tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật NÂNG CAO độ CHÍNH xác BIÊN DẠNG BÁNH RĂNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP bù SAI số TRÊM máy cắt dây DK7732

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 TRÊM MÁY CẮT DÂY
DK7732
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
THÁI NGUYÊN 2011


1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS NGUYỄN ĐĂNG HÒE
Phản biện 1: GS. TS TRẦN VĂN ĐỊCH
Đại học Bách khoa Hà nội
Phản biện 2: TS HOÀNG VỊ
Đại học Kỹ thật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên
Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn
họp tại: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐHTN
Ngày 08 tháng 12 năm 2011


2
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Một trong những thành tựu quan trọng nhất của tiến bộ khoa
học kĩ thuật là tự động hóa sản xuất. Phương thức cao của tự động

hóa sản xuất là sản xuất tích hợp có sự hỗ trợ của máy tính (dây
chuyền mềm). Trong hệ thống sản xuất tích hợp thì máy điều khiển
số CNC (Computer Numerical Control) đóng một vai trò rất quan
trọng. Sử dụng máy công cụ điều khiển số (CNC) cho phép giảm
khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và hiệu
quả kinh tế, tăng năng suất, đồng thời rút ngắn được chu kỳ sản
xuất. Chính vì vậy hiện nay, nước ta và các nước trên thế giới đã và
đang ứng dụng rộng rãi các máy điều khiển số (CNC).
Hiện nay, máy cắt dây điều khiển số DK7732 được dùng khá
phổ biến ở Việt Nam. Máy được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
như máy đo, đồng hồ đo, điện gia dụng, cơ khí, xe ô tô, công nghiệp
nhẹ Trong lĩnh vực cơ khí, máy cắt dây DK7732 thích hợp gia công
các loại khuôn mẫu có độ chính xác cao, độ cứng cao, độ rai cao, các
linh kiện có hình thái phức tạp và các bản mẫu…
2. Ý nghĩa khoa học và Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Ý nghĩa khoa học.
Nâng cao độ chính xác gia công trên các trung tâm gia công
là một trong những nhiệm vụ quan trọng của ngành cơ khí, nó luôn


3
được quan tâm, lưu ý ở mọi lúc, mọi nơi. Mặt khác, trong thực tế sản
xuất hiện nay thì vấn đề bù sai số trên các các trung tâm gia công vẫn
là nội dung mới và khó khăn. Do đó, hướng nghiên cứu xây dựng
chương trình bù sai số trên trung tâm gia công nhằm nâng cao độ
chính xác gia công là một công việc cần thiết và mang ý nghĩa khoa
học.
Ý nghĩa thực tiễn.
Đề tài mang tính ứng dụng cao, phục vụ trực tiếp cho
chương trình đào tạo, chuyển giao công nghệ của nhà trường và đặc

biệt là ứng dụng vào thực tế sản xuất, gia công các chi tiết với độ
chính xác gia công cao.
3. Mục đích nghiên cứu.
- Xác định yếu tố chính ảnh hưởng đến độ chính xác khi gia
công bánh răng trụ răng thẳng trên máy cắt dây DK7732.
- Thiết kế thí nghiệm tối ưu 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 thông qua
việc giảm sai số bước răng T và chiều dài pháp tuyến chung L.
4. Phương pháp nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn.
Trước hết phân tích các nguyên nhân gây sai số trên máy cắt dây
DK7732, sau đó thiết kế hệ thống thí nghiệm bù sai số chế tạo bánh


4
răng trụ răng thẳng theo lý thuyết tối ưu hoá thực nghiệm kết hợp
phương pháp bề mặt chỉ tiêu RSM.
5. Bố cục của luận văn
Luận văn được trình bày trong 4 chương với những nội dung
cụ thể như sau :
Chương I. Tổng quan về máy cắt dây.
Nội dung của chương nhằm giới thiệu về những xu hướng bù
sai số trên máy cắt dây ở trong nước và ngoài nước. Hướng nghiên
cứu bù sai số cho máy cắt dây mà tác giả chọn thực hiện đề tài.
Chương II. Các phương pháp đánh giá sai số bánh răng

và phương pháp khắc phục sai số khi gia công bánh răng trụ
răng thẳng trên máy cắt dây DK7732.
Chương III. Kết quả thí nghiệm và thảo luận
Chương IV. Kết luận.


