Giáo trình Tiện CNC (Nghề Cơ điện tử Trình độ Cao đẳng)

Mô đun trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản về điều khiển số, đặc biệt làphương pháp lập trình để gia công chi tiết trên máy tiện CNC, kiểm tra, chạy thử vàvận hành được máy tiện

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình Tiện CNC được biên soạn dựa theo chương trình đào tạo đã xâydựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Cơđiện tử hệ Cao đẳng

Giáo trình được biên soạn theo các nguyên tắc: Tính định hướng thị trường laođộng; Tính hệ thống và khoa học; Hướng tới liên thông; Tính hiện đại và sát thực vớisản xuất

Tổ biên soạn xin chân thành cảm ơn Công ty Cơ khí điện máy Cần Thơ, Công

ty Cơ khí Thế Dân đã cộng tác, tạo điều kiện giúp đỡ trong việc biên soạn giáo trình

Trong quá trình thực hiện, tổ biên soạn đã nhận được nhiều ý kiến đóng gópthẳng thắn, khoa học và trách nhiệm của nhiều chuyên gia, biên soạn giáo trình dựatrên năng lực thực hiện, tuy nhiên, không tránh được những thiếu sót Rất mong nhậnđược những ý kiến đóng góp để giáo trình được hoàn thiện hơn, đáp ứng được yêu cầuthực tế sản xuất của các doanh nghiệp hiện tại và trong tương lai

Cần Thơ, ngày tháng năm 20

Tham gia biên soạn

1.Chủ biên: Võ Thanh Giang

2 Huỳnh Chí Linh

MỤC LỤC

Trang

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1

LỜI GIỚI THIỆU 2

MỤC LỤC 3

BÀI 1: LẬP TRÌNH TIỆN CNC 6

1 Hệ tọa độ trên máy tiện CNC 6

2 Các điểm “0” và điểm chuẩn trên máy tiện CNC 7

3 Các dạng điều khiển CNC 8

4 Cấu trúc chương trình NC 10

5 Lập trình tiện CNC 11

5.1 Lệnh di chuyển nhanh 11

5.2 Lệnh nội suy đường thẳng 11

5.3 Lệnh nội suy cung tròn 11

5.4 Vát cạnh và bo góc 12

5.5 Chọn mặt phẳng làm việc 12

5.6 Chu trình cắt ren 13

5.7 Đơn vị lập trình 13

5.8 Tiếp cận điểm tham chiếu 14

5.9 Khai báo hệ toạ độ làm việc 14

5.10 Chu trình tiện thô dọc trục 14

5.11 Chu trình tiện thô song song biên dạng 15

5.12 Chu trình tiện tinh 15

5.13 Lập trình toạ độ tương đối tuyệt đối 15

5.14 Chu trình khoan lỗ 16

5.15 Bù trừ bán kính mũi dao 17

5.16 Gọi chương trình con 18

5.17 Đơn vị tốc độ cắt 19

5.18 Tập lệnh M 19

6.Thực hành 19

BÀI 2: VẬN HÀNH MÁY TIỆN CNC 21

1 Cấu tạo máy tiện CNC 21

2 Phím điều khiển máy 25

3 Vận hành máy tiện CNC 27

4 Cài đặt tọa độ làm việc W 28

5 Ưu điểm của máy CNC 28

6 An toàn lao động trên máy tiện CNC 28

7 Thực hành 29

BÀI 3: TIỆN CNC 30

1 Tiện trụ bậc 30

2 Tiện rãnh, tiện côn 31

3 Khoan lỗ, tiện ren 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN

Tên mô đun: TIỆN CNC

Mã mô đun: MĐ 26

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò mô đun:

- Vị trí: Là mô đun được học sau khi sinh viên đã học xong các mô đun như Kỹthuật gia công cơ khí, Autocad

- Tính chất: Là mô đun chuyên ngành bắt buộc

- Ý nghĩa và vai trò mô đun: Mô đun Tiện CNC được dùng để đào tạo nghề cho

công nhân chất lượng cao nhằm cung cấp nguồn nhân lực cho sản xuất trong tương lai

Mô đun trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản về điều khiển số, đặc biệt làphương pháp lập trình để gia công chi tiết trên máy tiện CNC, kiểm tra, chạy thử vàvận hành được máy tiện CNC để sản xuất các chi tiết điển hình

