Nghiên cứu công nghệ và xác định chất lượng gia công bề mặt phức tạp trên máy phay CNC

Điều khiển đoạn thẳng Với các máy loại này, trong quá trình dịch chuyển theo các trục tọa độ dụng cụ vẫn thực hiện quá trình gia công.. Hệ tọa độ trên máy CNC Gốc của hệ trục tọa độ có

BÙI NGỌC TÂM

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ XÁC ĐỊNH CHẤT LƯỢNG GIA

CÔNG BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY PHAY CNC

Chuyên ngành : Công nghệ Chế tạo máy

BÙI NGỌC TÂM

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ XÁC ĐỊNH CHẤT LƯỢNG GIA

CÔNG BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY PHAY CNC

Chuyên ngành : Công nghệ Chế tạo máy

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ và xác định chất lượng gia công bề mặt phức tạp

trên máy phay CNC”

Tác giả: Nguyễn Anh Dũng Khóa: 2009-2011

Người hướng dẫn: GS.TS.Trần Văn Địch

a Lý do chọn đề tài:

Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy các ngành công nghiệp sản xuất tự động phát triển theo Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, sự ra đời của máy công cụ điều khiển bằng chương trình số với sự trợ giúp của máy tính, gọi tắt là máy CNC(Computer Numerical Control), đã đưa ngành cơ khí chế tạo sang một thời kỳ mới, thời kỳ sản xuất hiện đại Sử dụng máy điều khiển số CNC cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công, mở rộng phạm vi công nghệ như có thể gia công được các bề mặt phức tạp

Khi cần gia công các bề mặt phức tạp (không lập trình được bằng tay) thì việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM phục vụ cho máy công cụ CNC là vấn đề rất được quan tâm Sau khi gia công được các bề mặt phức tạp một vấn đề đặt ra là cần xác định chất lượng của các bề mặt đó để người sản xuất có được những đánh giá về phạm vi ứng dụng cũng như khả năng công nghệ của thiết bị mà mình đang làm chủ

b Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Mục đích của đề tài nhằm tìm hiểu các phương pháp gia công các bề mặt phức tạp trên máy phay CNC Ngày nay nhiều phần mềm đồ họa phục vụ trong lĩnh vực thiết kế 3 chiều, mô phỏng chuyển động, hỗ trợ lập trình gia công trên máy công cụ CNC như: Mastercam, Solid Work, Cimatron, Catia, Pro/Engineer, Unigrafic… Các phần mềm này hiện đều có mặt ở Việt Nam và hỗ trợ rất đắc lực cho người lập trình để gia công cá bề mặt phức tạp Trong đề tài này tác giả tập trung vào việc ứng dụng phần mềm Mastercam để gia công các bề mặt phức tạp, sau đó tiến hành cắt thử trên máy phay PC-MILL55 tại trung tâm EMCO của trường đại học Bách Khoa Hà Nội với.Mẫu cắt thử là vật liệu nhôm được gia công 2 bề mặt cong R15 với cùng chế độ cắt nhưng kiểu chạy dao khác nhau Mẫu cắt thử sẽ được xác định độ chính xác bề mặt tại

chúng ta có thể đánh giá chất lượng gia công khác nhau của bề mặt với những kiểu chạy dao khác nhau

c Nội dung chính và đóng góp mới của tác giả

Nội dung nghiên cứu của luận văn:

- Giới thiệu tổng quan về công nghệ CAD-CAM/CNC:

- Giới thiệu về máy phay PC-MILL55

- Giới thiệu phương pháp lập trình cho máy phay CNC để gia công các bề mặt phức tạp

- Tiến hành cắt thử trên máy phay PC-MILL 55

- Đo độ chính xác bề mặt của 2 bề mặt cong với đường chạy dao khác nhau

d Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ gia công trên máy điều khiển số CNC nói chung và máy phay CNC nói riêng

- Tìm hiểu tương đối đầy đủ về máy phay MILL 55 EMCO của dự án EMCO: Các khả năng công nghệ; các thông số công nghệ; hệ điều khiển cũng như ứng dụng của chúng

- Nghiên cứu các phương pháp để xác định chất lượng gia công của các bề mặt phức tạp Như chụp ảnh 3d bề mặt, xác định độ nhám, độ bóng bề mặt theo các phương khác nhau, nghiên cứu tìm hiểu về công nghệ scan 3d hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

e Kết luận:

Những kết quả đạt được:

- Đã tìm hiểu được việc ứng dụng các phần mềm CAD/CAM trong việc hỗ trợ lập trình gia công các bề mặt phức tạp trên máy phay CNC

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, ngôn ngữ lập trình cho máy phay PC-MiLL55

- Tiến hành cắt thử trực tiếp trên máy phay PC-MiLL55

- Đã xác định được chất lượng bề mặt phức tạp, so sánh được chất lượng của 2 kiểu chạy dao khác nhau

Hạn chế của đề tài:

- Chưa có điều kiện xác định độ chính xác hình học của bề mặt gia công phức tạp trên máy đo ba chiều

MỤC LỤC 1

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH 5

MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC Error! Bookmark not defined 1.1 Lịch sử phát triển Error! Bookmark not defined 1.2 Các hệ thống điều khiển CNC Error! Bookmark not defined 1.2.1 Điều khiển điểm - điểm Error! Bookmark not defined 1.2.2 Điều khiển đoạn thẳng Error! Bookmark not defined 1.2.3 Điều khiển đường Error! Bookmark not defined 1.3 Hệ thống tọa độ và các điểm gốc, điểm chuẩn Error! Bookmark not defined 1.3.1 Hệ thống tọa độ trên máy CNC Error! Bookmark not defined 1.3.2 Các điểm gốc và điểm chuẩn Error! Bookmark not defined 1.4 Ngôn ngữ và hình thức tổ chức lập trình CNC Error! Bookmark not defined 1.4.1 Chương trình gia công theo hệ tọa độ tuyệt đốiError! Bookmark not defined.

1.4.2 Chương trình gia công theo hệ tọa độ tương đốiError! Bookmark not defined.

1.4.3 Chương trình theo hệ tọa độ hỗn hợp Error! Bookmark not defined 1.4.4 Chương trình theo hệ tọa độ độc cực Error! Bookmark not defined 1.4.5 Các hình thức tổ chức lập trình gia công CNCError! Bookmark not defined.

not defined.

2.4 Sơ đồ cấu tạo chung của máy Error! Bookmark not defined 2.4.1 Sơ đồ cấu tạo máy Error! Bookmark not defined 2.4.2 Các điểm trên máy: Error! Bookmark not defined 2.5 Khu vực làm việc của máy: Error! Bookmark not defined 2.6 Các hệ thống phụ Error! Bookmark not defined 2.6.1 Hệ thống thay dụng cụ tự động Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC

Error! Bookmark not defined 3.1 Chuẩn bị lập trình : Error! Bookmark not defined 3.1.1 Những yêu cầu đối với người lập trình: Error! Bookmark not defined 3.1.2 Các bước cần thiết khi lập một chương trình :Error! Bookmark not defined.

