Thạc Sĩ Nghiên cứu nâng cao độ chính xác gia công chi tiết hình dáng hình học phức tạp trên trung tâm gia cô

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ trên tất cả
các lĩnh vực thì các sgản phẩm cơ khí ngày c àng phải có yêu cầu c ao hơn về chất lượng
sản phẩm, mức độ tự động hoá quy trình sản xuất và đặc biệt là độ chính xác hình dáng
hình học của sản phẩm.
Để nâng cao được độ chính xác của các máy CNC nói chung, máy phay CNC
nói riêng, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, tác giả đã thực hiệ n đề
tài:“Nghiên cứu nâng cao độ chính xác gia công chi tiết hình dáng hình học phức tạp trên
trung tâm gia công 3 trục CNC bằng phương pháp bù sai số”.
Trong thời gian thực hiện được đề tài, tác gi ả đã nhận được sự quan tâm rất lớn
của nhà trường, các Khoa, các Phòng, Ban chức năng, các thầy cô giáo và c ác đồng
nghiệp.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, khoa Sau đ ại học, các giáo viên
giảng dạy đ ã tạo điều kiệ n cho người viết hoàn thành luận văn này;
Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn c hân thành nhất đến PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè,
Tr ường Đại học Kỹ thuật công nghiệp đ ã tận tình hướng dẫn trong quá trình thực hiện
Luận văn này;
Tác giả chân thành cảm ơn Tr ung tâm thí nghiệm và các giáo viên thuộc Trung
tâm đã tạo điều kiện về thiết bị và giúp đỡ trong quá trình sử dụng thiết bị để thực hiện
Luận văn;
Tác gi ả cũng r ất lấy làm cảm kích trước những ý kiến đóng gó p của các thầy cô
giáo thuộc khoa Cơ khí và các đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tác
giả tháo gỡ những vướng mắc trong thời gian thực hiện Luận văn.
Mặc dù đã cố gắng, song do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc
chắn Luận văn này không tránh khỏi thiếu sót. Tác gi ả rất mong sẽ nhận được những ý
kiến đóng gó p từ các thầy cô giáo và các đồng nghiệp để Luận văn được hoàn thiện
hơn và có ý nghĩa trong thực tiễn.
Xin chân thành cảm ơn!
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thi ết của đề tài
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ trên tất cả
các lĩnh vực thì các sản phẩm cơ khí ngày càng phải có yêu cầu cao hơn về chất lượng
sản phẩm, mức độ tự động hoá sản xuất và đặc biệt là độ chính xác hình dáng hình học
của sản phẩm. Vì vậy, các công nghệ gia công truyền thống trên các máy vạn năng khó
đáp ứng tốt được nhu cầu ngày càng cao này và do đó sự cạnh tranh của sản phẩm trên
thị trường bị hạn chế. Thực tế đó đòi hỏi phải phát triển và nghiên cứu các công nghệ
mới nhằm nâng cao độ chính xác hình dáng hình học nói riêng, nâng cao chất lượng
sản phẩm chế tạo nói chung.
Xuất phát từ thực tế trường Đại học Kỹ thuật công nghiệ p đ ã đầu tư tr ung tâm
gia công VMC- 85S, máy đo toạ độ 3 chiều CMM. Để nâng cao hơn nữa hiệu quả sử
dụng của các hệ thống thiết bị kỹ thuật này vào chương trình đào tạo đ ại học, sau đ ại
học, nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ và khai thác ứng dụng vào quá trình
sản xuất, gia công các sản phẩm có độ phức tạp và độ chính xác gia công cao thì việc
thực hiện đề tài: “Nghiê n cứu nâng ca o độ chính xác gia công chi tiết hình dáng
hình học phức tạp trên trung tâm gia công 3 trục CNC bằng p hương pháp bù sai số”
là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.
2. Ý nghĩa kho a học và thực ti ễn của đề tài
Việc gia công các chi tiết hình dáng hình học phức t ạp với độ chính xác cao
thường được áp dụng nhiều trên các trung tâm gia công. Tuy nhiên quá trình gia công
luôn luôn không hoàn hảo và gây sai số gia công. Do đó, nâng c ao độ chính xác gia
công trên các trung tâm gia công là một trong những nhiệm vụ quan trọng của ngành
chế tạo máy. Mặt khác, trong thực tế sản xuất hiện nay thì vấn đề bù sai số gia công
trên các các trung tâm gia công bằng phương pháp tác động vào quá trình điều khiển
vẫn là vấn đề mới và phức tạp. Do đó, hướng nghiên cứu xây dựng chương trình bù s ai
số gia công trên trung tâm gia công nhằm nâng c ao độ chính xác gia công các chi tiết
hình dáng hình học phức tạp là một công việc cần thiết và có ý nghĩa khoa học cao.
Ngo ài ý nghĩa khoa học trên, đề tài còn mang tính ứng dụng, phục vụ trực tiếp
cho 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 hình dáng hình học phức tạp với độ chính xác gia công
cao hơn.
3. Mục đích nghiên cứu
- Khai thác tính năng công nghệ của máy CMM – C544 và trung tâm gia công
VMC – 85S;
- Ứng dụng công nghệ Scanning để tạo mô hình CAD của sản phẩm và kiểm tra
độ chính xác gia công;
- Nâng cao độ chính xác hình học của sản phẩm;
- Phục vụ cho đ ào tạo, nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ trong nhà
trường;
- Ứng dụng vào thực tế sản xuất công nghiệp hiện nay.