5
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮ T DÂY
1.1. Tổng quan về gia công tia lửa điện.
1.2. Máy cắt dây DK7732
1.2.1. Thông số kỹ thuật chính của máy cắt dây.
1.1.2. Đặc điểm của máy cắt dây DK7732.
1.3. Những xu hướng nghiên cứu gần đây về bù sai số cho máy
CNC
CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SAI SỐ BÁNH
RĂNG VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC SAI SỐ KHI GIA
CÔNG BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG TRÊN MÁY CẮT
DÂY DK7732
2.1. Các phương pháp đánh giá sai số khi gia công bánh răng.
2.2. Phương pháp khắc phục sai số khi gia công bánh răng trụ
răng thẳng trên máy cắt dây DK7732.
2.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác gia công khi gia
công trên máy cắt dây DK7732.
2.2.2.Phương pháp khắc phục sai số.
2.3.Thiết kế thí nghiệm bù sai số.
2.3.1 cơ sở tiến hành thí nghiệm:
2.3.2 Nội dung chính của phương pháp bề mặt chỉ tiêu ( RSM)


6

2.3 .3Thiết kế hệ thống thí nghiệm.
2.3.3.1 Hệ thống thí nghiệm.
a) Sơ đồ quy trình bù sai số.
b. Máy, dây, chi tiết gia công.
- Máy cắt dây DK7732.
- Dây molipden. d = 0.18mm
- Chi tiết gia công: Bánh răng trụ răng thẳng.
Vật liệu: thép. C45


7
ỉ220
0
-0.2
ỉ50
+0.025
0
16
+0.05
0
55
+0.2
0
2,5
bánh răng Z20, m10
Thông số bánh răng
Mô đun (m)
10
Số răng (Z)
20

Góc nghiêng (
)
0
Hệ số dịch chỉnh (X)
0
Khoảng pháp tuyến chung
dung sai khoảng pháp tuyến chung
-0,05
-0,2
30
yêu cầu kĩ thuật
- Tôi cải thiện đạt 18
ữ
22 HRC
- Tôi tần số vành răng đạt 45
ữ
55 HRC
A
Số răng đo (n)
3
0,1
A
- Mép vát không ghi lấy 2x45


8
Hình 2.23. Chi tiêt gia công
c. Thiết bị đo: máy đo tọa độ 3 chiều CMM. Mitutoyota – C544.
Hình 2.24. Máy đo toạ độ 3 chiều
2.3. 3. 2. Thiết kế thí nghiệm

a)Thiết kế thí nghiệm sàng lọc(sơ bộ).
Bảng 2.1. Các xác lập biến thí nghiệm của độ chính
xác bước răng
Mức
Biến Thấp nhất Trung bình Cao nhất
Mã hoá -1 0 +1
Giá trị t
i
(∆t
i
)
10 45 80
Giá trị t
e
(∆t
e
) 2 3,5 5
Bảng 2.2. Các xác lập biến thí nghiệm của độ chính xác khoảng
pháp tuyến chung
Mức
Biến Thấp nhất Trung bình Cao nhất
Mã hoá -1 0 +1
Lượng bù X(∆
x
)
0.01 0.105 0.2
Lượng bù Y(∆
y
) 0.01 0.105 0.2

9
b)Thiết kế thí nghiệm xuống dốc:
c)Thiết kế thí nghiệm RSM dạng CCD.
Bảng 2.3. Các thông số thí nghiệm CCD của độ chính xác bước răng
Bảng2.4. Các thông số thí nghiệm CCD của độ chính xác khoảng
pháp tuyến chung
2.4. Kết luận chương II .


Biến
Mức - α -1 0 1 + α
Giá trị t
i
56.1005 59 66 73 75.8995
Giá trị t
e
3.11716 3.2 3.4 3.6 3.68284
Biến
Mức - α -1 0 1 + α
Lượng bù X 0.07586 0.08 0.09 0.1 0.10414
Lượng bù Y 0.0117 0.02 0.04 0.06 0.0683
10
Trong thực tế, bánh răng thường được gia công bằng máy
chuyên dùng, tuy nhiên với những bánh răng có modul lớn, việc gia
công trên các máy gia công thường khó khăn. Với mong muốn mở
rộng khả năng công nghệ của máy cắt dây DK7732 có tại xưởng
trường tác giả đã lựa chọn chế tạo bánh răng có modul

m

= 10 và nâng cao độ chính xác biên dạng thực tế khi gia công trên
máy cắt dây.
Nội dung của chương phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ
chính xác biên dạng của bánh răng và đưa ra phương pháp giải quyết
bài toán nâng cao độ chính xác chi tiết thông qua các thí nghiệm
theo phương pháp bề mặt chỉ tiêu RSM.
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
A. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC SAI SỐ BƯỚC
RĂNG
3.1. Thí nghiệm sàng lọc:( sơ bộ)
a. Xác lập biến thí nghiệm
Bảng 3.1. Các xác lập biến thí nghiệm của độ chính xác
bước răng
Mức


11
Biến Thấp nhất Trung bình Cao nhất
Mã hoá -1 0 +1
Giá trị t
i
(∆t
i
)
10 45 80
Giá trị t
e
(∆t
e
) 2 3,5 5

Sau khi xác lập được biến thí nghiệm Minitab triển khai 9
bước thí nghiệm ứng với lượng bù theo các phương với 9 chi tiết.