3.1.3 Nhập chương trình vào máy : Error! Bookmark not defined 3.1.4 Các mục cần kiểm tra : Error! Bookmark not defined 3.1.5.Các thuật ngữ trong lập trình : Error! Bookmark not defined 3.1.6.Điều khiển và định hướng các trục Error! Bookmark not defined 3.1.7 Các dạng mã lệnh Error! Bookmark not defined 3.1.8 Mẫu cơ bản của một chương trình Error! Bookmark not defined 3.2 Mã lệnh G Error! Bookmark not defined 3.2.1 Danh sách các mã G: Error! Bookmark not defined 3.3 Mã lệnh M Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Error! Bookmark not defined 4.1 Lập trình gia công chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay PC-Mill55 Error!

Bookmark not defined.

4.1.1 Nguyên công 1: Gia công phá thô Error! Bookmark not defined.

4.1.3.4 Mô phỏng gia công trên phần mềm MasterCam X4Error! Bookmark not

CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có trợ giúp của máy tính CAD (Computer Aided Design)- Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CAM (Computer Aided Manufacturing)- Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính LAN (Local Area Netword)- Mạng cục bộ

WAN (Wide Area Netword)- Mạng diện rộng

CW (Counter Clockwise)- Chiều quay thuận kim đồng hồ

DNC (Direct Numerical Control)- Hệ điều khiển số trực tiếp DNC

FMS (Flexible Manufacturing System)- Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS

FK (Free counter Programing)- Lập trình biên dạng tự do

Q Parameters – Lập trình tham số Q

CHF (Chamfer)- vát cạnh

RND (Rounding)- Bo cung

1D, 2D, 3D – Điều khiển 1 chiều, 2 chiều, 3 chiều

CC (Circle Center)- Tâm cung tròn

Bảng 3.1 Các dạng mã lệnh Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Bảng mã G Error! Bookmark not defined Bảng 3.3: Bảng mã lệnh M Error! Bookmark not defined.

Hình 1.6 Điều khiển 2D Error! Bookmark not defi ned Hình 1.7 Điều khiển 4D và 5D Error! Bookmark not defined Hình 1.8 Hệ tọa độ trên máy CNC Error! Bookmark not defined Hình 1.9 Chiều chuyển động của các trục trên máy CNCError! Bookmark not defined.

Hình 1.10 Hệ tọa độ trên máy tiện 3D với bàn dao phía sauError! Bookmark not defined.

Hình 1.11 Hệ tọa độ trên máy phay đứng Error! Bookmark not defined Hình 1.12 Hệ tọa độ trên máy phay ngang Error! Bookmark not defined Hình 1.13 Điểm gốc và điểm chuẩn trên máy phay đứng và máy tiện Error!

Bookmark not defined.

Hình 1.14 Điểm gốc phôi W, gốc chương trình P và gốc máy MError! Bookmark not

defined.

Hình 1.15 Ví dụ chọn điểm W và điểm P khi khoan hệ lỗError! Bookmark not defined.

cùng nằm trên một đường tròn Error! Bookmark not defined.

Hình 1.16 Điểm chuẩn P của dao a Dao tiện; b.Dao phay ngón, c.Dao phay đầu cầu

Error! Bookmark not defined Hình 1.17 Các điểm gốc của dụng cụ Error! Bookmark not defined.

Hình 1.21 Hệ tọa độ độc cực Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Máy phay PC-Mill55 Error! Bookmark not defined Hình 2.2: Các chi tiết trên máy Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Các điểm trên máy Error! Bookmark not defined Hình 2.4: Khu vực làm việc trong X và Y Error! Bookmark not defined Hình2.5: Giới hạn di chuyển các trục của máy Error! Bookmark not defined Hình 2.6: 8 vị trí khác nhau của dụng cụ Error! Bookmark not defined Hình 2.7: Chân dụng cụ Error! Bookmark not defined Hình 2.9: Đầu dụng cụ .Error! Bookmark not defined Hình 2.10 :Đầu dạng ống Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Chèn vát góc, lượn góc Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Nội suy cung tròn Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Nội suy 3 điểm S, E, M Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Nội suy 2 điểm S, E và R Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Nội suy 3 điểm S, E và điểm trung gian Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Nội suy với góc chắn cung Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Nội suy theo đường xoắn ốc Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Dừng chính xác Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Gia công theo contour Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Xác định mặt phẳng làm việc Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Gia công ren Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Taro .Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Bù bán kính dụng cụ Error! Bookmark not defined Hình 3.14 Dịch chuyển tại góc phôi Error! Bookmark not defined Hình 3.15 Bù trái G41 Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Bù phải G42 .Error! Bookmark not defined Hình 3.18 Dịch chuyển điểm 0 Error! Bookmark not defined Hình 3.19 Kích thước tuyệt đối/ tương đối Error! Bookmark not defined Hình 3.20 Hệ tọa độ cực Error! Bookmark not defined Hình 3.21 Tiếp cận và rời đi c ủa dụng cụ Error! Bookmark not defined Hình 3.22 Hướng dịch chuyển với G430/G431 Error! Bookmark not defined.

Hình 4.2: Thông số chế độ cắt Error! Bookmark not defined Hình 4.3 Mô phỏng gia công thô .Error! Bookmark not defined.

Hình 4.4 Dao c ầu Error! Bookmark not defined Hình 4.5 Thông số cắt bán tinh 2 mặt với kiểu chạy dao khác nhauError! Bookmark not defined.

Hình 4.6 Phay bán tinh mặt cong trái Error! Bookmark not defined Hình 4.7 Phay bán tinh mặt cong phải Error! Bookmark not defined.

Hình 4.8: Dao cầu Error! Bookmark not defined Hình 4.9 Thông số cắt bán tinh 2 mặt với kiểu chạy dao khác nhauError! Bookmark not defined.

Hình 4.10: Phay tinh mặt trái Error! Bookmark not defined Hình 4.11: Phay tinh mặt phải Error! Bookmark not defined Hình 4.12: Lập trình gia công chi tiết Error! Bookmark not defined Hình 4.13: Gia công chi tiết Error! Bookmark not defined Hình 4.14: Kính hiển vi điện tử Keyence VH Z450 Error! Bookmark not defined Hình 4.15: Tiến hành đo trên kính hiển vi VH-Z450 Error! Bookmark not defined Hình 4.16: Hình ảnh bề mặt 3D c ủa mặt cong trái Error! Bookmark not defined Hình 4.17: Hình ảnh bề mặt 3D c ủa mặt cong phải Error! Bookmark not defi ned Hình 4.18: Hình ảnh 2D c ủa mặt cong trái với độ phóng đại 2000 lần Error!

Bookmark not defined.

Hình 4.19: Hình ảnh 2D c ủa mặt cong phải với độ phóng đại 2000 lần Error!

Bookmark not defined.

Hình 4.20: Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ 301 Error! Bookmark not defined Hình 4.21: Đo thực tế trên máy đo độ nhám Error! Bookmark not defined.

