Ghiên cứu phương pháp đo và kiểm tra các thông số bánh răng trên máy đo ba chiều CMM

- 1 - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HUỲNH THANH HẢI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ KIỂM TRA CÁC THƠNG SỐ BÁNH RĂNG TRÊN MÁY ĐO BA CHIỀU CMM Chuyên ngành: Cơng nghệ Chế tạo máy Mã số: 60.52.04 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2011 - 2 - Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ CUNG Phản biện 1: PGS. TS. Trần Xuân Tùy Phản biện 2: PGS. TS. Lê Viết Ngưu Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 27 tháng 8 năm 2011. Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng - 3 - MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, thiết bị máy mĩc sản xuất ra địi hỏi phải cĩ yêu cầu độ chính xác. Các sản phẩm cơ khí trong nước ngày càng đạt chất lượng cao và dần thay thế được các sản phẩm cơ khí ngoại nhập. Trong sản xuất, đo lường là phương pháp nhận biết chất lượng. Do đĩ dụng cụ đo lường trở thành một trong những cơng cụ lao động gĩp phần tạo ra những sản phẩm cĩ chất lượng tốt và đo lường là khâu khơng thể thiếu được trong quá trình sản xuất. Các phương pháp đo lường truyền thống thường cĩ sai số lớn và đạt độ chính xác khơng cao do các nguyên nhân như: sai số do dụng cụ đo, kinh nghiệm và kỹ năng của người đo, độ nhạy cảm của tay, sự tinh tế của mắt… Đặc biệt, đối với việc đo đạc các thơng số của bánh răng, các phương pháp đo truyền thống rất phức tạp và đạt được độ chính xác khơng cao. Ngày nay, thiết bị đo lường kỹ thuật cũng cĩ nhiều bước tiến mạnh mẽ, độ chính xác đo lường ngày càng được nâng cao. Sự ra đời của máy đo ba chiều CMM, một trong những thiết bị đo hiện đại, đáp ứng được yêu cầu đo và kiểm tra độ chính xác chi tiết cơ khí theo yêu cầu của nhà thiết kế. Hiện nay, máy đo ba chiều CMM ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong kiểm tra độ chính xác cũng như đo đạc các thơng số của sản phẩm gia cơng. Nhằm khai thác triệt để khả năng hiện cĩ của các máy đo ba chiều CMM, việc nghiên cứu các phương pháp đo cho các thơng số khác nhau của sản phẩm cĩ yêu cầu cao về độ chính xác, về - 4 - dung sai truyền động phức tạp như bộ truyền bánh răng là một nhu cầu cần thiết. Với mục đích đĩ, tơi chọn đề tài “Nghiên cứu phương pháp đo và kiểm tra thơng số bánh răng trên máy đo ba chiều CMM”. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu các thơng số cơ bản của bộ truyền bánh răng và dung sai truyền động bánh răng, các phương pháp truyền thống nhằm đo và kiểm tra các thơng số cơ bản trong truyền động bánh răng. - Nghiên cứu sử dụng máy đo ba chiều CMM và phương pháp lập trình đo chi tiết trên máy đo ba chiều. - Nghiên cứu phương pháp đo và kiểm tra các thơng số bánh răng bằng máy đo ba chiều CMM. