012 Hc viờn Nguyn Thanh Tựng Lun thc s khoa hc Nm 2012 LI M U Tỏc gi lun xin chõn thnh cm n Vin C Khớ - Trng i hc Bỏch khoa H ni, Vin o to Sau i hc - Trng i hc Bỏch khoa H ni, Trng i Hc M - a Cht, B mụn K Thut C Khớ - Trng i Hc M - a Cht, Khoa C in - Trng i Hc M - a Cht ó to iu kin Tỏc gi hon thnh lun ny c bit, vi lũng bit n sõu sc, Tỏc gi xin chõn thnh cm n Thy TS Bựi Ngc Tuyờn , ngi trc tip hng dn Tỏc gi lm ti ny Do trỡnh bn thõn cũn hn ch, bi vit ti khụng trỏnh nhng thiu sút Tỏc gi mong nhn c nhng ý kin úng gúp, b sung ca cỏc Thy lun ny c hon thin hn Tỏc gi xin chõn thnh cm n! Tỏc gi ti Nguyn Thanh Tựng Lun thc s khoa hc Nm 2012 DANH MC CC HèNH V, TH Hỡnh 1.1 S quỏ trỡnh thit k truyn thng v cú s tr giỳp ca CAD/CAM Hỡnh 1.2 S chu k sn xut truyn thng Hỡnh 1.3 Chu k sn xut cú s tr giỳp ca CAD/CAM Hỡnh 1.4 Quy trỡnh thit v gia cụng truyn thng Hỡnh 1.5 Quy trỡnh thit v gia cụng theo cụng ngh CAD/CAM Hỡnh 2.1 Cỏc loi bỏnh rng Hỡnh 2.2 S hỡnh thnh ng thõn khai Hỡnh 2.3 S tớnh ng thõn khai Hỡnh 2.4 Bỏnh rng biờn dng thõn khai Hỡnh 2.5 Thụng s hỡnh hc ca bỏnh rng thõn khai Hỡnh 2.6 Gia cụng bỏnh rng bng phng phỏp phay nh hỡnh Hỡnh 2.7 Xc bao hỡnh Hỡnh 2.8 Bỏnh rng cụn rng thng Hỡnh 2.9 Thụng s hỡnh hc bỏnh rng cụn rng thng Hỡnh 2.10 Gia cụng bỏnh rng cụn bng dao phay a modul Hỡnh 2.11 Bo bao hỡnh bỏnh rng cụn rng thng Hỡnh 2.12 Gia cụng bỏnh rng cụn bng phng phỏp bao hỡnh Hỡnh 2.13 Phay bỏnh bao hỡnh bỏnh rng cụn Hỡnh 2.14 Bo bỏnh rng cụn bng dao Hỡnh 3.1 S xỏc nh ta im M Hỡnh 3.2 S bỏnh rng cụn Hỡnh 3.3 S tớnh bỏnh rng cụn Hỡnh 3.4 S tớnh OO Hỡnh 3.5 Dng kớch thc hỡnh hc phụi Hỡnh 3.6 Hỡnh dng phụi Lun thc s khoa hc Nm 2012 Hỡnh 3.7 Xõy dng im Hỡnh 3.8 Ta im Hỡnh 3.9 Ta im liờn kt Hỡnh 3.10 ng thõn khai Hỡnh 3.11 Rónh bỏnh rng Hỡnh 3.12 To rónh rng Hỡnh 3.13 Bỏnh rng cụn Hỡnh 4.1 ng dng c Hỡnh 4.2 Kiu ng chy dao Hỡnh 4.3 Hng ct Hỡnh 4.4 Khong cỏch ng chy dao Hỡnh 4.5 ng chy dao theo b mt Hỡnh 4.6 Mụ hỡnh bỏnh rng tng ng Hỡnh 4.7 S thit lp ng chy dao Hỡnh 4.8 Phụi bỏnh rng Hỡnh 4.9 Dao phay u cu Hỡnh 4.10 Chn mỏy Hỡnh 4.11 Nhp phụi Hỡnh 4.12 ng dng c Hỡnh 4.13 Chn dng c v cỏc ch cụng ngh Hỡnh 4.14 Chy chng trỡnh gia cụng Hỡnh 4.15 Mỏy phay HITACHI MCV 40 Hỡnh 4.16 Gia cụng to phụi Hỡnh 4.17 Quỏ trỡnh gỏ t chi tit Hỡnh 4.18 Gia cụng mt cụn ph nh Hỡnh 4.19 Hỡnh nh gia cụng bỏnh rng Hỡnh 4.20 S o sai lch bc vũng Lun thc s khoa hc Nm 2012 Hỡnh 4.21 o sai s profin rng Hỡnh 4.22 S thit lp h trc ta Lun thc s khoa hc Nm 2012 DANH MC CC BNG S LIU Bng 3.1 Liờn kt ta im vi bng exel Bng 4.1 S liu biờn dng bỏnh rng trỏi Bng 4.2 S liu biờn dng bỏnh rng phi Lun thc s khoa hc Nm 2012 M U Lý chn ti Bỏnh rng núi chung v bỏnh rng thõn khai núi riờng l chi tit ph bin dựng