LỜI CAM ĐOAN Luận văn thạc sỹ: “Nghiên cứu công nghệ và xác định chất lượng gia công bề

mặt phức tạp trên máy phay CNC” được hoàn thành bởi tác giả Nguyễn Anh Dũng,

học viên cao lớp Cao học Chế tạo máy, khóa 2009-2011, Viện Cơ khí-Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, kết quả nêu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 04 tháng 08 năm 2011

Tác giả luận văn

LỜI CẢM ƠN Tôi xin được bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn GS.TS.Trần

Văn Địch Những gợi ý và giúp đỡ lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp, sự hướng dẫn

tận tình, ủng hộ thường xuyên cũng như sự động viên của thầy trong quá trình thực hiện là cơ sở để tôi hoàn thành hoàn thành luận văn này Bên cạnh đó thầy cũng đã đưa

ra những đánh giá tổng kết sâu sắc và gợi mở hướng phát triển của đề tài nghiên cứu trong tương lai cho tôi

Tôi cũng chân thành gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy, cô giáo đã tham gia giảng dạy tất cả các môn học của chương trình cao học Các thầy, cô đã cung cấp cho tôi tất cả những kiến thức cần thiết để làm nên tảng cho tôi có thể hoàn thành tốt nội dung của luận văn tốt nghiệp này

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ rất tận tình của

GS.TS.Trần Văn Địch và các thầy, cô trong bộ môn Công nghệ Chế tạo máy-Viện Cơ

khí- Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn không thể tránh khỏi những sai sót, tác giả rất mong những ý kiến đóng góp, phê bình của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp

Hà Nội, Tháng 08 năm 2011

Nguyễn Anh Dũng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 0

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH 6

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC 10

1.1 Lịch sử phát triển 10

1.2 Các hệ thống điều khiển CNC 11

1.2.1 Điều khiển điểm - điểm 11

1.2.2 Điều khiển đoạn thẳng 11

1.2.3 Điều khiển đường 12

1.3 Hệ thống tọa độ và các điểm gốc, điểm chuẩn 14

1.3.1 Hệ thống tọa độ trên máy CNC 14

1.3.2 Các điểm gốc và điểm chuẩn 18

1.4 Ngôn ngữ và hình thức tổ chức lập trình CNC 22

1.4.1 Chương trình gia công theo hệ tọa độ tuyệt đối 23

1.4.2 Chương trình gia công theo hệ tọa độ tương đối 23

1.4.3 Chương trình theo hệ tọa độ hỗn hợp 23

1.4.4 Chương trình theo hệ tọa độ độc cực 24

1.4.5 Các hình thức tổ chức lập trình gia công CNC 24

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHAY CNC PC-MILL55 28

2.1 Giới thiệu chung 28

2.2 Phạm vi sử dụng 29

2.3 Các thông số kỹ thuật của máy 30

2.4 Sơ đồ cấu tạo chung c ủa máy 33

2.4.1 Sơ đồ cấu tạo máy 33

2.4.2 Các điểm trên máy: 34

2.5 Khu vực làm việc của máy: 35

2.6 Các hệ thống phụ 36

2.6.1 Hệ thống thay dụng cụ tự động 36

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC 39 3.1 Chuẩn bị lập trình : 39

3.1.1 Những yêu cầu đối với người lập trình: 39

3.1.2 Các bước cần thiết khi lập một chương trình : 39

3.1.3 Nhập chương trình vào máy : 39

3.1.4 Các mục cần kiểm tra : 41

3.1.5.Các thuật ngữ trong lập trình : 45

3.1.6.Điều khiển và định hướng các trục 48

3.1.7 Các dạng mã lệnh 49

3.1.8 Mẫu cơ bản của một chương trình 49

3.2 Mã lệnh G 51

3.2.1 Danh sác h các mã G: 51

3.3 Mã lệnh M 68

CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 71

4.1 Lập trình gia công chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay PC-Mill55 71

4.1.1 Nguyên công 1: Gia công phá thô 71

4.1.2.Nguyên công 2: Gia công bán tinh hai m ặt cong 75

4.1.3 Nguyên công 3: Gia công tinh hai m ặt cong 79

4.1.3.4 Mô phỏng gia công trên phần mềm MasterCam X4 82

4.1.4 Một số hình ảnh khi cắt thử tại máy phay PC-Mill55 83

4.2 Xác định chất lượng hai bề mặt cong của chi tiết gia công 84

4.2.1 Tiến hành chụp 3d hai mặt cong bề mặt chi tiết 84

4.2.2 Tiến hành đo độ nhám c ủa bề mặt chi tiết 87

TÓM TẮT LUẬN VĂN 91

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

NC (Number Control) - Điều khiển số

CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có trợ giúp của máy tính

CAD (Computer Aided Design)- Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CAM (Computer Aided Manufacturing)- Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính

LAN (Local Area Netword)- Mạng cục bộ

WAN (Wide Area Netword)- Mạng diện rộng

CW (Counter Clockwise)- Chiều quay thuận kim đồng hồ

DNC (Direct Numerical Control)- Hệ điều khiển số trực tiếp DNC

FMS (Flexible Manufacturing System)- Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS

FK (Free counter Programing)- Lập trình biên dạng tự do

Q Parameters – Lập trình tham số Q

CHF (Chamfer)- vát cạnh

RND (Rounding)- Bo cung

1D, 2D, 3D – Điều khiển 1 chiều, 2 chiều, 3 chiều

CC (Circle Center)- Tâm cung tròn

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng2.1 Thông số kỹ thuật của máy 32

Bảng 3.1 Các dạng mã lệnh 49

Bảng 3.2 Bảng mã G 51

Bảng 3.3: Bảng mã lệnh M 68

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lịch sử phát triển công nghệ CAD/CAM-CNC 10

Hình 1.2 Điều khiển điểm – điểm 11

Hình 1.3 Điều khiển đoạn thẳng 12

Hình 1.4 Điều khiển 2D 12

Hình 1.5 Điều khiển 3D 13

Hình 1.6 Điều khiển 2D 13

Hình 1.7 Điều khiển 4D và 5D 14

Hình 1.8 Hệ tọa độ trên máy CNC 14

Hình 1.9 Chiều chuyển động của các trục trên máy CNC 15

Hình 1.10 Hệ tọa độ trên máy tiện 3D với bàn dao phía sau 16

Hình 1.11 Hệ tọa độ trên máy phay đứng 16

Hình 1.12 Hệ tọa độ trên máy phay ngang 17

Hình 1.13 Điểm gốc và điểm chuẩn trên máy phay đứng và máy tiện 18

Hình 1.14 Điểm gốc phôi W, gốc chương trình P và gốc máy M 19

Hình 1.15 Ví dụ chọn điểm W và điểm P khi khoan hệ lỗ 20

cùng nằm trên một đường tròn 20

Hình 1.16 Điểm chuẩn P của dao a Dao tiện; b.Dao phay ngón, c.Dao phay đầu cầu 21 Hình 1.17 Các điểm gốc của dụng cụ 21