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Ứng dụng máy đo ba chiều CMM để đo và kiểm tra các thơng số khác nhau của bộ truyền bánh răng như: độ đảo vành răng, bước răng, profile răng, gĩc nghiêng của răng … 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực hành: Xây dựng cơ sở lý thuyết nhằm đo và kiểm tra các thơng số bánh răng trên máy đo CMM, từ đĩ áp dụng vào việc đo và kiểm tra một số bánh răng cụ thể. 5. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC - Xây dựng được phương pháp và qui trình đo và kiểm tra các thơng khác nhau của bánh răng trụ trên máy đo ba chiều. - Đo thực nghiệm một số thơng số của bánh răng như: đo độ đảo vành răng, sai số profin răng, bước răng… bằng máy đo ba chiều CMM. - 5 - 6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Khai thác triệt để và mở rộng khả năng cơng nghệ của máy đo ba chiều CMM hiện cĩ trên địa bàn miền Trung, nhằm nâng cao độ chính xác và năng suất đo và kiểm tra các sản phẩm cơ khí cĩ kết cấu phức tạp, cĩ yêu cầu cao về độ chính xác gia cơng, đáp ứng yêu cầu của nền sản xuất cơng nghiệp hĩa, hiện đại hĩa đất nước. 7. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN Ngồi phần mở đầu và kết luận. Luận văn bao gồm 4 chương: - Chương 1:Tổng quan về truyền động bánh răng và dung sai truyền động bánh răng. - Chương 2: Dung sai truyền động bánh răng, các phương pháp đo, kiểm tra truyền thống. - Chương 3: Tổng quan máy đo ba chiều CMM. - Chương 4: Đo và kiểm tra các thơng số cơ bản của bánh răng trên máy đo ba chiều. CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 1.1. Tổng quan về truyền động bánh răng Các dạng bánh răng thực tế thường gặp Hình 1. 1 a) Bánh răng trụ răng thẳng b) Bánh răng trụ răng nghiêng c) Bánh răng chữ V - 6 - Hình 1. 2 a) Bánh răng trụ chéo b) Bánh răng nĩn răng thẳng Hình 1. 3 a) Bánh răng-thanh răng/Cặp bánh răng nội tiếp b) Trục vít bánh vít 1.2. Thơng số chủ yếu của bộ truyền bánh răng răng thẳng Đường kính vịng đỉnh, đường kính vịng chân, đường kính vịng trịn cơ sở; đường kính vịng lăn, đường kính vịng chia, Gĩc áp lực trên vịng chia, gĩc ăn khớp, bước răng đo trên vịng chia, Mođun, … 1.3. Thơng số chủ yếu của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 1.3.1. Thơng số xác định trên mặt cắt ngang 1.3.2. Thơng số đặc trưng cho độ nghiêng của răng 1.3.3. Thơng số xác định trên mặt cắt pháp 1.4. Thơng số chủ yếu của bộ truyền bánh răng nĩn răng thẳng 1.5. Độ chính xác của bộ truyền bánh răng - Độ chính xác động học - Độ chính xác ăn khớp êm - Độ chính xác tiếp xúc. - 7 - 1.6. Một số nghiên cứu liên quan trọng và ngồi nước liên quan đến đề tài 1.7. Nhận xét và kết luận Qua một số nghiên cứu tài liệu liên quan đến dung sai truyền động bánh răng, về các phương pháp đo thơng số và kiểm tra các sai số trong truyền động bánh răng, ta thấy vấn đề này hiện nay vẫn được nhiều nhà khoa học tiếp tục quan tâm nghiên cứu. Thay vì sử dụng các dụng cụ và thiết bị đo truyền thống, cĩ thể sử dụng máy đo ba CMM chiều nhằm đảm bảo độ chính xác của các phép