chuyn ng c khớ, chỳng cú b mt phc tp, vic ch to nú khụng n gin v mt nhiu cụng sc, nú ũi hi phi cú cỏc mỏy gia cụng v dng c chuyờn dựng Cụng ngh CAD/CAM ó c th gii nghiờn cu v ng dng t rt lõu, nú ó cú nhng úng gúp nht nh sn xut v nghiờn cu Hin nay, chỳng ta ang nghiờn cu v ng dng cụng ngh CAD/CAM kPt hp vi CNC vo vic thit k v gia cụng bỏnh rng nhm nõng cao hiu qu v tin cy vic thit k, ch to nú Thụng thng gia cụng bỏnh rng chỳng ta phi u t mỏy múc v thit b chuyờn dựng nờn nu chỳng khụng c s dng ht cụng sut s gõy lóng phớ, dn ti giỏ thnh sn phm cao Do ú ngi ta ch u t chỳng gia cụng cỏc bỏnh rng ph bin, bỏnh rng tiờu chun Mt s t l : Th nht : i vi cỏc bỏnh rng phi tiờu chun, bỏnh rng ln, hoc bỏnh rng dựng cỏc thit b c bit thỡ vic thit k, ch to nú th no ? Khi ú lm c vic ú chỳng ta li phi u t mỏy múc v cỏc thit b chuyờn dựng, sn lng ca nú khụng nhiu, iu ú dn ti hiu qu kinh t khụng cao Th hai : i vi cỏc phõn xng nh v trung bỡnh, khụng cú iu kin u t mỏy múc chuyờn dựng gia cụng bỏnh rng Khi cỏc phõn xng ny cú nhu cu ch to bỏnh rng sn xut, thay th v sa cha thỡ vic phi i t hng s gõy tn kộm v kinh t v thi gian, thc t l a phn cỏc phõn xng u c trang b mỏy CNC nng Vn l lm th no tn dng c mỏy CNC cú th ỏp ng c yờu cu ch to bỏnh rng T cỏc yờu cu trờn Tỏc gi ó chn hng nghiờn cu l ng dng cụng ngh CAD/CAM gii quyt trờn 10 Lun thc s khoa hc Nm 2012 4.5.2 Kim tra mt s thụng s c bn bng phng phỏp truyn thng Phng phỏp o sai s bc rng Bc vũng t ca bỏnh rng l khong cỏch gia hai profin cựng phớa ca hai rng k o theo cung trũn ng tõm ca bỏnh rng Sai s tớch ly bc vũng l tr s sai lch bc vũng ln nht sau mt vũng quay ca bỏnh rng v c quy nh l sai lch gii hn ca bc vũng, Nú dựng ỏnh giỏ mc lm vic ờm ca bỏnh rng S kim tra sai s bc vũng Hỡnh 4.20 : S o sai lch bc vũng Mỏy o bao gm : a chia 3, cht nh v 2, bỏnh rng kim tra c lp c nh trờn a chia 3, M o t vo u cú gn ng h so Ban u ta iu chnh cho ng h ch s Sau ú ta tin hnh rỳt cht nh v v quay bỏnh rng cựng a quay i mt gúc 2. u o t vo profin rng tip theo v ghi li kt qu Z trờn ng h o Ta c lm nh vy n o ht cỏc cỏc rng 73 Lun thc s khoa hc Nm 2012 o sai s profin rng Sai s profin rng l sai lch ln nht gia biờn dng rng thc vi biờn dng rng lý thuyt yờu cu so sỏnh dng rng thc vi dng rng lý thuyt, ta tin hnh so sỏnh qua hai chuyn ng: chuyn ng to hỡnh thõn khai mu v chuyn ng o ca u o r liờn tc trờn biờn dng thc ca bỏnh rng o Sai lch gia hai chuyn ng cho ta sai s profin rng hay gi l sai s dng rng Hỡnh 4.21 o sai s profin rng Ta cú th tin hnh kim tra sai s profin bỏnh rng thụng qua cỏch Cỏch : Kim tra sai s bng dng chộp hỡnh ( hỡnh 4.21b) Cỏch : dựng trờn mỏy o chuyờn dựng ( hỡnh 4.21a) a c lp c nh vi bỏnh rng cn kim tra 2, thc tip xỳc vi a v u o tip xỳc vi