Mục tiêu của mô đun:

Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực

Kiến thức:

- Lập được chương trình tiện CNC trên phần mềm điều khiển

- Giải thích được các dạng sai hỏng, nguyên nhân và cách khắc phục khi tiệntrên máy tiện CNC

-Sửa và bổ sung các lệnh cho phù hợp với phần mềm điều khiển từ chương NCxuất bằng phần mềm CAD/CAM

- So sánh điểm giống nhau và khác nhau giữa máy tiện vạn năng vá máy tiệnCNC

Kỹ năng:

-Vận hành thành thạo máy tiện CNC, cài đặt thông số phôi, dao chính xác.-Lập trình gia công được các chi tiết trụ, côn, cắt rãnh, khoan lỗ, tiện ren đúngqui trình, đạt yêu cầu kỹ thuật, đúng thời gian qui định, đảm bảo năng suất, chất lượng,

an toàn

-Kiểm tra, sửa được lỗi lập trình, lỗi vận hành máy tiện CNC

Năng lực tự chủ và trách nhiệm:

-Tích cực trong học tập, tìm hiểu thêm trong quá trình thực tập xưởng

-Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cựcsáng tạo trong học tập

Nội dung mô đun:

Số

TT

Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ) Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1.Hệ tọa độ trên máy tiện CNC 0.25 0.25

2.Các điểm chuẩn trên máy tiện

2 Bài 2: Vận hành máy tiện CNC 15 6 8 1

4.Cài đặt tọa độ làm việc W 3 3

5.Ưu điểm máy tiện CNC 0.25 0.25

6.An toàn lao động trên máy tiện

-Trình bày được các lệnh điều khiển máy và điều khiển dao tiện CNC.

-Lập được các chương trình tiện chi tiết đạt được yêu cầu

-Mô phỏng, sửa được chương trình gia công hợp lý

-Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cựcsáng tạo trong học tập

Nội dung chính:

1 Hệ tọa độ trên máy tiện CNC

Trong máy tiện CNC, trục công tác (trục mang chi tiết) được xác định là trục Z(trùng với trục quay) Chiều dương của trục Z được xác định là chiều chuyển động củadụng cụ cắt rời xa khỏi chi tiết gia công

Trục X được đặt vuông góc với trục Z Tuy nhiên, chiều của trục X phụ thuộcvào dụng cụ cắt được đặt ở phía trước hay phía sau tâm quay Ngoài ra cón có một trụcquay, đó là trục C nếu như trục này được điều khiển

Hình 1.1: Hệ tọa độ máy tiện CNC

Hình 1.2: Các trục trên máy tiện CNC

2 Các điểm “0” và điểm chuẩn trên máy tiện CNC

2.1 Điểm “0” của máy (M)

Ký hiệu:

Mỗi máy công cụ điều khiển số làm việc với một hệ tọa độ máy Điểm “0” củamáy là điểm gốc của hệ tọa độ liên quan đến máy, vị trí của nó được xác định bởi nhàsản xuất máy và không thể thay đổi Điểm “0” M giới hạn vùng làm việc của máy

2.2 Điểm “0” của chi tiết (W)

Ký hiệu:

Điểm “0” của chi tiết là gốc của hệ tọa độ liên quan đến chi tiết Vị trí của nó

do người lập trình xác định và có thể thay đổi theo đặc điểm của quá trình gia công.Điểm “0” của chi tiết phải được xác định khi kẹp chi tiết trên bàn máy

Hình 1.3: Các điểm chuẩn trên máy tiện CNC

2.3 Điểm tham chiếu (R)

3.1 Điều khiển điểm

Hình 1.4: Điều khiển điểm

Đây là dạng điều khiển đơn giản nhất Trong điều khiển điểm, một điểm đíchđược tiếp cận với tốc độ nhanh (trong hành trình này dao cắt không cắt chi tiết), tạiđây quá trình gia công được thực hiện Với cách thức này, các điểm đích khác đượcđiều khiển tiếp cận và gia công tuần tự

Điều khiển điểm có thể được ứng dụng trong quá trình gia công như: khoan,khoét, doa, tarô ren, hàn điểm, dập đột,…

3.2 Điều khiển đoạn

Với điều khiển đoạn, hành trình dịch chuyển lượng tiến dao đã lập trình củadụng cụ cắt chỉ có thể được điều khiển song song với các trục Biên dạng chi tiết giacông chỉ có thể là đường song song

