Tiểu luận "Mô phỏng quá trình gia công bánh răng côn cong dạng cung tròn Gleason trên máy tính"

MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN
CONG DẠNG CUNG TRÒN GLEASON TRÊN MÁY TÍNH
THE SIMULATION OF GLEASON SPIRAL BEVEL GEARS’ MANUFACTURE
ON THE COMPUTER
PHẠM ĐĂNG PHƯỚC – LƯU ĐỨC BÌNH
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Hiện nay tại các xưởng thực tập của các trường Đại học Kỹ thuật trên cả nước không có các
loại máy gia công bánh răng côn cong, điều này khiến cho sinh viên rất khó tiếp cận với phần
kiến thức không thể thiếu này của Kỹ sư ngành Cơ khí Chế tạo máy. Với thực tế đó, việc mô
hình hoá và mô phỏng quá trình gia công trên máy tính có ý nghĩa rất quan trọng về mặt khoa
học và tính kinh tế. Bài báo này trình bày việc mô phỏng quá trình gia công bánh răng côn cong
dạng cung tròn hệ Gleason trên máy tính bằng phần mềm PRO/ENGINEER, mở đầu cho việc
thành lập giáo trình điện tử về quá trình gia công các loại bánh răng.
ABSTRACT
Nowadays, the workshops of universities of technology in Vietnam haven’t got spiral bevel gear
cutting machines, which creates difficulties for mechanical engineering students studying this
matter. In such a reality, the modeling and simulation spiral bevel gears’ manufacture has
significance in the sciencetific and economically. This paper presents the simulation of Gleason
spiral bevel gears’ manufacture in the computer by the PRO/ENGINEER software, it’s beginning
of creating an e-lecture of gear manufacturing.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Gia công bánh răng côn nói chung và bánh răng côn cong nói riêng là quá trình cắt gọt
kim loại rất phức tạp, khó thực hiện trong sản xuất. Khi học về nguyên lý gia công các loại
bánh răng côn cong, sinh viên rất khó hiểu bởi vì các chuyển động tạo hình khi gia công phức
tạp, trừu tượng. Với cách truyền đạt thông thường bằng các hình vẽ, hình ảnh, sinh viên hầu
như không hiểu được bài giảng.
Việc ứng dụng công nghệ thông tin để mô phỏng quá trình gia công các loại bánh răng
côn cong trên máy tính tạo ra một công cụ học tập trực quan, ít tốn kém, sẽ giúp ích rất nhiều
cho sinh viên trong việc tiếp thu những lý thuyết rất khó này tại trường cũng như không bị bỡ
ngỡ khi ra công tác tại cơ sở sản xuất. Mặt khác, nó giúp cho các cơ sở đào tạo vẫn đảm bảo

được chất lượng đào tạo mà không nhất thiết phải đầu tư, trang bị thêm các thiết bị, máy móc
thực rất tốn kém, có thể lên đến hàng tỷ đồng. Điều này có ý nghĩa rất thiết thực trong công tác
đào tạo, nghiên cứu khoa học. [1]
Trong khuôn khổ bài báo này, tác giả trình bày việc mô phỏng quá trình gia công bánh
răng côn cong dạng cung tròn hệ Gleason.
2. NỘI DUNG
Bánh răng côn cong dạng cung tròn được hình thành dựa trên nguyên lý ăn khớp của hai
sườn răng bánh dẹt sinh tưởng tượng với bánh răng gia công. Bánh dẹt sinh tưởng tượng được
thay thế bằng giá lắc lư, trên đó có gắn đầu dao. Phôi lăn trên bánh dẹt sinh tưởng tượng và
chép lại dạng răng. Bán kính của đường cong Gleason chính là bán kính của đầu dao. [2]
Trước lúc bắt đầu làm việc, chi tiết được
dịch chuyển hướng kính để lấy chiều sâu
rãnh răng. Sau khi gia công xong một rãnh
răng, phôi lùi khỏi đầu dao, giá dao thực
hiện chuyển động đảo chiều về vị trí ban
đầu. Trong lúc này, phôi và dao vẫn chuyển
động theo hướng cũ.
Sau đó, phôi tiến tới đầu dao, chuyển
động bao hình lại được khôi phục để gia
công rãnh răng tiếp theo. [3]
Để tiến hành mô phỏng, sử dụng phần
mềm chuyên dụng PRO/ENGINEER xây
dựng tất cả các đối tượng cần thiết như:
máy, dao, đầu dao, chi tiết… và lắp ráp
chúng với vị trí tương quan đúng như một sơ
đồ gia công thực bằng môđun
MECHANISM. Sau đó, thiết lập các Servo
truyền động để tạo nên chuyển động cắt gọt của quá trình gia công. [4]
3. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ
Do giới hạn của nội dung bài báo, tác giả chỉ trình bày các kết quả đã đạt được của việc