12

Bảng3.3. Kết quả đo sai số bước răng theo các bước sơ bộ.
TT TN1 TN2 TN3 TN4 TN5 TN6 TN7 TN8
T
’
31.44 31.47 31.41 31.455 31.41 31.55 31.47 31.45
∆T
0.04 0.07 0.01 0.055 0.01 0.15 0.07 0.05


13

Bảng 3.5. Kết quả đo bánh răng theo các bước xuống dốc
TT TN1 TN2 TN3 TN4 TN5 TN6 TN7 TN8 TN9 TN10 Ghi chú
T
’
31.481 31.5001 31.485 31.4501 31.4601
31.440
1
31.41 31.4201 31.4301 31.4280
Bước răng
sau gia
công
∆T
0.0871 0.1001 0.0850 0.0501 0.0601

0.0401
0.0100 0.0201 0.0301 0.0280
Giá trị sai
số
Bảng 3.9 . Kết quả đo bánh răng theo thí nghiệm CCD


14

T
T
TN1 TN2 TN3 TN4 TN5 TN6 TN7 TN8 TN9 TN10 TN11 TN12
TN1
3
Ghi chú
T
’
31.47 31.5 31.41 31.41 31.487 31.415 31.49 31.41 31.47 31.41 31.475 31.5
31.4
85
Bước răng
sau gia
công
∆
T
0.07 0.1 0.01 0.01 0.087 0.015 0.09 0.01 0.07 0.01 0.075 0.1
0.08
5
Sai số

15

Kết quả phân tích hồi quy bậc 2 quan hệ vào ra của số liệu thu được
có dạng :
F = 0.011 + 0.0049t
i
– 0.007018t
e
+ 0.032437t
i
2
+ 0.041188t
e
2
–
0.002t
e
t
i
(3.2)
Đồ thị biểu diễn phương trình hồi quy cho ta quan hệ giữa sai số
bước răng với giá trị lượng bù t
i
, giá trị lượng bù t
e
Hình 3.5 : Đồ thị sai số bước răng phụ thuộc vào lượng bù t
i
, lượng
bù t

e
16

Hình 3.6. Đồ thị contuor miền cực trị
c, Tối ưu hóa.
Để xác định thông số tối ưu cho các xác lập đầu vào được
xác định nhờ chức năng Response Optimazer của phần mềm thí
nghiệm.
Qua hình ta có thể xác lập tối ưu hóa sai số bước răng hợp lí
tương ứng với lượng bù t
i
, lượng bù t
e
. Nhờ chức năng Response
Optimazer ta có thể điều chỉnh lượng bù trong một khoảng giá trị để
đạt được sai số mong muốn bằng cách dịch chuyển đường lượng bù
t
i
, t
e
trong chức năng của Minitab.
17

Bảng 3.11. Giá trị lượng bù và sai số trong miền tối ưu
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
18

Hình a
19

Hình b
Hình c
Hình 3.7 (a, b,c) Tối ưu hóa sai số bước răng.
B. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC SAI SỐ
KHOẢNG PHÁP TUYẾN CHUNG
3.1 Thí nghiệm sàng lọc.
a Thí nghiệm khảo sát:
20

Chươ
21

ng trình NC chưa bù:
%
O0001(BR Z20M10)
N100 G0 G21 G90
N110 G92 X569.4712 Y241.6604 I100. J0.
N120 G0 X569.4712 Y241.6604
N130 M60
N140 M35
N150 M81
N160 S101 D1

N170 G41 G3 X569.2274 Y244.6287 I-7.5232
J.8762
N180 G1 X568.5589 Y248.8554
N190 X568.4545 Y249.4769
N200 G2 X568.2849 Y250.7949 I25.919
J4.004
N210 X568.1636 Y252.3607 I30.8257 J3.1764
N220 X568.1152 Y254.1722 I35.7035 J1.8605
N230 X568.1643 Y256.2253 I40.5155 J.0576
N240 X568.3354 Y258.5143 I45.2247 J-2.2284
N250 X568.6523 Y261.0314 I49.7941 J-4.9912
N260 G1 X569.0998 Y263.7531
N270 G2 X575.7858 Y265.9255 I37.3175 J-
103.4766
N280 G1 X577.7476 Y263.9866
N290 G2 X579.4835 Y262.1366 I-35.6147 J-
N590 X613.1482 Y263.3501 I-41.4526 J-18.2187
N600 X613.8294 Y261.4126 I-37.8691 J-14.4027
N610 X614.3432 Y259.6749 I-34.0172 J-11.0013
N620 X614.7116 Y258.1482 I-29.9301 J-8.0314
N630 X614.9577 Y256.8423 I-25.6417 J-5.5073
N640 G1 X615.0504 Y256.2189
N650 X615.7208 Y251.9925
N660 G3 X616.4061 Y249.0942 I7.5696 J.2598
N670 X617.2806 Y247.8456 I4.0872 J1.932
N680 X618.2393 Y247.1527 I2.6173 J2.6115
N690 X619.2699 Y246.8274 I1.5381 J3.0777
N700 G2 X620.1053 Y246.6992 I-12.8526 J-86.5509
N710 X620.9395 Y246.563 I-13.688 J-86.4227
N720 G3 X622.0201 Y246.5539 I.5689 J3.3933