đo, đồng thời tăng được năng suất của quá trình đo. Trong khuơn khổ của luận văn, chúng tơi chỉ nghiên cứu xây dựng phương pháp đo, thực hiện việc đo và kiểm tra một số thơng số cơ bản của bánh răng như đường kính đỉnh, đường kính chân, bước răng, độ đảo vành răng, bước răng và sai số tích lũy bước vịng, gĩc nghiêng của răng… trên máy đo tọa độ CMM, sao cho kết quả thu được của quá trình đo đảm bảo được độ chính xác và dễ thao tác. CHƯƠNG 2- DUNG SAI TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG, CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO, KIỂM TRA TRUYỀN THỐNG 2.1. Dung sai truyền động bánh răng Dung sai của bộ truyền động bánh răng đảm bảo mức chính xác động học, mức làm việc êm, mức tiếp xúc của răng trong bộ truyền. 2.2. Các yêu cầu đặt ra cho truyền động bánh răng Yêu cầu mức chính xác động học, yêu cầu mức làm việc êm, yêu cầu về mức tiếp xúc mặt răng, yêu cầu độ hở mặt bên - 8 - 2.3. Sai số gia cơng và ảnh hưởng đến yêu cầu làm việc của bánh răng Sai số về khoảng cách tâm giữa bánh răng gia cơng và dụng cụ cắt răng: sai số hướng tâm; Sai số về chia răng (sai số răng); Sai số về sự dịch chuyển dụng cụ cắt dọc theo trục bánh răng gia cơng; Sai số prơphin lưỡi cắt của dao cắt răng. 2.4. Phương pháp truyền thống nhằm đo, kiểm tra thơng số bánh răng 2.4.1. Đo chiều dày răng Hình 2. 3: Đo dày răng bằng thước đo modun 2.4.2. Đo gĩc nghiêng bánh răng trụ răng nghiêng Hình 2. 4: Phương pháp đo gĩc nghiêng của bánh răng nghiêng - 9 - 2.4.3. Đo đường kính vịng chia Hình 2. 5: Đo đường kính vịng chia 2.4.4. Đo độ đảo hướng tâm vành bánh răng Độ đảo được đánh giá bằng sai lệch chỉ thị của dụng cụ đo sau một vịng quay của bánh răng. Hình 2.7 Sơ đồ đo độ đảo hướng tâm vành bánh răng 2.4.5. Kiểm tra sai số bước vịng 2.4.6. Phương pháp đo sai số tích luỹ bước vịng 2.4.7. Đo theo sai số tích luỹ bước sau nửa vịng quay của bánh răng 2.4.8. Đo bước vịng trên vịng trịn cơ sở của bánh răng 2.4.9. Đo sai lệch giới hạn bước pháp cơ sở - 10 - 2.4.10. Kiểm tra sai lệch prophin răng Hình 2. 13: Sơ đồ kiểm tra sai số prophin của răng 2.4.11. Kiểm tra vết tiếp xúc 2.5. Nhận xét và kết luận Qua nghiên cứu các phương pháp truyền thống nhằm đo và kiểm tra các thơng số của truyền động bánh răng, chúng ta nhận thấy rằng: - Với một sai số gia cơng, ta phải xây dựng một mơ hình đo riêng biệt, điều này dẫn đến việc đánh giá sai số chế tạo bánh răng mất thời gian và chi phí thiết bị và dụng cụ đo lớn. - Phép đo sử dụng các dụng cụ đo truyền thống khơng cho độ chính xác cao, khơng tin học hĩa được số liệu đo. - Khơng linh hoạt khi đo các bánh răng cĩ mơđun khác nhau. - 11 - CHƯƠNG 3- TỔNG QUAN MÁY ĐO BA CHIỀU CMM 3.1 . Giới thiệu về máy đo ba chiều BEYOND CRYSTA C544 Hình 3. 1 Máy đo ba chiều Mitutoyo BEYOND CRYSTA C544 Máy đo ba chiều CMM cĩ thể thực hiện việc đo các thơng số hình học theo phương pháp tọa độ. 3.3.1. Tính năng kỹ thuật của máy 3.3.2. Chức năng của máy đo ba chiều - Phần mềm thu nhận, xử lý số liệu đo và điều khiển máy đo ba chiều. 