Thạc Sĩ Lập trình gia công một số bề mặt phức tạp trên máy cnc

Luận văn thạc sĩ năm 2011
Đề tài: LẬP TRÌNH GIA CÔNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY CNC

PHỤ LỤC
MỞ ðẦU i
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ðIỀU KHIỂN SỐ VÀ CÔNG NGHỆ CNC 2
1.1. Bản chất của ñiều khiển số . 2
1.1.1. ðiều khiển không theo số 2
1.1.2. ðiều khiển số . 4
1.1.3. Mã hoá thông tin . 5
1.1.4. Máy công cụ ñiều khiển theo chương trình CNC . 7
1.2. Lịch sử phát triển của các máy CNC . 14
1.3. Hướng phát triển của máy CNC trên thế giới và Việt Nam . 17
1.3.1. Từ các máy CNC tới FMS 18
1.3.2. Tính ưu việc của máy CNC . 26
1.4 Kết luận . 27
Chương 2: GIỚI THIỆU TRUNG TÂM GIA CÔNG TNV-40A 28
2.1. Giới thiệu chung . 28
2.2. Phạm vi sử dụng . 29
2.3. Bảng ñiều khiển 29
2.3.1. Cấu tạo . 29
2.3.2. Các phím . 30
2.3.3. Các công tắc 30
2.4. Thông số kỹ thuật . 31
2.5. Các chuyện ñộng chính của máy 31
2.5.1. Chuyện ñộng chạy dao 31
2.5.2. Các nhiệm vụ chuyển ñộng chạy dao 32
2.5.3. Kết cấu vít me - ðai ốc bi . 33
2.5.4. Chuyển ñộng của ñầu trục chính . 34
2.6. Yêu cầu kĩ thuật của trục chính 35
2.7. Cấu hình chuẩn . 35
2.8. Phần mềm ñiều khiển trên PC 36
2.8.1. Biên soạn chương trình . 36
2.8.2. Mô phỏng 36
2.8.3. Thực hiện gia công 36
2.8.4. Chế ñộ ñiều khiển bằng tay . 36
2.8.5. Chức năng ñặc biệt 36
2.9. Kết luận 37
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH TRÊN MÁY PHAY CNC 38
3.1. Chuẩn bị lập trình . 38
3.1.1. Những yêu cầu ñối với người lập trình . 38
3.1.2. Các bước cần thiết khi lập một chương trình 38
3.1.3. Nhập chương trình vào máy 39
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
vi
3.1.4. Các thuật ngữ trong lập trình 40
3.1.5. ðiều khiển và ñịnh hướng các trục . 41
3.1.6. ðiểm gốc phôi . 43
3.1.7. Tọa ñộ lập trình . 43
3.1.8. Xác ñịnh ñiều kiện cắt gọt . 46
3.1.9. Các dạng mã lệnh 46
3.1.10. Mẫu cơ bàn của một chương trình 49
3.2. Mã lệnh G . 50
3.2.1. Danh sách các mã G 50
3.2.2. Các dạng tọa ñộ (G90, G91) . 54
3.2.3. Lựa chọn tọa ñộ phôi G54-G59 55
3.2.4. Bù chiều dài dụng cụ G53, G44, G49 . 57
3.2.5. Lựa chọn mặt phẳng gia công G17, G18, G19 . 61
3.2.6. Di chuyển dụng cụ với tốc ñộ chạy không cắt G00 63
3.2.7. Di chuyển dụng cụ theo ñường thẳng với tốc ñộ chạy dao cắt gọt 64
3.2.8. Di chuyển dụng cụ theo cung tròn với tốc ñộ tiến dao cắt gọt . 65
3.2.9. Lệnh dừng tạm thời G04 . 68
3.2.10. Trở về ñiểm gốc chính của máy hoặc gốc thứ 2, 3, 4 . 69
3.2.11. Bù bán kính dụng cụ G40, G41và G42 . 70
3.3.12. Lựa chọn hệ tọa ñộ máy G53 71
3.3. Bảng mã M . 72
3.3.1. Dừng chương trình và dừng lựa chọn M00, M01 . 75
3.3.2. M02, M30 kết thúc chương trình và lặp lại chương trình . 76
3.3.3. Quay và dừng trục chính M03, M04, M05 . 77
3.3.4. ðổi dụng cụ M06 77
3.3.5. Bật tắt dung dịch trơn nguội M08, M09 . 78
3.3.6. Khóa trục chính M19 78
3.3.7. Tắt nguồn tự ñộng M20 . 78
3.3.8. Chu trình cất dụng cụ M33 79
3.3.9. Bật và tắt quá trình thổi khí M51, M59 79
3.3.10. Gọi chương trình con và trở về từ chương trình con M98, M99 79
3.4. Mã lệnh T, S và F . 80
3.4.1. Mã lệnh T 80
3.4.2. Mã lệnh S 80
3.4.3. Mã lệnh F 81
3.5. Mã lệnh D và H 81
3.5.1. Mã lệnh D 81
3.5.2. Các thuật ngữ giải thích chức năng bù bán kính dụng cụ . 82
3.5.3. Mã lệnh H 82
3.6. Kết luận 83
Chương 4: LẬP TRÌNH GIA CÔNG BỀ MẶT MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY
PHAY CNC . 84
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
vii
4.1. Sử dụng phần mềm Inventor tạo sản phẩm có bề mặt phức tạp 86
4.1.1. Bản vẽ khuôn giầy, chuột máy tính . 86