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm nhưng chủ yếu là thực nghiệm.
* Đối tượng nghiên cứu:
Sản phẩm có hình dáng hình học phức tạp.
* Thi ết bị thực nghi ệm:
+ Máy đo toạ độ 3 chiều CMM - C544 - Tr ường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp;
+ Trung tâm gia công VMC - 85S - Tr ường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp;
+ Các phần mềm đo, xử lý dữ liệu, thiết kế CAD/CAM và truyền t ải dữ liệu
DNC.

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU 11
Chương I
TỔNG QUAN VỀ BÙ SAI SỐ CHO MÁY CÔNG
CỤ CNC
14
1.1 Các phương pháp bù sai số cho các máy CNC 14
1.1.1 Mô hình bù 14
1.1.1.1 Thêm modul phần mềm 15
1.1.1.2 Biến đổi các thông số điều khiển 16
1.1.1.3 Biến đổi Post Processor (PP) 16
1.1.1.4 Biến đổi chương trình NC 17
1.1.2 Bù sai số với các bộ điều khiển 17
1.1.2.1 Thêm modul phần mềm mới 18
1.1.2.2 Cài đ ặt bộ điều khiển phần cứng độc lập 18
1.2 Giới thiệu một vài nghiên cứu bù sai số ở trong nước và trên thế giới
1.2.1
1.2.2
Các công trình ở trong nước
Công trình của các tác giả nước ngoài
1.2.2.1 Bù sai số hình học do lực cắt cho máy phay 3 trục CNC 20
1.2.2.2 Bù sai số hình học cho trung tâm gia công đứng 23
1.2.2.3 Bù sai số cho trung tâm gia công nhiều trục 23
1.3 Kết luận chương I 25
Chương II PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN SAI SỐ VÀ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SAI SỐ
2.1 Độ chính xác gia công 26
2.2 Các nguồn sai số của máy công cụ 28
2.2.1 Sai số hình học 29
2.2.2 Sai số do vít me 32
2.2.3 Sai số do sống trượt 32
2.2.4 Sai số do ổ đỡ 33
2.2.5 Sai số do nhiệt 33
2.2.6 Sai số do rung động tự do 35
2.2.7 Sai số do tải tĩnh và động 35
2.2.8 Sai số do hệ thống điều khiển truyền động servo 36
2.3 Kết luận chương II 37
Chương III HỆ THỐNG BÙ SAI SỐ GIA CÔNG
3.1 Hệ thống thiết bị thí nghiệm 39
3.1.1 Trung tâm gia công VMC - 85S 40
3.1.2. Máy đo toạ độ 3 chiều CMM - C544 40
3.1.2.1 Cấu hình cơ bản của máy 40
3.1.2.2 Tính năng kỹ thuật cơ bản 43
3.1.3 Phần mềm thiết kế CAD/CAM 44
3.1.3.1 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD 45
3.1.3.2 Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM 47
3.2. Thực nghiệm gia công trên máy VMC-85S 50
3.2.1 Thiết kế CAD/CAM 50
3.2.1.1 Biên dạng và kích thước gia công 50
3.2.1.2 Lập trình nguyên công 51
3.2.2 Truyền c hương trình s ang máy CNC 55
3.2.3 Điều chỉnh máy 57
3.2.3.1 Thiết lập gốc toạ độ phôi 57
3.2.3.2 Thiết lập các tham số bù dao 57
3.2.3.3 Gia công cắt gọt 58
3.3 Đo sai số gia công trên máy CMM - C544 59
3.3.1 Gá đặt chi tiết 59
3.3.2 Khởi động và kiểm tra hệ thống 59
3.3.3 Hiệu chuẩn đầu đo 60
3.3.4 Lập hệ toạ độ của chương trình đo 61
3.3.5 Scan biên dạng thực 62
3.4 Cơ sở dữ liệu scan bề mặt 63
3.4.1 Mô hình mặt lưới quét hình 63
3.4.2 Mô hình mặt lưới đa thức tham số 66
3.4.2.1 Mô hình mặt lưới đa thức chuẩn tắc 66
3.4.2.2 Mô hình mặt lưới Ferguson 67
3.4.2.3 Mô hình mặt lưới Bezier 69
3.4.2.4 Mô hình mặt lưới B-spline đều 70
3.5 Xử lý dữ liệu đo 70
3.5.1 Xây dựng lưới tam giác Gergory từ các đ ám mây điểm 71
3.5.2 Xây dựng lưới điểm theo mặt B-spline 73
3.5.3 Đơn gi ản hoá lưới tam giác 75
3.6 Xây dựng đường tròn theo biên dạng đo 75
3.6.1 Toạ độ tâm và bán kính đường tròn qua ba điểm đo 75
3.4.5 Toạ độ tâm và bán kính đường tròn qua toạ độ của n điểm đo 77
3.7 Bù sai số gia công 79
3.7.1 Phân tích sai số gia công 79
3.7.2 Bù sai số gia công 82
3.7.3 Bù chương trình NC bằng phần mềm CAD/CAM 82
3.8 Sản phẩm ứng dụng 85
Chương 4 KẾT LUẬN 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
[charge=450]http://up.4share.vn/f/77464e4346474045/LV_08_CN_KTTH.pdf.file[/charge]