3.2 . Phần mềm COSMOS24 và một số thao tác lệnh cơ bản 3.2.1 Một số thao tác lệnh cơ bản trên phần mềm COSMOS24 3.2.2. Lập trình đo trên phần mềm COSMOS24 3.3 . Mơ đun Pro/CMM trong phần mềm Pro/Engineer 3.3.1. Giới thiệu về mođun Pro/CMM 3.3.2. Trình tự lập trình đo trong mođun Pro/CMM Việc thiết kế một quá trình đo chi tiết trên mơđun Pro/CMM được tĩm tắt theo sơ đồ khối sau đây: - 12 - Hình 3. 3: Sơ đồ quá trình lập trình đo chi tiết trên máy đo CMM 3.3.3. Thao tác lệnh để thiết kế mơ phỏng đo chi tiết trên Pro/CMM 3.3.4. Hiển thị tệp tin dữ liệu quá trình đo (DMIS) của Pro/CMM 3.4 . Nhận xét và kết luận Trong chương này, chúng tơi đi sâu tìm hiểu về máy đo ba chiều Mitutoyo BEYOND CRYSTA 544 tại Phịng thí nghiệm CRePA, Chương trình Đào tạo kỹ sư Chất lượng cao PFIEV. Chúng tơi tìm hiểu về tính năng kỹ thuật của máy đo; tìm hiểu về phương pháp đo bằng tay và phương pháp lập trình đo tự động trên máy đo ba chiều CMM, tìm hiểu về modun Pro/CMM trong phần mềm Pro/Engineer nhằm thiết lập các chương trình đo tự động một chi tiết, kết xuất ra tập lệnh ngơn ngữ DMIS nhằm điều khiển máy đo ba chiều CMM. Đây là một cơ sở kiến thức quan trọng, gĩp phần xây dựng các Mơ hình chi tiết thiết kế Mơ hình chi tiết Thiết lập qui trình đo Thiết lập các nguyên cơng đo Thiết lập các bước đo Tạo các files dữ liệu đo trên ngơn ngữ Hậu xử lý Điều khiển của máy đo ba chiều CMM Máy đo Dụng cụ đo (đầu Đồ gá chi tiết đo - 13 - phương pháp đo thơng số của bánh răng trên máy đo ba chiều CMM và thực nghiệm đo đạc một số thơng số và chỉ tiêu cơ bản đánh giá độ chính xác của bánh răng. CHƯƠNG 4 - ĐO VÀ KIỂM TRA CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÁNH RĂNG TRÊN MÁY ĐO BA CHIỀU 4.1. Mơ tả quá trình đo thơng số bánh răng trên máy đo 3 chiều Quá trình đo thơng số của bánh răng trên máy đo 3 chiều thực chất là đo tọa độ các điểm trên bánh răng, sau đĩ xây dựng chương trình tính tốn xác định các thơng số của bánh răng cũng như các chi tiêu đánh gía độ chính xác bánh răng. 4.2. Cơ sở hình học của phép đo tọa độ 4.2.1. Hệ tọa độ Đề các vuơng gĩc 4.2.2. Các phép biến đổi tọa độ 4.2.2.1. Phép tịnh tiến song song 4.2.2.2. Phép quay trục 4.3. Chuẩn bị quá trình đo chi tiết trên máy đo CMM 4.3.1. Gá đặt chi tiết lên máy đo 4.3.2. Hiệu chuẩn đầu đo 4.3.3. Thiết lập hệ tọa độ gốc cho chương trình đo (hệ tọa độ gốc của vật thể cần đo) 4.3.4. Tạo chương trình đo từ chế độ Learn Mode Ở đây chúng tơi trình bày phương pháp lập trình đo đường kính vịng đỉnh bánh răng. - 14 - Hình 4.7: Hệ tọa độ trên chi tiết bánh răng Trình tự tiến hành:
Thực hiện gá bánh răng lên Bàn máy
Chọn kiểu đầu dị phù hợp
Khởi động chương trình COSMOS.
Tạo một Project mới.
Thực hiện so đầu dị để máy đo nhận biết được cĩ sự thay đổi đường kính đầu dị.