Điều khiển đoạn được ứng dụng gia công những bề mặt song song với băngmáy, ví dụ tiện trụ, tiện mặt đầu, phay các mặt phẳng song song, phay lỗ suốt…Ở cáctrường hợp này việc gia công chỉ diễn ra theo một hướng

3.3 Điều khiển đường

Hình 1.6: Điều khiển theo đường

Với dạng điều khiển này, hành trình dịch chuyển đường thẳng, đường nghiêng,đường cong, đường cong phi tuyến có thể được điều khiển trong mặt phẳng hoặc trongkhông gian

Các biên dạng bất kỳ có thể được gia công dưới tác động điều khiển đồng thờicủa 2 hoặc nhiều động cơ bước tiến

Tùy theo số lượng các trục được điều khiển đồng thời mà ta chia ra:

- Điều khiển 2D

Điều khiển 2D có thể điều khiển đồng thời hai trục Do vậy, các dịch chuyểncủa dụng cụ có thể thực hiện theo đường thẳng và dạng tròn trên cùng một phẳng(Hình 1.23)

Ví dụ: Một máy phay CNC ba trục, điều khiển 2D có nghĩa là, các biên dạng cóthể được phay với hai trục, trục thứ ba là trục tiến dao độc lập với hai trục kia

- Điều khiển 2,5D

Hình 1.8: Điều khiển 2,5D

-Tên chương trình: Ví dụ O1234…

-Thân chương trình: gồm các khối lệnh điều khiển dao và điều khiển máy.-Kết thúc chương trình: Từ lệnh M30 hoặc M02

-O: Tên chương trình

Chức năng Chạy dao nhanh không cắt gọt

Diễn giải X Z toạ độ điểm đích

5.2 Lệnh nội suy đường thẳng

Cú pháp N G01 X Y Z F

Chức năng Chạy dao cắt gọt theo đường thẳng

Diễn giải X Y Z toạ độ điểm đích

F lượng chạy dao

5.3 Lệnh nội suy cung tròn

Cú pháp N G02/G03 X Y Z I J K F

hoặcN G02/G03 X Y Z R F

Chức năng Chạy dao cắt gọt theo cung tròn (cùng chiều hoặc ngược

chiều kim đồng hồ)

Diễn giải X Y Z toạ độ điểm cuối của cung

I J K khoảng cách từ điểm đầu cung đến điểm tâm cung.R bán kính cung

F lượng chạy dao

Chức năng Chạy dao cắt gọt theo cạnh vát và cung tròn

Diễn giải C bắt đầu nội suy theo cạnh vát

R bắt đầu nội suy theo cung tròn

5.6 Chu trình cắt ren

Cú pháp N G32 X Z F

…

Chức năng Thực hiện cắt ren thẳng

Diễn giải X Z toạ độ đáy ren

5.8 Tiếp cận điểm tham chiếu

Cú pháp N G28 X Z

Chức năng Dịch chuyển dao về điểm tham chiếu

Diễn giải X Z toạ độ điểm trung gian

5.9 Khai báo hệ toạ độ làm việc

Cú pháp N G54/G55/G56/G57/G58/G59

Chức năng Cài đặt gốc toạ độ làm việc W của phôi

Diễn giải Khi lập trình, có thể sử dụng từ lệnh G54-G59 để cài đặt gốc

tọa độ làm việc của phôi

5.10 Chu trình tiện thô dọc trục

G71 P Q U2 W F S TChức năng Tiện thô dọc trục

Diễn giải U1: chiều sâu cắt

R: chiều cao rút daoP: thứ tự khối lệnh đầu biên dạngQ: thứ tự khối lệnh cuối biên dạng

U2: lượng dư tinh theo phương XW: lượng dư tinh theo phương Z

5.11 Chu trình tiện thô song song biên dạng

G73 P Q U2 W2 F S TChức năng Tiện thô song song biên dạngDiễn giải U1: lượng dư thô theo X

W1: lượng dư thô theo ZR: số lần cắt thô

P: thứ tự khối lệnh đầu biên dạngQ: thứ tự khối lệnh cuối biên dạngU2: lượng dư tinh theo phương XW2: lượng dư tinh theo phương Z