bỏnh rng 2, u o cú u t liờn kt vi ng h o iu chnh ng h v mc 0, sau ú ta tin hnh quay bỏnh rng, nu biờn dng bỏnh rng cú sai s thỡ ng h s thay i giỏ tr 74 Lun thc s khoa hc Nm 2012 4.5.3 Kim tra bỏnh rng cụn rng thng bng phng phỏp o ta trờn mỏy CMM Gii thiu v mỏy ụ ta CMM Mỏy o to ba chiu dựng o v kim tra cỏc thụng s hỡnh hc ca cỏc chi tit c khớ CMM cũn cú th dựng chộp hỡnh cỏc vt mu to cỏc file d liu CAD dựng thit k khuụn mu CMM c iu khin DNC nh s h tr ca cỏc phn mm PC-DMIS chy mụi trng Windows H thng mỏy o ta t bao gm mt h thng hon chnh gm : - Mỏy CMM - Mỏy tớnh v hp iu khin - Mỏy nộn khớ - Mỏy hỳt m Cu to ca mỏy o ta CMM gm : Bn mỏy c ch to vi n nh cao Trờn b mt bn cú cy vo cỏc chi tit ren bng thộp tin cho vic cp chi tit, ta gỏ chi tit lờn mỏy thc hin quỏ trỡnh o u o tip xỳc c gn lờn u trc Z bng lc t, u o cú th c b trớ theo nhiu phng hng khỏc ta thay i gúc quay ca nú Hp iu khin cú nhim v iu khin u o n v trớ ca chi tit cn o, a u o tip xỳc vi b mt chi tit mt cỏch nh nhng Phng phỏp o trờn mỏy o ta CMM a Thụng s ca bỏnh rng cụn rng thng cn o Modun m = 10 S rng Z = 12 Gúc cụn = 530 75 Lun thc s khoa hc Nm 2012 b S v quỏ trỡnh o Bc 1: Xỏc lp h trc ta cho bỏnh rng cn o (hỡnh 4.22) - t mt u ca bỏnh rng cn o lờn mt chun mỏy o Chỳ ý: mt u ca bỏnh rng l mt c s dng lm chun gia cụng bỏnh rng - Dựng u o xỏc nh mt tr lp ghộp vi trc ca bỏnh rng Ban u, ta reset mỏy cho mt xOy song song hoc trựng vi mt chun mỏy, sau ú, ta xỏc lp gc h trc ta Oz trựng vi ng tõm ca bỏnh rng cn kim tra - Ta o hai mt u ca bỏnh rng cụn Bc 2: Tin hnh o - Ta tin hnh quột profin ca mt rng theo mt phng song song vi mt phng xOy, tng ng vi cỏc cao Z khỏc nhau, ta s thu c ta im ca profin rng ( xi ,yi ,zi ) - Nu quột ton b b mt rng thỡ s im s vụ cựng ln, vy, ta tin hnh quột cỏc cao Z khỏc - quột c u tiờn ta phi xỏc lp ng i cho u quột ca mỏy o Ta phi chn im bt u ng quột (dựng hp iu khin iu khin u o chm vo b mt rng), im kt thỳc ng quột v mt im gia th hin hng quột Tt c cỏc ng quột u phi lm nh th ny Hỡnh 4.22: S thit lp h trc ta 76 Lun thc s khoa hc Nm 2012 c Kt qu ca phộp o Tỏc gi ó tin hnh o ta cỏc im trờn biờn dng ca bỏnh rng Do s lng im ln nờn Tỏc gi ch tin hnh o hu hn mt s cao khỏc kim tra biờn dng Kt qu ca phộp o SCN1 = FEAT/SCAN, LINEAROPEN EXEC MODE = NORMAL, NOMS MODE = MASTER, CLEARPLANE = NO, SINGLEPOINT = NO, THICKNESS = 0, FINDNOMS=0.25 SHOWHITS=YES, SHOWALLPARAMS=NO DIR1=LINE,INCR=0.5 HITTYPE=VECTOR MEAS/SCAN BASICSCAN/LINE,SHOWHITS=YES,SHOWALLPARAMS=NO HIT/VECTOR,74.824,128.282,-335.808,-0.0913056,-0.9958224,0.000997,74.824,128.282,-335.808,T=0 HIT/VECTOR,74.329,128.329,-335.807,-0.0916275,-0.9957928,0.0009971,74.329,128.329,-335.807,T=0 HIT/VECTOR,73.829,128.374,-335.808,-0.0935292,-0.995616,0.0009975,73.829,128.374,-335.808,T=0 