4.1.2. Thiết kế khuôn trên phần mềm Inventor profession 2008 87
4.2. Sử dụng phần mềm MasterCam ñể lập trình 88
4.2.1. Chọn máy và ñịnh nghĩa phôi . 88
4.2.2. Chọn dao và chế ñộ cắt . 93
4.2.3. Mô phỏng trong MasterCam . 104
4.3. Gia công trên máy phay CNC 106
4.3.1. Gia công khuôn giầy . 106
4.3.2. Gia công chuột máy tính . 108
4.4. Kiểm tra sản phẩm . 110
4.5. Kết luận 110
KẾT LUẬN - KIẾN NGHI . 112
Kết luận . 112
Kiến nghị . 112
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
viii
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
1
MỞ ðẦU
Với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học – công nghệ, ñặt
biệt trong lĩnh vực ñiều khiển số và tin học, ñã cho phép các nhà chế tạo máy nói
chung chế tạo máy công cụ nói riêng, thiết kế các hệ thống ñiều khiển ngày càng
tin cậy hơn. Máy ñiều khiển số CNC (Computer Numerical Control) ñóng vai
trò quan trọng trong sản xuất linh hoạt, sử dụng máy ñiều khiển số CNC cho
phép giảm khối lương, thời gian gia công chi tiết, nâng cao ñộ chính xác gia
công và ñạt hiểu quả kinh tế ñồng thời rút ngắn chukỳ sản xuất.
Chính vì vậy, ngành cơ khí chế tạo phát triển rất mạnh trên thế giới cũng
như trong nước ta hiện nay, ñầu tư các dây chuyền, các trung tâm CNC là một
vấn ñề thiết yếu cho sử phát triển của nước ta. Tàichính không còn là vấn ñề
quan trong ñối với các doanh nghiệp khi ñầu tư vào máy công cụ ñiều khiển theo
chương trình số. Nhưng ñể sử dụng hiệu quả các máy công cụ CNC trong gia
công một số chi tiết có bề mặt phức tạp là vấn ñề cấp thiết mà nhiều doanh
nghiệp mong muốn các nhà khoa học tham gia giải quyết.
Từ những cấp thiết trên chúng tôi ñã tiến hành nghiên cứu với ñề tài “Lập
trình gia công một số bề mặt phức tạp trên máy CNC” và mục tiêu ñặt ra là
nghiên cứu phương pháp lập trình và thực hiên cắt thử chi tiết có bề mặt phức
tạp trên máy phay CNC. Tác giả ñi sâu giải quyết các vấn ñề chính sau:
Chương 1. Tổng quan về ñiều khiển số và công nghệ CNC
Chương 2. Giới thiệu trung tâm gia công TNV-40A
Chương 3. Phương pháp lập trình trên máy phay CNC
Chương 4. Lập trình gia công bề mặt phức tạp trên máy phay CNC
Xin chân thành cảm ơn GS TS. Trần Văn ðịchngười ñã tận tình hướng
dẫn em hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Viện ñào tạo sau ñại
học, Khoa cơ ñiện, Bộ môn công nghệ cơ khí Trường ðH Nông Nghiệp Hà Nội.
Xin chân thành cảm ơn Trường Cð Việt Nam - Hàn Quốc, Khoa cơ khí ñã tạo
ñiều kiện cho tác giả hoàn thành ñề tài này.
Tác giả rất mong muốn nhận ñược sự góp ý của quý thầy cô và các ñồng
nghiệp ñể công trình ñược hoàn thiện hơn.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
2
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ðIỀU KHIỂN SỐ VÀ CÔNG
NGHỆ CNC
1.1. Bản chất của ñiều khiển số
Khi gia công trên các máy công cụ, thì chi tiết và các dụng cụ cắt thực hiện
các chuyển ñộng tương ñối với nhau. Những chuyển ñộng (hay dịch chuyển)
tương ñối ñược lặp lại nhiều lần khi gia công mỗi chi tiết ñược gọi là chu kỳ gia
công. ðể có một chu kỳ gia công ta phải xác ñịnh một ñại lượng và một thứ tự
của hành trình. Phần "thứ tự" ñược gọi là phần ñiềukhiển. Thật vậy, chương
trình làm việc của bất kỳ một máy tự ñộng nào cũng cần có hai loại thông tin:
Về kích thước (xác ñịnh hành trình của chu kỳ), về ñiều khiển (xác ñịnh thứ tự
của hành trình theo thời gian) [11].
Người ta chia các hệ thống ñiều khiển máy công cụ ra hai loại:
- ðiều khiển không theo số (hay còn gọi là ñiều khiển truyền thống, ñiều
khiển liên tục);
- ðiều khiển số.