5.12 Chu trình tiện tinh

Chức năng Tiện tinh biên dạng

Diễn giải P: thứ tự khối lệnh đầu biên dạng

Q: thứ tự khối lệnh cuối biên dạng

5.13 Lập trình toạ độ tương đối tuyệt đối

Chức năng Khoan lỗ sâu

Diễn giải G98: trở về mặt phẳng bắt đầu

G99: trở về mặt phẳng lùi daoR: vị trí mặt phẳng lùi daoQ: chiều sâu cắt

P: thời gian dừng tại đáy lỗ

5.16 Gọi chương trình con

Chức năng Thực hiện đường chạy dao lặp lại

Diễn giải Pxxxxx……bốn kí số bên phải chỉ số hiệu chương trình con

Kí số còn lại chỉ số lần lặp

M03 Xác lập trục chính quay cùng chiều kim đồng hồ.

M04 Xác lập trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ

M09 Tắt dung dịch trơn nguội

-Tiện thô biên dạng

-Tiện tinh biên dạng

-Tiện rãnh

Thứ tự thao tác gia công:

-Viết chương trình

-Khai báo dao

-Khai báo phôi, gốc tọa độ W

-Dời gốc tọa độ

-Chạy mô phỏng, kiểm tra đường chạy dao

Trọng tâm cần chú ý trong bài

-Xác định trình tự gia công chi tiết phù hợp

-Xác định tọa độ làm việc của phôi W trùng với tọa độ lập trình

-Xác định tọa độ biên dạng chính xác

-Nhập đúng cú pháp từ lệnh

Bài tập mở rộng và nâng cao

1.Trình bàu các dạng điều khiển máy CNC?

2.Hãy trình bày cấu trúc một chương trình gia công NC?

3.Lập trình gia công chi tiết như hình vẽ:

Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập bài 1

Nội dung:

-Về kiến thức: Trình bày được cú pháp lệnh tiện CNC

- Về kỹ năng: Lập trình tiện đúng quy trình, thao tác lập trình nhanh

-Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệpPhương pháp đánh giá:

- Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm

- Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng sử dụng phần mềm, lập trình tiện

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đánh giá phong cách học tập

BÀI 2: VẬN HÀNH MÁY TIỆN CNC

Mã bài: MĐ 26-02 Giới thiệu:

- Bài học giúp sinh viên vận hành được máy tiện CNC

- Hiểu được chức năng các phím điều khiển trên máy tiện CNC

Mục tiêu:

- Trình bày được chức năng, cấu tạo của máy tiện CNC, các bộ phận máy vàcác phụ tùng kèm theo máy

- Trình bày được quy trình thao tác vận hành máy tiện CNC

- Vận hành thành thạo máy tiện CNC đúng quy trình, quy phạm đảm bảo antoàn tuyệt đối cho người và máy

- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cựcsáng tạo trong học tập

Nội dung chính:

1 Cấu tạo máy tiện CNC

Hình 2.1: Cấu tạo chung máy tiện CNC

1.5 Trục điều khiển chạy dao

Bộ vítme bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sát và không có khe

hở khi truyền dẫn với tốc độ cao

Hình 2.2: Motor truyền động cho bàn máy qua bộ truyền vít me đai ốc bi.

Hình 2.3: Kết cấu của bộ truyền trục vít đai ốc bi.

Hình 2.4: Đo vị trí trực tiếp.

- Đo gián tiếp

Khi đo vị trí gián tiếp, hành trình di chuyển được chuyển thành số vòng quaycủa trục vít bi có gắn một đĩa xung dùng làm thước đo Bộ phát xung ghi nhận số vòngquay của đĩa xung và chuyển đến cho bộ điều khiển Dựa trên số xung của đĩa quay,

bộ điều khiển sẽ tính toán chính xác khoảng dịch chuyển hoặc vị trí hiện tại

Hình 2.5: Đo vị trí gián tiếp.

- Đo vị trí tuyệt đối

Hình 2.6: Đo vị trí tuyệt đối.

Khi đo vị trí tuyệt đối, một thang đo đã được mã hóa hiển thị vị trí trực tiếp củabàn máy liên quan tới một điểm định hướng cố định trên máy Điểm này là điểm “0”của máy, nó được xác định bởi nhà chế tạo máy Phương pháp này giả định trước làvùng đọc lớn bằng vùng gia công và mã hóa thước đo là hệ nhị phân

- Đo vị trí tương đối

Hình 2.7: Đo vị trí tương đối.