HIT/VECTOR,73.339,128.422,-335.808,-0.1041601,-0.99456,0.0009994,73.339,128.422,-335.808,T=0 HIT/VECTOR,72.853,128.476,-335.808,-0.1204968,-0.9927132,0.0010022,72.853,128.476,-335.808,T=0 HIT/VECTOR,72.353,128.542,-335.808,-0.1213358,-0.992611,0.0010023,72.353,128.542,-335.808,T=0 77 Lun thc s khoa hc Nm 2012 HIT/VECTOR,71.856,128.598,-335.808,-0.1270957,-0.9918899,0.0010032,71.856,128.598,-335.808,T=0 HIT/VECTOR,71.374,128.667,-335.808,-0.1447632,-0.9894658,0.0010058,71.374,128.667,-335.808,T=0 HIT/VECTOR,59.64,131.187,-335.809,-0.2673484,-0.9635994,0.0010149,59.64,131.187,-335.809,T=0 HIT/VECTOR,59.17,131.331,-335.809,-0.2854045,-0.9584066,0.0010149,59.17,131.331,-335.809,T=0 HIT/VECTOR,58.676,131.473,-335.809,-0.2772708,-0.9607913,0.001015,58.676,131.473,-335.809,T=0 HIT/VECTOR,58.192,131.613,-335.809,-0.2787634,-0.9603593,0.001015,58.192,131.613,-335.809,T=0 HIT/VECTOR,57.72,131.752,-335.809,-0.2904765,-0.9568816,0.0010149,57.72,131.752,-335.809,T=0 HIT/VECTOR,57.238,131.903,-335.809,-0.2916767,-0.9565164,0.0010148,57.238,131.903,-335.809,T=0 HIT/VECTOR,56.746,132.049,-335.809,-0.2852022,-0.9584668,0.0010149,56.746,132.049,-335.809,T=0 HIT/VECTOR,56.262,132.193,-335.809,-0.2858342,-0.9582785,0.0010149,56.262,132.193,-335.809,T=0 HIT/VECTOR,55.783,132.336,-335.809,-0.2908883,-0.9567565,0.0010149,55.783,132.336,-335.809,T=0 HIT/VECTOR,55.426,132.446,-335.809,-0.2958727,-0.9552268,0.0010148,55.426,132.446,-335.809,T=0 ENDSCAN ENDMEAS/ 78 Lun thc s khoa hc Nm 2012 4.5.4 X lý s liu sau o Phng phỏp x lý S liu sau o c cho di dng ta v dng hỡnh nh ca im o Khi ta o thỡ ta h o ca mỏy khụng trựng vi ta gia cụng bỏnh rng, nờn x lý s liu o chỳng ta cn a ta im o v ta gia cụng V ta ny cng trựng vi ta lý thuyt xõy dng phng trỡnh b mt Khi ú vic xỏc nh sai s s n gin hn Trong s liu o cú rt nhiu cỏc ta nh X,Y,Z,P,Q,R, Nhng kim tra chớnh xỏc v biờn dng chỳng ta ch quan tõm ti cỏc ta X,Y,Z a h ta mỏy v h ta gia cụng chỳng ta cn chuyn h ta mỏy tnh tin theo phng Z mt khong bng 335.809 mm theo ma trn sau T (0,0, h j ) 0 335.809 Vy ta im M bõy gi s l : x M xd y y M d z M z d 0 0 335.809 Sau xỏc nh c ta im M ca phộp o, thỡ ta tin hnh so sỏnh ta im M lý thuyt tỡm sai s Ta cú th tin hnh theo phng ỏn sau Phng ỏn 1: Tớnh sai s profine qua im o - Loi b cỏc s liu khụng hp l T ta im M ta tớnh c bỏn kớnh tng ng RM Loi b cỏc s liu khụng tha mó iu kin Ri RM Re 79 Lun thc s khoa hc Nm 2012 - C nh Z bng cỏch Ly Z = Zlt - Ly xd = xlt lm chun tớnh ylt tớnh sai s ylt - yd = y - Ly yd = ylt lm chun tớnh xlt tớnh sai s xlt - xd = x - ỏnh giỏ sai s x v y - Kt lun Thut toỏn ca cỏch kim tra input Nhập tọa độ điểm đo Tính RM Kiểm tra điều kiện Ri