Mô hình hóa cơ cấu Cam Glôbôit cần quay từ chương trình gia công điều khiến số

Bài báo trình bày việc mô hình hóa cơ cấu cam glôbôit cần xoay với con lăn trụ. Dữ liệu chính dùng cho mô hình hóa là chương trình điều khiển số 5 trục gia công cơ cấu cam này. Ở đây, các giá trị trục xoay trong chương trình gia công được chuyển thành các giá trị dịch chuyển góc xoay đầu vào của cam và đầu ra của cần. Từ các giá trị này, tọa độ điểm pitch trên các con lăn được xác định nhằm xây dựng mặt pitch của cam. Bề mặt làm việc của cam nhận được bằng cách offset bề mặt pitch. Trong nghiên cứu này, phần mềm Pro/ENGINEER Wildfi re 4 được sử dụng để thực hiện mô hình hóa cơ cấu cam và kiểm tra giao thoa giữa cam và các con lăn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình hóa cơ cấu Cam Glôbôit cần quay từ chương trình gia công điều khiến số Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 3/2014 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC MÔ HÌNH HÓA CƠ CẤU CAM GLÔBÔIT CẦN QUAY TỪ CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG ĐIỀU KHIỂN SỐ MODELLING GLOBOIDAL INDEXING CAM FROM IT’S NC PROGRAM Nguyễn Văn Tường1 Ngày nhận bài: 07/5/2014; Ngày phản biện thông qua: 20/6/2013; Ngày duyệt đăng: 13/8/2014 TÓM TẮT Bài báo trình bày việc mô hình hóa cơ cấu cam glôbôit cần xoay với con lăn trụ. Dữ liệu chính dùng cho mô hình hóa là chương trình điều khiển số 5 trục gia công cơ cấu cam này. Ở đây, các giá trị trục xoay trong chương trình gia công được chuyển thành các giá trị dịch chuyển góc xoay đầu vào của cam và đầu ra của cần. Từ các giá trị này, tọa độ điểm pitch trên các con lăn được xác định nhằm xây dựng mặt pitch của cam. Bề mặt làm việc của cam nhận được bằng cách offset bề mặt pitch. Trong nghiên cứu này, phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4 được sử dụng để thực hiện mô hình hóa cơ cấu cam và kiểm tra giao thoa giữa cam và các con lăn. Từ khóa: cam glôbôit, mô hình hóa, Pro/ENGINEER Wildfire ABSTRACT This paper presents a case study of modelling the globoidal indexing cam with cylindrical rollers. The main data for modelling is the 5-axis numerical control (NC) program that used to machine the cam. Here, the values of rotational axes in the NC program are converted to the input and output angular displacements of the cam and the follower. From these displacements, the coordinates of the pitch points on the rollers, and then the pitch surfaces, can be defined. The working surfaces of the cam can be obtained by offseting the pitch surfaces. In this study, Pro/ENGINEER Wildfire 4 is used for modelling the cam and checking interference between the cam and its rollers. Keywords: globoidal cam, modelling, Pro/ENGINEER Wildfire I. ĐẶT VẤN ĐỀ So sánh với các cơ cấu cam khác, cơ cấu cam glôbôit có đặc tính là rất chắc chắn, có khả năng mang tải cao, làm việc êm và có độ tin cậy cao. Vì thế cơ cấu này được dùng rộng rãi trong các thiết bị tự động trong công nghiệp. Các ứng dụng điển hình của cơ cấu cam là trong máy công cụ, các dây chuyền lắp ráp tự động, máy đóng gói và nhiều thiết bị tự động khác [6]. Cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về cam glôbôit bao gồm mô hình hóa cơ cấu cam, tính toán động lực học, gia công cơ cấu cam trên máy CNC (Computer Numerical Control)… Hầu hết các nghiên cứu này đều khởi đầu bằng việc mô tả bề mặt làm việc của cam và xây dựng mô hình CAD (Computer Aided Design) ba chiều của cam. Bề mặt