1.1.1. ðiều khiển không theo số
Hệ thống ñiều khiển không theo số có các loại như sau: ñiều khiển bằng
các cam, ñiều khiển bằng quãng ñường, ñiều khiển theo thời gian và ñiều khiển
theo chu kỳ [7].
* Hệ thống ñiều khiển theo cam
Theo hệ thống này thì quãng ñường (hành trình) L ñược xác ñịnh theo công
thức:
L = S0
.K (1.1)
Ở ñây: So
- khoảng nâng Prôfin
của cam (mm)
K - Tỷ số truyền trung gian
(trên hình 1.1 ta có K = L2/L1)
Hình 1.1 ðiều khiển theo cam
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
3
* Hệ thống ñiều khiển theo quãng ñường
Hình 1.2 ðiều khiển theo quãng ñường
Ở ñây, ñại lượng hành trình của cơ cấu chấp hành ñược giới hạn bởi hai bộ
chuyển hành trình KBB và KBH: KBB giới hạn di chuyển của cơ cấu chấp hành
về bên trái hay về phía trước; KBH giới hạn di chuyển cơ cấu chấp hành về bên
phải hay phía sau. ðại lượng hành trình L ñược xác ñịnh như sau [10]:
L = b - a = b1
+ b
2
- a
2
+ a
1
(1.2)
Ở ñây: a1
, a
2
, b
1
, b
2
- toạ ñộ của các chốt và các bộ chuyển hành trình (mm);
a - Khoảng cách giữa các chốt trên cơ cấu chấp hành;
b - Khoảng cách giữa hai bộ chuyển hành trình.
* Hệ thống ñiều khiển thời gian
Trong hệ thống ñiều khiển này thì cơ
cấu chấp hành ñược ñiều khiển bằng bộ
ñiều khiển. Bộ ñiều khiển ở ñây là một chi
tiết hình tang trống mà trên nó có một số
ñường rãnh nhất ñịnh. Trên các ñường
rãnh này có gá các cam. Các cam này
ñược lắp với các cữ hành trình (bộ chuyển
hành trình). Cữ hành trình ñiều khiển mỗi
chu kỳ gia công theo các lệnh ñiều khiển
"dịch chuyển về bên trái" (theo cữ KBH)
hoặc ñiều khiển "dịch chuyển về bên phải" (theo cữ KBK).
Hình 1.3. ðiều khiển thời gian
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
4
Chiều dài hành trình ñược xác ñịnh theo công thức:
360
T V
L
α
=
(1.3)
Ở ñây: T - thời gian quay một vòng của bộ ñiều khiển (ph);
α- góc gá cam (
0
);
V - tốc ñộ trung bình của cơ cấu chấp hành (m/ph).

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vũ Hoài Ân (1996), Gia công CNC, Viện máy và dụng cụ công nghiệp, Nhà
xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
2. Trần Văn ðịch (2004), ðồ gá, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
3. Trần Văn ðịch(2004), Atlas ñồ gá, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà
Nội.
4. Trần Văn ðịch(2003), Nghiên cứu ñộ chính xác gia công bằng thựcnghiệm,
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
5. Trần Văn ðịch, Trần Xuân Việt, Nguyễn Trọng Doanh, Lưu Văn Nhang
(2001), Tự ñộng hoá quá trình sản xuất, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà
Nội.
6. Lê Hiếu Giang(2005), Máy ñiều khiển theo chương trình số (NC, CNC), ðH
SPKT thành phố Hồ Chí Minh.
7. Tạ Duy Liêm- Máy ñiều khiển số.Tập 1, 2 - ðHBKHà nội, 1991.
8. Nguyễn ðắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh ðức Tốn, Trần Xuân Việt(2005), Sổ
tay công nghệ chế tạo máy tập 1,2,3, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà
Nội.
9. Nguyễn ðắc Lộc, Tăng Huy(1996), ðiều khiển số và công nghệ trên máy
ñiều khiển số CNC, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
10. Bùi Quý Lực (2006),Phương pháp xây dựng bề mặt cho CAD/CAM, Nhà
xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội
11. Lê Văn Tiến, Trần Văn ðịch, Trần Xuân Việt(1999), ðồ gá cơ khí và tự
ñộng hoá, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
12.Bùi Minh Tuấn(2009), giáo trình phay CNC, ðH SPKT TPHCM
13. Nguyễn Tuấn Hưng (2007), luân văn “Tái tạo ngược”ðH KTCN Thái
Nguyên
14. Tài liệu tham khảo trên mạng Internet
http://www. Google.com.vn/MasterCam
http://www. Google.com.vn/tieng anh trong MasterCam
15. FANUC Series 0– For machining center – Operato’s manual - Korea
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
114
16. CAD – Technology- Korea Seoul institute for Vocational Training in
Advanced Technology – 2000
17. CAM(Speed plus)- Korea
18. Sentrol 2-M(2000), Operato’s manual - Korea