Hình 1.18 Hệ tọa độ tuyệt đối 23

Hình 1.19 Hệ tọa độ tương đối 23

Hình 1.20 Hệ tọa độ hỗn hợp 24

Hình 1.21 Hệ tọa độ độc cực 24

Hình 2.1 Máy phay PC-Mill55 28

Hình 2.2: Các chi tiết trên máy 33

Hình 2.3 Các điểm trên máy 34

Hình 2.4: Khu vực làm việc trong X và Y 35

Hình2.5: Giới hạn di chuyển các trục của máy 35

Hình 2.6: 8 vị trí khác nhau của dụng cụ 36

Hình 2.7: Chân dụng cụ 36

Hình 2.9: Đầu dụng cụ 38

Hình 2.10 :Đầu dạng ống 38

Hình 3.1 Chèn vát góc, lượn góc 52

Hình 3.2 Nội suy cung tròn 52

Hình 3.3 Nội suy 3 điểm S, E, M 53

Hình 3.4 Nội suy 2 điểm S, E và R 53

Hình 3.6 Nội suy 3 điểm S, E và điểm trung gian 54

Hình 3.5 Nội suy với góc chắn cung 54

Hình 3.7 Nội suy theo đường xoắn ốc 55

Hình 3.8 Dừng chính xác 56

Hình 3.9 Gia công theo contour 56

Hình 3.10 Xác định mặt phẳng làm việc 57

Hình 3.11 Gia công ren 58

Hình 3.12 Taro 59

Hình 3.13 Bù bán kính dụng cụ 60

Hình 3.14 Dịch chuyển tại góc phôi 60

Hình 3.15 Bù trái G41 61

Hình 3.16 Bù phải G42 61

Hình 3.18 Dịch chuyển điểm 0 61

Hình 3.19 Kích thước tuyệt đối/ tương đối 62

Hình 3.20 Hệ tọa độ cực 63

Hình 3.21 Tiếp cận và rời đi c ủa dụng cụ 64

Hình 3.22 Hướng dịch chuyển với G430/G431 65

Hình 3.24 Hướng tiếp cận và rời đi c ủa dụng cụ với NORM, KONT 67

Hình 4.1 Dao phay tr ụ 12 71

Hình 4.2: Thông số chế độ cắt 72

Hình 4.3 Mô phỏng gia công thô 74

Hình 4.4 Dao c ầu 75

Hình 4.5 Thông số cắt bán tinh 2 mặt với kiểu chạy dao khác nhau 76

Hình 4.6 Phay bán tinh mặt cong trái 78

Hình 4.7 Phay bán tinh mặt cong phải 78

Hình 4.8: Dao cầu 79

Hình 4.9 Thông số cắt bán tinh 2 mặt với kiểu chạy dao khác nhau 80

Hình 4.10: Phay tinh mặt trái 82

Hình 4.11: Phay tinh mặt phải 82

Hình 4.12: Lập trình gia công chi tiết 83

Hình 4.13: Gia công chi tiết 83

Hình 4.14: Kính hiển vi điện tử Keyence VH Z450 84

Hình 4.15: Tiến hành đo trên kính hiển vi VH-Z450 84

Hình 4.16: Hình ảnh bề mặt 3D c ủa mặt cong trái 85

Hình 4.17: Hình ảnh bề mặt 3D c ủa mặt cong phải 85

Hình 4.18: Hình ảnh 2D c ủa mặt cong trái với độ phóng đại 2000 lần 86

Hình 4.19: Hình ảnh 2D c ủa mặt cong phải với độ phóng đại 2000 lần 86

Hình 4.20: Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ 301 87

Hình 4.21: Đo thực tế trên máy đo độ nhám 87

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy các ngành công nghiệp sản xuất tự động phát triển theo Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, sự ra đời của máy công cụ điều khiển bằng chương trình số với sự trợ giúp của máy tính, gọi tắt là máy CNC(Computer Numerical Control), đã đưa ngành cơ khí chế tạo sang một thời kỳ mới, thời kỳ sản xuất hiện đại Sử dụng máy điều khiển số CNC cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công, mở rộng phạm vi công nghệ như có thể gia công được các bề mặt phức tạp

Khi cần gia công các bề mặt phức tạp (không lập trình được bằng tay) thì việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM phục vụ cho máy công cụ CNC là vấn đề rất được quan tâm Sau khi gia công được các bề mặt phức tạp một vấn đề đặt ra là cần xác định chất lượng của các bề mặt đó để người sản xuất có được những đánh giá về phạm vi ứng dụng cũng như khả năng công nghệ của thiết bị mà mình đang làm chủ

Với đề tài: “Nghiên cứu công nghệ gia công và xác định chất lượng gia công

bề mặt phức tạp trên máy phay CNC” Tác giả đi sâu giải quyết các vấn đề chính

sau:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ CNC

Chương 2: Giới thiệu về máy phay CNC PC-MiLL55

Chương 3: Phương pháp lập trình gia công trên máy phay CNC

Chương 4: Các kết quả thí nghiệm

Tác giả rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn đồng nghiệp để tác giả hoàn thiện cho các công trình sau này

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC 1.1 Lịch sử phát triển

Hình 1.1 Lịch sử phát triển công nghệ CAD/CAM-CNC

Năm 1952 máy điều khiển số NC (Numerical Control) đầu tiên ra đời và chương trình gia công được lập trình theo ngôn ngữ APT (Automatically Programmed Toolls) do viện nghiên cứu Masschusetts tạo ra Không lâu sau đó bắt đầu xuất hiện khái niệm CAD (Computer Aided Design)

Vào những năm 70 các hệ điều khiển CNC (Computer Numerical Control), ngoài các chức năng riêng của hệ NC thì hệ CNC còn có thể thực hiện được nhiều chức năng khác nhau, nó có bộ phận lưu giữ chương trình và có thể thay đổi được chương trình gia công

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tin học với sự xuất hiện của các máy vi tính hiện đại cho khả năng ghép nối quá trình thiết kế với quá trình gia công thành một dự án tổng thể với sự trợ giúp của máy vi tính đã tạo ra công nghệ CAD/CAM (Computer Aided Manufacturing) và không lâu sau đó là các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System)

Hệ thống sản xuất tích hợp CIM (Computer Intergrated Manufacturing) bắt đầu xuất hiện từ những năm 80 Mục tiêu của CIM là gia công tự động linh hoạt, nó cho khả năng gia công đạt hiệu quả kinh tế cao ngay cả khi số lượng gia công không lớn

1.2 Các hệ thống điều khiển CNC

Tùy thuộc vào yêu cầu của từng loại máy và cơ cấu điều khiển, hệ điều khiển có thể chia thành 3 loại cơ bản: điều khiển điểm – điểm; điều khiển đoạn thẳng và điều khiển đường (tuyến tính hoặc phi tuyến) Trong đó các máy điều khiển đường có khả năng điều khiển điểm – điểm và điều khiển đoạn thẳng