Khi đo vị trí tương đối, thước đo bao gồm những vạch sáng tối song song nhau.Chuyển động của bàn máy từ vị trí này tới vị trí kia được xác định bởi một cảm biếnđếm số vạch sáng tối và tính toán vị trí tức thời của bàn máy dựa vào sự khác biệt tới

vị trí bàn máy trước đó

1.7.Cơ cấu kẹp phôi

Trên máy CNC dùng đồ gá để định vị và kẹp chặt chi tiết Đồ gá phải được thiết

kế để kẹp chặt chi tiết chính xác, vững chắc và cho phép gia công từ nhiều phía, kẹpnhiều chi tiết

Trong máy tiện, dùng các mâm cặp khác nhau điều khiển được để kẹp chặt chitiết Các mâm cặp này được thiết kế cho phép ghép với các bộ truyền thủy lực hay khínén Lực kẹp có thể điều chỉnh được cho phù hợp với trọng lượng kích thước, vật liệu

và điều kiện gia công

Hình 2.8: Mâm cặp với đĩa xoắn ốc

Kẹp rút có khả năng kẹp chi tiết có dạng trụ một cách chính xác và nhanhchóng, được sử dụng trong gia công loạt lớn

Hình 2.9: Kẹp rút

Kẹp giữa hai mũi chống tâm được ứng dụng cho những chi tiết dài Chi tiết giacông phải được khoan mặt và khoan tâm ở cả hai mặt

Hình 2.10:Mũi tâm

1.8.Thiết bị gá và thay dao

Máy công cụ CNC được trang bị với những thiết bị có thể điều khiển để thaydao tự động Tùy thuộc vào dạng cấu trúc và phạm vi ứng dụng, những thiết bị thaydao này có thể đồng thời chứa được nhiều dao khác nhau và lắp đặt dao vào vị trí côngtác theo chương trình NC Thường có các loại sau:

Hình 2.11: Đầu rơvolve chứa dao.

Hình 2.12: Hệ thống gá dao trên máy tiện CNC

2 Phím điều khiển máy

Di chuyển theo các trục bằngtay.

Tiếp cận điểm tham chiếu

Dừng chạy dao / Bắt đầu chạydao

Điều khiển trục chính

Dừng trục chính / Chạy trụcchính.

Mở cửa / Đóng cửa

Quay đài dao

Đóng/Mở dung dịch trơnnguội

Điều khiển trục chính, bàn chạy dao bằng tay

- Soạn thảo chương trình (EDIT)

Biên soạn và hiệu chỉnh chương trình NC

3.2 Kiểm tra chương trình

DRY RUN được sử dụng cho việc kiểm tra chương trình Trục chính khôngquay, các chuyển động thực thi với tốc độ nhanh

5 Ưu điểm của máy CNC

-Tăng năng suất gia công

-Chất lượng gia công ổn định, ít phế phẩm

-Tăng độ chính xác kích thước gia công nhờ độ chính xác cao của máy CNC(1/1000mmm)

-Rút ngắn thời gian gia công thông qua việc tổ chức sản xuất và trùng lắp côngviệc

-Hệ số sử dụng máy và lợi nhuận cao

-Tăng tính linh hoạt nhờ hệ thống gia công và do vậy gia công hợp lý cho loạtnhỏ hoặc gia công đơn chiếc với độ phức tạp cao

6 An toàn lao động trên máy tiện CNC

Khi điều chỉnh và vận hành máy CNC cần đặc biệt quan tâm các vấn đề:

- Thông thường, chỉ cho phép điều chỉnh khi máy đã ngưng Ngoại trừ cáctrường hợp khi điều chỉnh cần phải mở máy, như trường hợp rà chi tiết gia công

- Người vận hành không nên vào vùng có chuyển động quay hoặc vùng làmviệc của máy, vì trong vùng này máy có thể thực hiện các chuyển động quay của đầurơvolve hay các chuyển động tịnh tiến của bàn máy

- Phải tuân theo các chỉ dẫn an toàn của nhà sản xuất máy

- Dừng trục chính hoàn toàn trước khi thay đổi dao, hiệu chỉnh phôi, đồ gá

- Tắt nguồn trước khi hiệu chỉnh hay thay đổi các chi tiết trên máy

- Không được khởi động máy khi dao đang chạm phôi