N730 X623.146 Y246.9166 I 5562 J3.6552
N740 X624.3635 Y247.8339 I-2.0725 J4.0177
N750 X625.911 Y250.3785 I-5.5713 J5.1308
N760 G1 X627.8546 Y254.1909
N770 X628.1354 Y254.7551
N780 G2 X628.773 Y255.9211 I23.3225 J-11.9955
N790 X629.5952 Y257.2592 I26.8055 J-15.5491
N800 X630.6208 Y258.7531 I29.9783 J-19.4809
N810 X631.8673 Y260.3853 I32.8116 J-23.7678
N820 X633.3511 Y262.1366 I35.2777 J-28.3853
22

35.1562
N300 X580.9673 Y260.3853 I-33.7938 J-
30.1366
N310 X582.2139 Y258.7531 I-31.565 J-25.4
N320 X583.2395 Y257.2592 I-28.9528 J-
20.9748
N330 X584.0617 Y255.9211 I-25.9834 J-
16.8872
N340 X584.6992 Y254.7551 I-22.6849 J-
13.1615
N350 G1 X584.98 Y254.1909
N360 X586.9236 Y250.3785
N370 G3 X588.4711 Y247.8339 I7.1189
J2.5862
N380 X589.6886 Y246.9166 I3.29 J3.1004
N390 X590.8145 Y246.5539 I1.6821 J3.2925
N400 X591.8952 Y246.563 I.5117 J3.4024
N410 G2 X592.7293 Y246.6992 I14.5221 J-

86.2865
N420 X593.5647 Y246.8274 I13.688 J-86.4227
N430 G3 X594.5953 Y247.1527 I 5075 J3.403
N440 X595.554 Y247.8456 I-1.6586 J3.3044
N450 X596.4285 Y249.0942 I-3.2127 J3.1806
N460 X597.1138 Y251.9925 I-6.8842 J3.1581
N470 G1 X597.7842 Y256.2189
N480 X597.877 Y256.8423
N830 X635.087 Y263.9866 I37.3506 J-33.3062
N840 G1 X637.0489 Y265.9255
N850 G2 X643.7348 Y263.7531 I-30.6316 J-105.649
N860 G1 X644.1823 Y261.0314
N870 G2 X644.4993 Y258.5143 I-49.4772 J-7.5083
N880 X644.6703 Y256.2253 I-45.0536 J-4.5174
N890 X644.7194 Y254.1722 I-40.4664 J-1.9955
N900 X644.671 Y252.3607 I-35.7519 J.049
N910 X644.5497 Y250.7949 I-30.947 J1.6106
N920 X644.3802 Y249.4769 I-26.0886 J2.686
N930 G1 X644.2757 Y248.8554
N940 X643.6072 Y244.6287
N950 G3 X643.3634 Y241.6604 I7.2794 J-2.0921
N960 G40 G1 X643.2641 Y241.6488
N970 M50
N980 M30
%
23

N490 G2 X598.123 Y258.1482 I25.8877 J-
4.2014
N500 X598.4915 Y259.6749 I30.2985 J-6.5047

N510 X599.0052 Y261.4126 I34.531 J-9.2636
N520 X599.6864 Y263.3501 I38.5504 J-
12.4652
N530 X600.5564 Y265.4742 I42.3225 J-
16.0946
N540 X601.6356 Y267.7701 I45.8147 J-
20.1341
N550 G1 X602.9023 Y270.2203
N560 G2 X609.9323 I3.515 J-109.9438
N570 G1 X611.199 Y267.7701
N580 G2 X612.2783 Y265.4742 I-44.7355 J-
22.43
24

b. Thí nghiệm sàng lọc(sơ bộ )
*) xác lập biến thí nghiệm
Bảng 3.12. Các xác lập biến thí nghiệm của độ
chính xác khoảng pháp tuyến chung
Mức
Biến Thấp nhất Trung bình Cao nhất
Mã hoá -1 0 +1
Giá trị X(∆
x
)
0.01 0.105 0.2
Giá trị Y(∆
y
) 0.01 0.105 0.2
Sau khi xác lập được biến thí nghiệm Minitab triển khai 9
bước thí nghiệm ứng với lượng bù theo các phương với 9 chi tiết.

Bảng 3.13: Bảng các bước thí nghiệm
25