Chọn nút lệnh Learn Mode trên thanh cơng cụ. 4.3.5. Nhập một chương trình đo từ file *.awg 4.4. Cơ sở lý thuyết tái tạo đường cong và bề mặt cơ bản từ tập hợp các điểm đo rời rạc Sau khi thực hiện đo đạc các điểm rời rạc trên phần tử đường trịn, mặt trụ, đường xoắn ốc, ta cĩ thể sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu (Least Mean Square) nhằm tái tạo các đường và bề mặt thơng dụng như đường trịn, mặt trụ, từ đĩ xác định được các thơng số cơ bản của đường hay bề mặt. Z Y X O Hệ tọa độ máy đo Hệ trục tọa độ chi tiết Đường trịn - 15 - 4.4.1. Xấp xỉ tập hợp điểm bằng vịng trịn theo phương pháp bình phương tối thiểu Giả sử rằng muốn xấp xỉ thành đường trịn từ tập hợp m điểm đo (xi, yi) trong mặt phẳng xy, trong đĩ m ≥ 3. Phương trình đường trịn: 22 0 2 0 ryx =+ (4. 1) Trong đĩ: (x0, y0) là tâm vịng trịn và r là bán kính của vịng trịn. Khoảng cách từ điểm (xi, yi) đến đường trịn: ( ) ( )2 20 0i i id x x y y r= − + − − (4. 2) Như vậy cần cực tiểu bình phương khoảng cách di, tức là cực tiểu hàm: ( ) ( )( )22 20 0i i i x x y y r   − + − −    ∑ (4. 3) Điều này tương đương với thực hiện quá trình bình phương bé nhất sử dụng phương trình: ( ) ( ) ( )2 20 0 0 0, , 0i iF x y r x x y y r= − + − − = (4. 4) Như vậy, để cực tiểu hĩa hàm F, ta cần giải hệ phương trình tuyến tính bình phương tối thiểu sau đây: 0 0 x A y b ρ     =     với 2 2 20 0x y rρ = + − (4. 5) Trong đĩ các phần tử của hàng thứ i của ma trận A là các hệ số ( )2 ,2 , 1i ix y − và phần tử hàng thứ i của b là ( )2 2i ix y+ . Chúng ta tính được bán kính r: 2 20 0r x y ρ= + − - 16 - Trên cơ sở thuật tốn này, cĩ thể lập trình xấp xỉ các điểm đo trên hình trụ đỉnh và hình trụ chân của bánh răng, từ đĩ xác định được bán kính của hình trụ đỉnh và hình trụ chân. 4.4.2. Xấp xỉ tập hợp điểm bằng hình trụ theo phương pháp bình phương tối thiểu Hình trụ được xác định bằng một điểm (x0, y0, z0) trên trục của nĩ, một vectơ (a, b, c) nằm dọc theo trục và bán kính r của hình trụ. Phương trình tham số của hình trụ như sau: 0 0 0ax 1 z by c = − −  = (4.9) Khoảng cách từ một điểm (xi, yi, zi) đến hình trụ: i id r r= − (4.10) Trong đĩ: 2 2 2 2 2 2 wi i i i u v r a b c + + = + + (4.11) Trong đĩ: ri là khoảng cách từ điểm thứ i đến trục hình trụ. Cần cực tiểu hĩa bình phương khoảng cách ri từ một điểm đo đến hình trụ. 4.4.3. Xấp xỉ tập hợp điểm bằng đường xoắn ốc theo phương pháp bình phương tối thiểu Khoảng cách bình phương tối thiểu từ các dữ liệu đường xoắn ốc xấp xỉ đến điểm dữ liệu được tính bằng biểu thức (với hid khoảng cách từ điểm xi đến đường xoắn ốc): 1 22( )hh idrmsd cuc tieu cua N   Σ =       (4.22) Cần cực tiểu hĩa hàm nĩi trên, từ đĩ xác định được bước đường xoắn ốc và đường kính hình trụ. - 17 - Hình 4. 11: Đường xoắn ốc trụ Hình 4. 