1.2.1 Điều khiển điểm - điểm

Với các máy loại này, trong quá trình gia

công dụng cụ được định vị nhanh đến vị

trí tọa độ yêu cầu Trong quá trình dịch

chuyển nhanh dụng cụ không thực hiện

quá trình cắt gọt, chỉ đến khi đến tọa độ

yêu cầu dụng cụ mới thực hiện quá trình

gia công cắt gọt Các máy có hệ điều

khiển loại này là: máy khoan, khoét, doa,

máy hàn điểm, đột, dập

Ví dụ khi gia công hai lỗ A và B ta có thể

thực hiện như sau:

Hình 1.2 Điều khiển điểm – điểm

Trước hết, cho dụng cụ chạy nhanh đến điểm A, sau đó thực hiện gia công lỗ A, sau khi gia công xong lỗ A dụng cụ rút ra khỏi lỗ và chạy nhanh đến vị trí B Sau khi đến

vị trí B dụng cụ thực hiện gia công lỗ B, sau đó rút dụng cụ ra khỏi lỗ và kết thúc quá trình gia công Việc dịch chuyển dụng cụ từ A đến B có thể thực hiện theo 2 cách được biển diễn trên hình 1.2

1.2.2 Điều khiển đoạn thẳng

Với các máy loại này, trong quá

trình dịch chuyển theo các trục tọa độ

dụng cụ vẫn thực hiện quá trình gia công

Ví dụ khi thực hiện phay các bề mặt song

song với các trục tọa độ hoặc khi tiện các

chi tiết dụng cụ thực hiện các chuyển

động cắt gọt theo phương X hoặc Z

Hình 1.3 Điều khiển đoạn thẳng

1.2.3 Điều khiển đường

Ngoài các chức năng điều khiển điểm và điều khiển theo đoạn thẳng, các máy CNC còn có khả năng điều khiển dụng cụ chuyển động theo các đường bất kỳ trong mặt phẳng hoặc trong không gian để thực hiện gia công cắt gọt

Tùy thuộc vào đường được điều khiển là phẳng hay không gian mà người ta có thể bố trị số trục được điều khiển đồng thời là bao nhiêu Cũng từ nguyên nhân này mà xuất hiện thuật ngữ máy 2D (Dimention), 3D, 4D, 5D (tức là máy có số trục được điều khiển đồng thời theo quan hệ ràng buộc) Ngày nay các thuật ngữ này đã được chuẩn hóa và sử dụng rất phổ biến

Điều khiển 2D

Dạng điều khiển này cho phép dịch

chuyển dụng cụ trong một mặt phẳng nhất

định nào đó Ví dụ trên máy tiện dụng cụ

sẽ dịch chuyển trong mặt phẳng XOZ để

tạo nên đường sinh của chi tiết còn trên

các máy phay 2D dụng cụ sẽ thực hiện

các chuyển động trong mặt phẳng XOY

để tạo nên các đường rãnh, đường cong

hay mặt bậc có biên dạng bất kỳ

Dạng điều khiển này cho phép dịch

chuyển dụng cụ trong một 3 mặt phẳng

đồng thời để tạo nên một đường cong hay

một mặt cong bất kỳ trong không gian

Điều này tương ứng với quá trình điều

khiển đồng thời cả 3 trục của máy theo

quan hệ ràng buộc để tạo nên quỹ đạo của

dụng cụ theo yêu cầu

Hình 1.5 Điều khiển 3D

Điều khiển 2D

Dạng điều khiển này cho phép dịch

chuyển dụng cụ theo 2 trục đồng thời để

tạo nên một đường cong phẳng, còn trục

thứ 3 được điều khiển chuyển động độc

lập Sự khác biệt ở dạng điều khiển này

so với dạng điều khiển dạng 2D là hai

trục được điều khiển đồng thời có khả

năng đổi chỗ cho nhau Điều này có nghĩa

dễ dàng hơn so với gia công trên máy 3D

Mặt khác, vì lý do công nghệ nên có

những bề mặt không thể thực hiện gia

công bằng 3D vì có thể tốc độ cắt sẽ khác

nhau hoặc sẽ có những điểm có tốc độ cắt

bằng 0 (ví dụ tại đỉnh của dao phay đầu

cầu) hay lưỡi cắt của dụng cụ không thể

thực hiện việc gia công theo mong muốn

(ví dụ như góc cắt không thuận lợi hay có

thể bị va chạm giữa dao với chi tiết…)

số 2D và 3D

1.3 Hệ thống tọa độ và các điểm gốc, điểm chuẩn

1.3.1 Hệ thống tọa độ trên máy CNC

Để tính toàn quỹ đạo chuyển động

của dụng cụ, cần thiết phải gắn vào

chi tiết một hệ trục tọa độ Thông

thường trên các máy CNC người ta

thường sử dụng hệ tọa độ Đê-các

OXYZ theo quy tắc bàn thay phải

(hệ tọa độ thuận)

Hình 1.8 Hệ tọa độ trên máy CNC

Gốc của hệ trục tọa độ có thể đặt tại bất kỳ điểm nào trên chi tiết (về mặt nguyên tắc), nhưng thông thường người ta sẽ chọn những điểm thuận lợi cho việc lập trình, đồng thời để dễ dàng kiểm tra kích thước theo bản vẽ chi tiết gia công mà không phải thực hiện nhiều bước tính toán bổ xung

Một số điểm mang tính quy ước là trên các máy CNC, chi tiết gia công được xem là cố định và luôn gắn với hệ tọa độ cố định, còn mọi chuyển động tạo hình và cắt gọt đều

do dụng cụ thực hiện Trong thực tế, điều này đôi khi là ngược lại, ví dụ trên máy phay

thì chính bàn máy mang phôi thực hiện chuyển động tạo hình, còn dụng cụ chỉ thực hiện chuyển động cắt gọt.Vì vậy, khi sử dụng máy CNC cần luôn tạo ra thói quen để tránh nhầm lẫn đáng tiếc có thể gây nguy hiểm cho dụng cụ và con người

Theo quy ước chung, phương của trục chính máy là phương của trục OZ, còn chiều dương của nó được quy ước là khi dao tiến ra xa khỏi chi tiết

Hình 1.9 Chiều chuyển động của các trục trên máy CNC

Ví dụ, với máy tiện 2D thông thường thì trục chính nằm ngang và trùng với phương

OZ của hệ tọa độ, chiều dương hướng ra khỏi ụ chính (hướng về phía bàn dao) Phương chuyển động của bàn xe dao theo hướng kính là phương OX và chiều dương của nó là hướng ra xa bề mặt chi tiết gia công

Đối với máy phay thẳng đứng, trục Z hướng theo phương thẳng đứng lên trên, còn trục

X và trục Y được xác định theo quy tắc bàn tay phải, tuy nhiên trong thực tế các nhà chế tạo lại thường ưu tiên chọn trục X là trục mà có chuyển động bàn máy dài hơn… Đối với các chuyển động quay xung quanh các trục tương ứng X, Y, Z được xác định bằng các ký hiệu A, B, C sẽ được xác định là dương khi chiều quay của nó có hướng thuận chiều kim đồng hồ khi nhìn theo chiều dương của các trục tọa độ tương ứng (khi nhìn vào gốc hệ trục tọa độ từ phía các trục thì chiều quay của chúng là ngược chiều kim đồng hồ) Ngoài ra, còn một số chuyển động phụ song song với các trục tương ứng với X, Y, Z là các chuyển động có ký hiệu U, V, W và hướng của chúng được biểu diễn trên hình 1.9