xây dựng mô hình gia công thực trên máy tính mà không nêu chi tiết quá trình thực hiện.
Chi tiết
gia công
Bánh dẹt sinh
tưởng tượng
Đầu dao
Hình 1. Nguyên lý gia công bánh răng côn
cong dạng cung tròn
Hình 2. Mô hình gia công bánh răng côn cong dạng cung tròn trên máy tính
Tiến hành đặt các Servo motor: nhấp chọn biểu tượng
- Servo 1: chọn New trong menu Servo motor.
+ Type: pick chọn đường tâm đầu dao.
+ Profile: chọn Velocity, constant với A = 50.
- Servo 2: chọn New trong menu Servo motor.
+ Type: pick chọn đường tâm cụm lắc lư.
+ Profile: chọn Velocity, constant với A = 5.5
- Servo 3: chọn New trong menu Servo motor.
+ Type: pick chọn đường tâm chi tiết.
+ Profile: chọn Velocity, constant với A = 4.2.
- Servo 4: chọn New trong menu Servo motor.
+ Type: pick chọn đường trượt của cụm bàn trượt.
+ Profile: chọn Velocity, constant với A = 2.
Để bắt đầu quá trình mô phỏng, ta chọn
Analysis bằng cách nhấp biểu tượng Lúc này,
hộp thoại Analyses xuất hiện:

Chọn Edit để cài đặt các thông số chuyển
động cho quá trình mô phỏng trong hộp thoại
Analysis Definition:
- Chọn tên.

- Type: Kinematic
- Start time: 0
- End time: 10
- Frame Rate: 10
- Minimum Interval: 0.1
Hoàn thành các thao tác trên, chọn OK. Lúc này cơ cấu sẽ chuyển động theo thiết kế
của chúng ta. Lưu lại chuyển động đó dưới dạng file FILM bằng việc lựa chọn lệnh Playback.

Bấm chọn biểu tượng trên bảng Playbacks. Lúc này bảng Animate xuất hiện, tiếp tục
bấm chọn Capture, bảng thông báo Capture hiện ra với các lựa chọn cho file FILM muốn làm
như: đường dẫn đến nơi chứa file, định dạng cho file, kích thước giao diện của file, chất lượng
hình ảnh… Cuối cùng, bấm chọn OK, phần mềm sẽ tạo file FILM của chuyển động cơ cấu.
Kết quả, quá trình cắt răng côn cong dạng cung tròn hệ Gleason được tạo thành dưới
dạng file *.mpeg, có thể chạy với hầu hết ứng dụng Media.
4. KẾT LUẬN
Việc xây dựng mô hình gia công và mô phỏng trên máy tính của quá trình gia công
bánh răng côn răng cong dạng cung tròn hệ Gleason đã hoàn thành như bài báo đã trình bày.
Ngoài ra, chúng tôi cũng đã hoàn thành các mô hình mô phỏng gia công các loại bánh răng côn
Hình 3. Quá trình cắt răng Gleason dưới dạng file film .mpeg
khác như bánh răng côn thẳng, bánh răng côn cong dạng cung thân khai, cung epixycolid.
Các mô hình mô phỏng này đã được sử dụng trong việc giảng dạy tại Trường Đại học
Bách khoa, Đại học Đà Nẵng. Kết quả: sinh viên rất hứng thú khi học và tiếp thu nhanh các
kiến thức về gia công bánh răng côn nói riêng và môn học Công nghệ chế tạo máy nói chung.
Sinh viên đã hiểu ngay được bản chất của quá trình gia công bánh răng côn, các chuyển động
khi gia công, góc độ của dụng cụ cắt... thể hiện qua bài thi hết môn của mình.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lưu Đức Bình, Thiết kế mô phỏng quá trình gia công các loại bánh răng côn
theo phương pháp bao hình phục vụ giảng dạy, Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật, Đà Nẵng,
2006.
[2] Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trịnh Minh Tứ, Thiết kế dụng cụ gia công

bánh răng 2, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1987.
[3] Lê Văn Tiến, Nguyễn Đắc Lộc, Công nghệ chế tạo máy 2, Nxb Khoa học và
Kỹ thuật, Hà Nội, 1998.
[4] Parametric Technology Corporation, Pro/Engineer/Help/ Mechanism, 2003.