làm việc của cam là bề mặt cam tiếp xúc với con lăn khi cơ cấu làm việc. Một số 1 cách tiếp cận đã được các nhà nghiên cứu thực hiện để mô tả cũng như xây dụng bề mặt làm việc của cam glôbôit như sau: - Biểu diễn phương trình toán học của bề mặt làm việc của cam glôbôit bằng các công cụ toán học như: biến đổi hệ tọa độ, hình học vi phân và lý thuyết tạo mặt liên hợp. Các nghiên cứu điển hình cho cách tiếp cận này là nghiên cứu của Cheng [2], Yan và Chen [9], [10]. - Sử dụng một số phần mềm đồ họa thương mại như AutoCAD R14 và 3D Studio và ngôn ngữ lập trình VBA để phát triển một gói phần mềm để tạo bề mặt làm việc của cam glôbôit và tạo mô hình cam glôbôit [3]. - Bề mặt làm việc của cam glôbôit được biểu diễn thông qua bề mặt quét được tạo bởi đường chạy dao khi sử dụng dao có kích thước và hình dáng giống như con lăn [7]. TS. Nguyễn Văn Tường: Khoa Cơ khí - Trường Đại học Nha Trang 84 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 3/2014 - Theo quan điểm gia công, bề mặt làm việc của cam có thể được xác định khi biết sự dịch chuyển tương ứng của của cam và của khâu bị dẫn [4]. Dựa vào quan điểm này, Tường và Pokorny [8] đã xây dựng mô hình cơ cấu cam glôbôit khi biết trước quy luật góc quay của cam và góc quay của cần lắc tương ứng. Trong nghiên cứu này, mô hình cơ cấu cam glôbôit cần quay cũng được tạo theo quan điểm gia công. Tuy nhiên, ở đây, dữ liệu đầu vào để tạo mô hình là chương trình NC dùng để gia công cơ cấu cam glôbôit cần quay được tạo cho máy chuyên dùng. Mô hình CAD của cam được tạo ra có thể được dùng cho các ứng dụng khác trong thiết kế và chế tạo có sự hỗ trợ của máy tính. Hình 1. Cam glôbôit loại có rãnh Hình 2. Cam glôbôit loại có gân Hình 3 biểu diễn các mối quan hệ hình học giữa cam glôbôit lõm với cần lắc. Trên hình này, mặt chuẩn là mặt phẳng chứa trục cần lắc và vuông góc với trục cam, còn mặt khai triển là mặt phẳng bất kỳ vuông góc với trục con lăn. Điểm pitch là giao điểm của trục con lăn và mặt phẳng khai triển. Các thông số hình học của cơ cấu này như sau [4], [5]: II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Cơ cấu cam glôbôit Có hai loại cơ cấu cam glôbôit. Trên hình 1 là loại cam glôbôit có rãnh trên thân cam với cần có chuyển động lắc (cần lắc). Thân cam có dạng bề mặt cam lồi (hình 1a) hoặc bề mặt lõm (hình 1b). Loại thứ hai có một hoặc nhiều gân trên bề mặt cam với hai dạng cần lắc (hình 2a) hoặc cần quay (hình 2b). Trong bốn loại kể trên thì loại cam glôbôit cần quay có hình dáng phức tạp nhất, khó tạo mô hình nhất. Hình 3. Mối quan hệ hình họa giữa cam glôbôit và cần a - góc quay của cam; b - góc quay của cần tương ứng với góc a; b0 - góc hợp bởi mặt phẳng chuẩn với trục con lăn trên khi hệ thống ở vị trí ban đầu; b1 - góc hợp bởi trục con lăn trên với mặt phẳng chuẩn; b2 - góc hợp bởi trục con lăn dưới với mặt phẳng chuẩn. t - khoảng cách từ trục cần lắc đến đầu mút của con lăn; l- chiều dài con lăn; e - khe hở giữa đầu mút con lăn với thân cam; F - khoảng cách từ trục cần lắc đến điểm pitch; C - khoảng cách giữa trục cam và trục cần lắc; R - khoảng cách từ điểm pitch đến trục cam, R = C – F.cos(b1); (1) (2) h – khoảng cách từ điểm pitch đến mặt phẳng chuẩn, h = F.sin (b1) Các thông số a, t, e, l không được thể hiện trên hình. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 85 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 3/2014 Mối quan hệ hình học giữa cam glôbôit và cần lắc nói trên cũng có thể ...