12: Khai triển trụ chia/trụ đỉnh răng 4.5. Phương pháp đo và kiểm tra thơng số bánh răng 4.5.1. Đo đường kính vịng đỉnh, vịng chân răng và xác định độ đảo hướng tâm trên hình trụ đỉnh 4.5.1.1. Các thơng số của bánh răng trụ răng thẳng Mođun m = 3,25mm Số răng Z = 10 răng Đường kính vịng chia: d = m.Z = 32,5000 mm Đường kính vịng đỉnh: da = m(Z+2) = 39,0000 mm Đường kính vịng chân: df = m(Z-2,5m) = 24,3700 mm Bước răng trên vịng chia: p = pi.m = 10,2103 mm - 18 - 4.5.1.2. Các bước thực hiện đo đạc Dựng hình chi tiết bánh răng, lập trình đo, mơ phỏng quá trình đo, kết xuất file APT, thiết lập hệ tọa gốc cho chi tiết đo, tiến hành chạy chương trình đo hình trụ đỉnh và hình trụ chân của bánh răng. Hình 4. 13: Mơ phỏng lập trình đo đường kính vịng đỉnh sử dụng moddun Pro/CMM Hình 4. 14. Thực hiện đo thơng số bánh răng trụ răng thẳng bằng máy đo ba chiều Mitutoyo BEYOND CRYSTAL 544 - 19 - 4.5.1.3. Kết quả tái tạo vịng trịn đỉnh răng và chân răng Phần mềm COSMOS hỗ trợ tái tạo đường trịn đỉnh và đường trịn chân, Hình 4.15 trình bày kết quả tái tạo vịng trịn đỉnh răng trên máy đo ba chiều CMM nhờ phần mềm COSMOS. Hình 4. 15.Kết quả tái tạo vịng trịn đỉnh răng và vịng chân răng trên máy đo ba chiều Mitutoyo Kết quả đo tính được trên phần mềm COSMOS như sau: - Đường kính vịng chân: df = 25.531 mm - Đường kính vịng đỉnh: da = 38.920 mm - Độ đảo của vịng đỉnh răng so với đường tâm trục: 0,046mm 4.5.2. Đo và xác định bước răng trên vịng chia của bánh răng trụ răng thẳng 4.5.2.1. Các bước thực hiện đo đạc Dựng hình chi tiết bánh răng trên phần mềm Pro/Engineer, lập trình đo trên modun Pro/CMM của Pro/Engineer, mơ phỏng quá trình đo, kết xuất file, thiết lập hệ tọa gốc cho chi tiết đo, tiến hành chạy chương trình đo đạc. - 20 - Hình 4. 16 Mơ phỏng lập trình đo bước phải răng 4.5.2.2. Phương pháp xác định bước răng từ tập hợp các điểm đo Phần mềm COSMOS cũng hỗ trợ phép dựng hình tái tạo hình trụ từ tập hợp các điểm đo, từ đĩ cĩ thể xác định được bán kình hình trụ chia. Tiến hành tính tốn gĩc chắn cung bởi hai điểm đo trên hai biên dạng cùng phía của hai răng kề nhau, ta suy được bước răng trên vịng chia. So sánh với bước răng lý thuyết, ta suy được sai số bước răng trên vịng chia. 4.5.2.3. Kết quả tính tốn bước răng Hình 4.17. Sai số bước răng trên vịng chia 4.5.3. Kiểm tra sai số biên dạng răng (bánh răng trụ răng thẳng) 4.5.3.1. Các bước thực hiện đo đạc - 21 - Dựng hình chi tiết bánh răng trên phần mềm Pro/Engineer. Lập trình đo đạc giao điểm một mặt cắt ngang với mặt răng trái và với mặt răng phải của bánh răng trên modun Pro/CMM của Pro/Engineer. Tiến hành chạy chương trình đo đạc các điểm trên biên dạng răng. 4.5.3.2. Phương pháp xác định biên dạng răng từ tập hợp các điểm đo Cĩ thể truy nhập tập hợp điểm đo vào phần mềm Pro/Engineer, sử dụng phương pháp xáp xỉ bằng đường cong B-Splines trong phần mềm Pro/Engineer và xác định khoảng cách lớn nhất từ các điểm đo đến biên dạng lý thuyết của bánh răng lý thuyết. Hình 4.19. Biên dạng răng lý thuyết và biên dạng răng tái tạo từ tập hợp điểm đo thơng qua phần mềm Pro/Engineer. 