Hệ tọa độ trên máy tiện

Máy tiện thường có hai loại 2D và 3D, trong đó loại 2D phổ biến hơn vì nó có thể gia công được tất cả các bề mặt trụ ngoài hoặc trụ trong có đường sinh bất kỳ Các máy tiện 3D được bố trí thêm trục quay thứ 3 là trục quay của trục chính (thường gọi là

trục C – quay quanh OZ) và trên đầu dao Rovonve còn có một chuyển động quay của dụng cụ tạo nên vận tốc cắt để thực hiện các công việc như khoan, khoét, doa các lỗ đồng tâm hay lệch tâm với tâm chi tiết hoặc phay các rãnh then, rãnh cam thùng trên chi tiết gia công Chiều quay của trục C là cùng chiều kim đồng hồ nếu nhìn theo hướng của trục Z

Hình 1.10 Hệ tọa độ trên máy tiện 3D với bàn dao phía sau

Hệ tọa độ trên máy khoan, máy phay đứng

Với máy khoan và máy phay đứng,

trục chính của máy hướng theo

phương thẳng đứng và trùng với

phương của trục OZ trong hệ

Đê-các, chiều dương của trục OZ

hướng lên trên Trục OX và OY là

hai trục nằm trên bàn máy với quy

ước chọn OX là trục có chiều dài

dịch chuyển lớn hơn Chiều dương

của trục OX có hướng sang bên

phải khi nhìn từ trục chính xuống

chi tiết gia công (nhìn ngược chiều

với chiều dương của trục OZ)

Hình 1.11 Hệ tọa độ trên máy phay đứng

Hệ tọa độ trên máy phay nằm ngang

Trục chính máy phay ngang là

nằm ngang theo phương của trục

OZ, chiều dương của trục OZ

hướng vào máy Trục OX nằm

trên mặt phẳng định vị của chi tiết

(hoặc song song với mặt phẳng

định vị) và chiều dương của OX

hướng về phía trái nếu nhìn theo

hướng trục chính

Hình 1.12 Hệ tọa độ trên máy phay ngang

1.3.2 Các điểm gốc và điểm chuẩn

Điểm gốc máy (M)

Quá trình gia công trên máy CNC được thiết lập bằng một phương trình mô tả quỹ đạo chuyển động tương đối giữa lưỡi cắt của dụng cụ và phôi Vì vậy, để đảm bảo việc gia công đạt độ chính xác thì các dịch chuyển của dụng cụ phải được so sánh với điểm 0 (điểm zero) của hệ thống đo lường và được gọi là điểm gốc của hệ tọa độ máy hay gốc

đo lường M Các điểm M được nhà chế tạo quy định trước

Điểm chuẩn của máy (R)

Để giám sát và điều chỉnh kịp thời quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, cần thiết phải bố trí một hệ thống đo lường để xác định quãng đường thực tế (tọa độ thực) so với tọa độ lập trình Trên các máy CNC người ta đặt các mốc để theo dõi các tọa độ thực của dụng cụ trong quá trình dịch chuyển, vị trí của dụng cụ luôn luôn được so sánh với gốc máy M Khi bắt đầu đóng mạch điều khiển của máy thì tất cả các trục phải được chạy

về một điểm chuẩn mà giá trị tọa độ của nó so với điểm M phải luôn luôn không đổi và

do các nhà chế tạo quy định Điểm đó gọi là điểm chuẩn của máy R Vị trí của điểm chuẩn được tính toán chính xác từ trước bởi một cữ chặn lắp trên bàn trượt và các công tắc hành trình Do độ chính xác vị trí của các máy CNC rất cao (cỡ 0,001mm) nên khi dịch chuyển trở về điểm chuẩn của các trục thì ban đầu nó chạy nhanh khi đến gần vị trí thì chuyển sang chế độ chạy chậm để định vị chính xác

Hình 1.13 Điểm gốc và điểm chuẩn trên máy phay đứng và máy tiện

Điểm gốc phôi (W)

Khi bắt đầu gia công, cần phải tiến hành xác định tọa độ của điểm gốc phôi so hoặc điểm gốc chương trình so với điểm gốc máy (M) để xác định và hiệu chỉnh hệ thống đo lường dịch chuyển

Điểm gốc phôi W xác định hệ tọa độ của phôi trong quan hệ với điểm gốc máy M Điểm W được chọn bởi người lập trình và được đưa vào hệ điều khiển CNC khi cài đặt

số liệu máy trước gia công

Điểm gốc phôi W có thể được

chọn tùy ý bởi người lập trình

trong phạm vi không gian làm

việc của máy và chi tiết Tuy

vậy, nên chọn điểm W nằm

trên phôi để thuận tiện khi xác

Điểm gốc chương trình (P)

Tùy thuộc vào bản vẽ chi tiết gia công mà người ta sẽ có một hay một số điểm chuẩn

để xác định tọa độ của các bề mặt khác Trong trường hợp đó, điểm này được gọi là gốc chương trình P (Programmed).Thực tế trong quá trình gia công, nếu chọn điểm gốc phôi W trùng với điểm gốc chương trình P thì chương trình sẽ càng thuận lợi cho quá trình lập trình vì không phải thực hiện nhiều phép tính toán bổ xung

Hình 1.15 Ví dụ chọn điểm W và điểm P khi khoan hệ lỗ

cùng nằm trên một đường tròn

Điểm gá đặt (C)

Là điểm tiếp xúc giữa phôi và đồ gá trên máy, nó có thể trùng với điểm gốc của phôi

W trên máy tiện Thông thường khi gia công người ta phải tính đến lượng dư và do đó điểm gá đặt C chính là bề mặt chuẩn để xác định kích thước của phôi

Điểm gốc của dụng cụ

Để đảm bảo quá trình gia công chi tiết với việc sử dụng nhiều dao và mỗi dao có hình dạng và kích thước khác nhau được chính xác, cần phải có các điểm gốc của dụng cụ.Điểm gốc của dụng cụ là những điểm cố định và nó được xác định tọa độ chính xác

so với các điểm M và R Có ba điểm gốc của dụng cụ là điểm chuẩn dao P, điểm gá đặt dao (N và E) và điểm thay dao

Điểm chuẩn dao P

Điểm chuẩn của dao là điểm mà từ đó chúng ta lập chương trình chuyển động trong quá trình gia công.Đối với dao tiện, người ta chọn điểm nhọn của mũi dao và đối với daophay ngón, dao khoan thì người ta chọn điểm P ở tâmt rên đỉnh dao, với dao phay đầu cầu, P là tâm mặt cầu

Hình 1.16 Điểm chuẩn P của dao a Dao tiện; b.Dao phay ngón, c.Dao phay đầu cầu

Các điểm gá dao (điểm gốc của dao)

Thông thường người ta sử dụng 2 loại cán dao (tool holder) là loại chuôi trụ và loại chuôi côn theo tiêu chuẩn