4.5.3.3. Kết quả tính tốn sai số biên dạng răng Kết quả sai lệch lớn nhất giữa biên dạng răng lý thuyết và biên dạng răng thực tế là 0.141316 mm (đo đạc thơng qua phần mềm Pro/Engineer. - 22 - 4.5.4. Đo gĩc nghiêng của răng trên trụ đỉnh trên bánh răng nghiêng Để xác định gĩc nghiêng của bánh răng nghiêng, cĩ thể tiến hành đo đạc một tập điểm khác nhau trên đường răng trên hình trụ đỉnh. 4.5.4.1. Các bước thực hiện đo đạc Cĩ thể thực hiện hực hiện bằng tay: Khởi động phần mềm COSMOS, chế độ Learn Mode. Chọn chế độ đo trụ để đo lỗ bánh răng, từ đĩ gá hệ tọa độ máy nằm trên đường trục của trụ bao bánh răng. Chọn chế độ đo điểm bằng tay rồi tiến hành đưa đầu dị đến, chạm vào giữa đỉnh bánh răng. Sau đĩ đưa đầu dị ra khoảng cách an tồn. Đưa đầu dị đến lớp tiếp theo, thực hiện tương tự như trên. Sau khi đến lớp cuối cùng, ta thực hiện lưu chương trình. Đĩng chế độ Learn Mode. Khởi động chạy chương trình ở chế độ Repeat Mode, chờ đến kết thúc chương trình rồi tiến hành xuất kết quả ra. 4.5.4.2. Kết quả tính tốn gĩc nghiêng Hình 4. 22. Tái tạo đường xoắn của bánh răng nghiêng trên cơ sở tọa độ các điểm đo được - 23 - Sử dụng các hỗ trợ của phần mềm Pro/Engineer để dựng hình đường xoắn ốc từ tập hợp các điểm đo. Sau khi xấp xỉ tập hợp điểm đo trên đường răng trên hình trụ đỉnh của bánh răng, chúng ta tính được gĩc nghiêng bánh răng. Tiến hành các thao tác lệnh đo đạc trên phần mềm Pro/ENGINEER, ta cĩ: Đường kính vịng đỉnh: df = 78.6574mm, Gĩc giữa 2 mặt phẳng DTM2 và DTM3: α = 30.66790. Chiều cao giữa 2 điểm đo PNT0 và PNT10 (điểm đầu và điểm cuối của đướng xoắn ốc trụ: h = 29.75mm. Từ đĩ, tính tốn được gĩc nghiêng βf của bánh răng trên hình trụ đỉnh răng theo cơng thức: 2 x hp pi α = ; . x f p tg d λ pi = => 090fβ λ= − => β = 35.28300 4.6. Giới thiệu một số chương trình đo các thơng số trên mơđun Pro/CMM Chương trình đo bước bánh răng trụ răng thẳng FILNAM/"dobuocrangthang" UNITS/MM ANGUNITS/ANGDEC360 SNSDEF/PROBE,FIXED,NUMBER=1,0,0, -72.6,DIAM=4 CNCON SNSLCT/1 FEDRAT/MESVEL=5,POSVEL=100,APP RCH=20 GOTO/CART,17.087,-5.357,20 GOTO/CART,17.087,-5.357,-38.497 PTMEAS/CART,16.401,-3.479,- 38.497,ANGCOS,-.343,.939,0 …………………… ……………………. ……………………… ………………………….. CNCON FEDRAT/MESVEL=3,POSVEL=1,AP PRCH=1 GOTO/CART,10.642,-14.368,20 GOTO/CART,10.642,-14.368,-38.478 PTMEAS/CART,11.197,-12.447,- 38.478,ANGCOS,.277,.961,0 GOTO/CART,10.642,-14.368,-38.478 GOTO/CART,10.642,-14.368,20 ENDMES ENDFIL - 24 - - Chương trình đo bước răng trái của bánh răng nĩn FILNAM/"diemtrai" UNITS/MM ANGUNITS/ANGDEC360 CNCON SNSLCT/1 FEDRAT/MESVEL=5,POSVEL=70,APP RCH=2 GOTO/CART,44.175,21.088,13.007 GOTO/CART,44.175,21.088,3.007 PTMEAS/CART,41.599,23.905,1.811,A NGCOS,-.644,.704,-.299 ENDMES GOTO/CART,44.175,21.088,13.007 GOTO/CART,30.654,38.164,13.007 GOTO/CART,30.654,38.164,3.007 PTMEAS/CART,27.111,39.585,1.811,A NGCOS,-.886,.355,-.299 ENDMES GOTO/CART,11.063,47.684,13.007 GOTO/CART,-10.769,47.751,13.007 GOTO/CART,-10.769,47.751,3.007 PTMEAS/CART,- 14.086,45.864,1.811,ANGCOS,-.829,- .472,-.299 ENDMES GOTO/CART,-10.769,47.751,13.007 ………………………….. …………………………......... ENDFIL 4.7. Nhận xét và kết luận - Qua nghiên về máy đo tọa độ ba chiều CMM, chúng tơi đã đề xuất được