Đối với chuôi dao người ta lấy điểm đặt dụng cụ E

Đối với lỗ dao người ta lấy điểm gá dụng cụ N

Khi chuôi dao lắp vào lỗ gá dao thì điểm N và điểm E trùng nhau

Trên cơ sở của điểm chuẩn này, người

ta có thể xác định các kích thước để đưa

vào bộ nhớ lượng bù dao Các kích

thước này có thể bao gồm chiều dài của

dao tiện theo phương X và Z (điểm mũi

dao) hay chiều dài của dao phay và bán

kính của nó Các kích thước này có thể

được xác định từ trước bằng cách đo

trên các thiết bị đo chuyên dụng hay xác

định ngay trên máy rồi đưa vào hệ điều

khiển CNC để thực hiện việc bù dao

Hình 1.17 Các điểm gốc của

dụng cụ

Điểm thay dao

Trong quá trình gia công, có thể ta phải dùng đến một số dao và số lượng dao là tùy thuộc vào yêu cầu của bề mặt gia công, vì thế ta phải thực hiện việc thay dao.Trên các máy có cơ cấu thay dao tự động thì yêu cầu khi thay dao phải không được để chạm vào phôi hoặc máy, vì thế cần phải có điêm thay dao Đối với máy phay hoặc các trung tâm gia công thì thông thường bàn máy chạy về điểm chuẩn, còn đối với máy tiện, thường các dao nằm trên đầu rơvonve nên không cần thiết phải chạy đến điểm chuẩn mới thực hiện thay dao mà có thể đến một vị trí nào đó đảm bảo an toàn cho quá trình quay đầu rơvonve là có thể được nhằm mục đích giảm thời gian phụ

Có thể nói các điểm chuẩn R, điểm gốc máy M, điểm gốc chi tiết W và N của dao là rất quan trọng vì nó liên quan đến quá trình gia công của một chi tiết thực mà trong khi thiết lập chương trình gia công người ta đã tạm bỏ qua các giá trị đó để cho quá trình lập trình được đơn giản hơn (đó là lập trình theo quỹ đạo của đường bao chi tiết gia công) Việc bỏ qua này sẽ được đưa vào một lượng điều chỉnh trong quá trình gia công gọi là “dịch điểm chuẩn” và đưa thêm vào lượng bù dao (tool calibration).Khi đó vị trí của lưỡi cắt sẽ được đồng nhất với các tọa độ được lập trình mà chúng ta tiến hành khi lập chương trình gia công

1.4 Ngôn ngữ và hình thức tổ chức lập trình CNC

Trên các máy CNC, việc điều khiển sự chuyển động của dụng cụ được thực hiện bằng các lệnh đã được mã hóa theo một ngôn ngữ mà hệ điều khiển CNC có thể đọc và hiểu được Các chuyển động của dụng cụ theocác trục có thể độc lập hoặc phụ thuộc theo quan hệ ràng buộc để tạo nên các quỹ đạo mong muốn Vấn đề cơ bản ở đây là chủng loại chi tiết rất phong phú và đa dạng về hình dáng, khuôn khổ, kích thước, vật liệu, tính chất làm việc.Chính vì vậy mà cách ghi kích thước trên bản vẽ chế tạo chi tiết cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng đạt độ chính xác khi gia công chi tiết Tùy theo cách ghi kích thước trên bản vẽ chế tạo mà người ta có thể lựa chọn các điểm gốc chương trình và lựa chọn hệ tọa độ khi lập trình gia công là khác nhau Hiệu nay thường sử dụng 4 hệ tọa độ lập trình gia công: hệ tọa độ tuyệt đối, tương đối, hỗn hợp

và tọa độ độc cực

1.4.1 Chương trình gia công theo hệ tọa độ tuyệt đối

Lập trình gia công trong hệ tọa độ

tuyệt đối là tham chiếu tọa độ của

tất cả các điểm nằm trên biên dạng

chi tiết đến gốc tọa độ cố định

Trong trường hợp này, điểm gốc hệ

tọa độ chính là điểm gốc chương

trình P Trong chương trình gia

công trên máy CNC nó được xác

định bằng lệnh G90

Hình 1.18 Hệ tọa độ tuyệt đối

1.4.2 Chương trình gia công theo hệ tọa độ tương đối

Với kiểu lập trình này, tọa độ của

các điểm lập trình tiếp theo sẽ

được xác định bằng cách lấy gốc

tọa độ ở ngay điểm sát trước,

điều này có nghĩa là ta phải dịch

chuyển điểm gốc P của hệ tọa độ

sau mỗi lần xác định tọa độ của

điểm lập trình tiếp theo Trong

chương trình gia công trên máy

CNC, nó được xác định bằng

lệnh G91

Hình 1.19 Hệ tọa độ tương đối

1.4.3 Chương trình theo hệ tọa độ hỗn hợp

Trong một số trường hợp, tùy theo đặc điểm cụ thể của bản vẽ chi tiết chế tạo mà việc lập trình có thể phải được tiến hành theo kiểu hỗn hợp giữa chương trình gia công trong hệ tọa độ tuyệt đối và chương trình gia công trong hệ tọa độ tương đối

Hình 1.20 Hệ tọa độ hỗn hợp

Với phương pháp này nó còn cho phép chúng ta một mặt có thể sử dụng được toàn bộ miền dung sai mà nhà thiết kế đã tính toán vì không tiến hành giải lại chuỗi kích thước, mặt khác sẽ tránh được sai sót không đáng có trong quá trình tính toán và do đó có thể đạt được độ chính xác cao nhất Tuy vậy trong quá trình lập trình gia công cần phải chú

ý và cẩn thận hơn vì dễ bị nhầm lẫn về giá trị tọa độ (đặc biệt với trường hợp khi tiện

sẽ lấy theo tọa độ của đường kính hoặc bán kính)

1.4.4 Chương trình theo hệ tọa độ độc cực

Có một số chi tiết mà điều kiện lập trình được trở thành đơn giản nếu sử dụng hệ tọa độ độc cực Trong điều kiện này hệ điều khiển CNC cho phép chúng ta tiến hành việc gia công với việc lập trình thuận lợi hơn

Hình 1.21 Hệ tọa độ độc cực

1.4.5 Các hình thức tổ chức lập trình gia công CNC

Để lập được một chương trình CNC cần dựa trên các cơ sở sau:

- Bản vẽ chi tiết gia công: Thể hiện được hình dạng các bề mặt cần gia công (như mặt phẳng, mặt trụ, mặt rãnh then, mặt định hình…) và kích thước của các bề mặt đó Tất cả các yếu tố trên đây người ta gọi là các yếu tố hình học và khi lập trình chuyển nó thành các thông tin hình học

- Yêu cầu kỹ thuật của bề mặt gia công bao gồm độ chính xác kích thước được đặc trưng bằng dung sai: Chiều cao nhấp nhô tế vi RZ và sai lệch chiều cao nhấp nhô trung bình Ra (độ nhám bề mặt) Độ chính xác về vị trí tương quan như độ không đồng tâm, độ không vuông góc… Các yếu tố này được gọi là các yếu tố công nghệ và khi lập trình được chuyển thành các thông tin công nghệ