một số phương pháp đo thơng số của bánh răng trụ răng thẳng và răng nghiêng trên máy đo ba chiều: đường kính vịng đỉnh,, vịng chân và độ đảo vành răng; bước răng; sai lệch biên dạng răng; gĩc nghiêng của đường răng trụ đỉnh. - Máy đo tọa độ CMM sử dụng đầu đo tiếp xúc cho độ chính xác rất cao, độ chính xác về tọa độ của máy đạt 0,0001mm. Để bảo đảm độ chính xác khi đo, cần đảm bảo nhiệt độ trong phịng máy đo phải ổn định, tránh sai số do việc tăng giảm nhiệt độ mơi trường; bề mặt chi tiết phải được làm sạch để đảm bảo chính xác khi định vị cũng như việc tiếp xúc giữa đầu đo và bề mặt đo; chọn hướng đầu đo tiếp xúc với bề mặt chi tiết cũng như tốc độ đo sao cho tránh được hiện - 25 - tượng đầu đo trượt trên bề mặt, hướng tiếp xúc phải vuơng gĩc với mặt đo tại điểm tiếp xúc; chọn đường chạy khơng của đầu đo ngắn nhất nhằm giảm thời gian đo trên máy. - Với việc đo đạc dùng máy đo CMM, việc xử lý kết quả tính tốn cũng hết sức quan trọng, nhằm bảo đảm độ chính xác của kết quả đo. - Đo các thơng số bánh răng bằng máy đo ba chiều CMM đã khắc phục được hầu hết các nhược điểm của phương pháp đo truyền thống như tiết kiệm được thời gian, độ chính xác cao hơn, tin học hĩa được các thơng số đo… KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 1. Kết luận Sau thời gian thực hiện, luận văn cơ bản đã hồn thành được yêu cầu cơng việc đề ra. Chúng tơi đã thực hiện được các cơng việc sau đây: - Tìm hiểu về tính năng kỹ thuật của máy đo ba chiều CMM BEYOND CRYSTA C544 tại Phịng thí nghiệm CRePA, chương trình PFIEV; tìm hiểu phương pháp lập trình đo trên máy CMM thơng qua phần mềm COSMOS; ứng dụng modun Pro/CMM của phần mềm Pro/ENGINEER nhằm lập trình tự động điều khiển máy đo ba chiều CMM. - Xây dựng được phương pháp đo một số thơng số cơ bản và chi tiêu đánh giá độ chính xác của bánh răng (trụ răng thẳng, trụ răng nghiêng), tiến hành đo đạc và xử lý số liệu đo thu được nhằm xác định một số thơng số cơ bản của bánh răng như: đường kính vịng - 26 - đỉnh, vịng chân, độ đảo vành răng, bước răng bên trái và bên phải cho bánh răng trụ răng thẳng, kiểm tra sai số profin răng răng thẳng, đo gĩc nghiêng đường răng trên hình trụ đỉnh. Các phương pháp đo và xử lý số liệu đảm bảo được độ tin cậy và độ chính xác của kết quả đo. 2. Hướng phát triển của đề tài Tuy nhiên với thời gian cĩ hạn, đề tài chưa đánh giá hết được độ chính xác của kết quả đo đạc, chưa nghiên cứu các phương pháp để giảm thiểu các sai số ảnh hưởng đến kết quả đo. Do đĩ để hồn thiện đề tài, cần tiếp tục thực hiện các nghiên cứu sau đây: - Đánh giá các nhân tố ảnh hưởng đến kết quả đo và tìm biện pháp khắc phục, như ảnh hưởng của vị trí tiếp xúc giữa đầu dị và chi tiết đến kết quả đo, hiệu chỉnh sai số do vị trí tiếp xúc thực tế khác với vị trí tiếp xúc khi mơ phỏng quá trình đo trên modun Pro/CMM của phần mềm Pro/Engineer. - Xây dựng phần mềm nhằm xử lý nhanh chĩng số liệu đo và xuất ra kết quả đo đạc. - Tiếp tục nghiên cứu xây dựng phương pháp đo các thơng số của truyền động trục vít – bánh vít.