Như vậy có thể tóm tắt quá trình lập trình gia công CNC như sau: Các thông tin hình học sẽ giúp chúng ta xây dựng một chương trình dịch chuyển lưỡi dụng cụ trong hệ tọa

độ lập trình Các thông tin công nghệ sẽ giúp chúng ta xác định các thông số về công nghệ như loại dụng cụ, chế độ cắt, điều kiện bôi trơn và làm mát… Các biện pháp công nghệ được lựa chọn như dừng thời gian để làm bóng bề mặt, khoan theo kiểu ziczắc đối với các lỗ sâu để lấy phoi ra, bù dao do sự mài mòn trong quá trình gia công… Trên cơ sở đó, ngày nay có rất nhiều hình thức lập trình CNC khác nhau, tùy theo đặc tính cụ thể của các loại máy CNC được trang bị cũng như hệ điều khiển và mục đích sử dụng mà có thể lựa chọn các phương pháp thích hợp

Lập trình bằng tay trực tiếp trên máy CNC

Với các cụm điều khiển số CNC được trang bị các bàn phím chức năng và màn hình đồ họa cho phép nhận trực tiếp các câu lệnh vào cụm CNC Để giảm thời gian và chi phí cho việc tính toán các điểm trung gian, các chiều dày lát cắt và thời gian dừng cần thiết tại mỗi thời điểm của mũi khoan… thường thì người ta bố trí vào cụm CNC các chương trình con, các số liệu về tọa độ và các điểm cần thiết để lập trình có thể lấy chúng ra bất cứ lúc nào cần thiết

Để lập trình trực tiếp trên máy CNC, người lập trình phải biết sử dụng các kỹ thuật menu và các soft-key trên cụm điều khiển CNC

Sau khi đã lập trình xong chương trình, muốn kiểm tra chương trình có được lập trình đúng hay không người ta sẽ chạy chương trình mô phỏng quỹ đạo chuyển động cắt của dụng cụ màn hình theo chương trình đã lập Nếu có sai sót nào có thể lập tức sửa chữa lại cho đến khi hoàn thiện mới tiến hành gia công trên chi tiết thực

Với người bắt đầu học lập trình gia công nhất thiết phải thực hiện theo phương pháp này và phải đạt đến trình độ thành thạo trong xử lý, thao tác và sửa chữa các lỗi gặp phải mới có thể chuyển sang các phương pháp lập trình khác

Lập trình bằng tay trên cụm CNC khác

Trong khi máy CNC đang hoạt động, người lập trình có thể chuẩn bị cho chúng một chương trình gia công tiếp theo bằng cách dùng các bảng lập trình CNC khác hay các máy tính trong hệ thống DNC Điều này đặc biệt rất thuận lợi trong giảng dạy, đào tạo

và thực hành cũng như để gia công các chi tiết đơn giản trong dạng sản xuất đơn chiếc hay loạt nhỏ

Với phương pháp này, ta có thể bố trí các cụm lập trình hay các máy tính ngay trong phân xưởng sản xuất để thuận lợi cho quá trình dạy và thực hành

Lập trình bằng tay tại phân xưởng chuẩn bị chương trình

Kiểu lập trình này thích hợp với các cơ sở sản xuất của các nhà máy có năng lực sản xuất lớn hơn hay thực hiện một hợp đồng bao gồm nhiều chi tiết lắp ghép mà cần phải thực hiện trên nhiều máy CNC Khi đó yêu cầu cần phải có phòng lập trình và có các

kỹ sư lập trình đủ trình độ về chuyên môn và kinh nghiệm nghệ nghiệp, đặc biệt là với các máy nhiều trục.Các kỹ sư lập trình này trước hết phải được trải qua lập trình thực nghiệm trong phân xưởng và phải đạt đến trình độ thành thạo và có kinh nghiệm mới

có thể đảm nhiệm công việc này

Thông thường việc lập trình được thực hiện trên các máy tính Vì thế nên chỉ có những cán bộ có đủ kiến thức và kinh nghiệm mới thực hiện công việc này

Lập trình với sự hỗ trợ của máy tính

Tương tự như lập trình bằng tay, nhưng các tính toán trong quá trình lập trình được giảm xuống một cách đáng kể và thực hiện nhanh hơn nhờ trong các máy tính đã được trang bị các bộ xử lý, bộ nội suy và chứa các dữ liệu cần thiết mà người ta có thể sử dụng bất kỳ khi nào muốn

Lập trình bằng máy

Từ cơ sở bản vẽ CAD trên máy tính người ta đưa vào một hệ thông biên dịch trợ giúp cho quá trình lập trình Sau khi đã thiết kế xong chi tiết, người ta có thể lựa chọn quy

trình công nghệ gia công và cách thức gia công (cắt thô, cắt bán tinh, siêu tinh, các kiểu

ăn dao…) và từ kiểu được lựa chọn đó máy tính sẽ xây dựng một chương trình gia công thích hợp dưới dạng mô tả quá trình dịch chuyển dụng cụ và các chế độ công nghệ tương ứng Công việc tiếp theo là mã hóa chương trình gia công theo code của hệ thông điều khiển tương ứng trên các máy CNC để cho ra chương trình gia công thích hợp với ngôn ngữ máy Kỹ thuật này gọi là CAM.Hiện nay các phần mềm CAD/CAM

có nhiều tính năng mạnh và dễ sử dụng đã giúp quá trình lập trình trở nên thuận lợi

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHAY CNC PC-MILL55

2.1 Giới thiệu chung

Máy phay PC-MILL55 là một máy phay nhỏ,chỉ sử dụng cho mục đích nghiên cứu và dạy học Máy phay công suất nhỏ,độ cứng vững thấp,dùng để gia công những chi tiết đơn giản kích thước nhỏ Máy phay với 8 ổ chứa dao tự động là giải pháp lý tưởng cho sinh viên đào tạo trong giáo dục hơn nữa khi các máy móc công nghiệp lớn không phù hợp

Vai trò của nó trong giáo dục được xác định bởi hệ thống kiểm soát hoán đổi cho nhau Phần mềm này có thể được chuyển trong một phút từ FANUC 0M/21M để điều khiển SIEMENS 840D hoặc Heidenhain TNC 426/430 hỗ trợ đầy đủ bởi Fanuc / Siemens / Heidenhain CNC giấy phép kiểm soát hệ thống trang web với kiểm soát hoạt động bàn phím.Máy The Concept Mill 55 có thể được tích hợp vào hệ thống FMS và CIM Giao diện người máy có thể không chỉ kiểm soát các thiết bị ngoại vi (chẳng hạn như phó tự động, cửa, vv) mà còn kết nối máy cho các máy tính hoặc các thiết bị khác (ví dụ như tải và bốc xếp robot) Giao diện DNC cho phép các chương trình được bắt đầu từ máy tính chủ

Hình 2.1 Máy phay PC-Mill55