Nghiên cứu và xây dựng các bài giảng thực hành trên máy tiện CNC CAK6136 750 nhằm nâng cao chất lượng tại trường đại học sao đỏ

Nghiên cứu và xây dựng các bài giảng thực hành trên máy tiện CNC CAK6136 750 nhằm nâng cao chất lượng tại trường đại học sao đỏ Nghiên cứu và xây dựng các bài giảng thực hành trên máy tiện CNC CAK6136 750 nhằm nâng cao chất lượng tại trường đại học sao đỏ Nghiên cứu và xây dựng các bài giảng thực hành trên máy tiện CNC CAK6136 750 nhằm nâng cao chất lượng tại trường đại học sao đỏ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHẾ TẠO MÁY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Chuyên ngành : Chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : GS.TSKH BÀNH TIẾN LONG

Hà Nội – Năm 2013

LỜI CAM ĐOAN

tập nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là sự giúp đỡ của

GS.TSKH Bành Tiến Long thầy giáo hướng dẫn đề tài của tôi, nên tôi đã đi đến

cuối chặng đường để kết thúc khoá học

Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là: :“Nghiên cứu và xây dựng các bài giảng thực hành trên máy tiện CNC CAK6136 – 750 nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy tại trường đại học Sao Đỏ”

dẫn của GS.TSKH Bành Tiến Long và chỉ tham khảo các tài liệu đã được liệt kê

Tôi không sao chép công trình của các cá nhân khác dưới bất cứ hình thức nào Nếu

có tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

§µo V¨n Kiªn

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Bành Tiến Long, người đã hướng

dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và phòng đào tạo Sau đại học, của Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành bản Luận văn này

Tác giả cũng chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo khoa Cơ Khí đã giúp đỡ tác giả thực hiện tại trung tâm công nghệ cao của trường Đại Học Sao Đỏ

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

§µo V¨n Kiªn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 6

PHẦN MỞ ĐẦU 7

1 Lý do chọn đề tài 7

2 Lịch sử nghiên cứu 7

3 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 8

3.1 Mục đích nghiên cứu 8

3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 8

4 Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả 8

5 Phương pháp nghiên cứu 9

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC 10

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 10

1.2 MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ 12

1.2.1 Các hệ thống dữ liệu cần nạp cho máy công cụ điều khiển số 12

1.2.2 Chuyển động của các trục và khái niệm về hệ tọa độ 12

1.2.2.1 Chuyển động các trục 12

1.2.2.2 Hệ tọa độ 13

1.3 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC 16

1.3.1 Khái niệm về hệ thống điều khiển số 16

1.3.2 Các dạng điều khiển số 16

1.3.3 Hệ điều khiển CNC 16

1.3.3.1 Phân biệt hệ điều khiển NC và CNC 16

1.3.3.2 Đặc trưng cơ bản của hệ điều khiển CNC 17

1.3.4 Một số hệ điều hành 17

1.4 CÁC CHỈ TIÊU GIA CÔNG CỦA MÁY CNC 18

1.4.1 Thông số hình học 18

1.4.2 Thông số gia công 18

1.4.3 Độ chính xác của máy CNC 19

1.4.4 Hướng phát triển của máy CNC trên thế giới và Việt Nam 20

Chương 2:NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TẠO HÌNH BỀ MẶT TRÊN MÁY CNC 23

2.1.Các nguyên lý gia công tạo hình 23

2.1.1 Gia công định hình 23

2.1.2.Gia công bao hình 24

2.1.21 Phay bao hình nhóm các bề mặt cho phép chuyển động “tự trượt” 24

2.1.2.2 Phay bao hình các bề mặt tự do 25

2.2 Các bài toán tạo hình bề mặt 26

2.3 Phương pháp xác định bề mặt khởi thủy bằng đồ thị 29

2.4 Phương pháp xác định bề mặt khởi thủy K bằng giải tích 31

2.4.1 Phương trình chuyển đổi hệ tọa độ 31

2.4.2 Xác định profin dụng cụ bằng cách xác định đường bao 34

2.4.3 Xác định mặt khởi thủy dụng cụ bằng cách xác định mặt bao 41

Chương 3: CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY TIỆN CNC CAK 6136 – 750 45

3.1.Khảo sát các thông số kỹ thuật cơ bản của máy tiện CNC 45

3.1.1 Truyền động chính 45

3.1.2 Động cơ chính 45

3.1.3 Động cơ bước tiến 45

3.1.4 Hướng chuyển động của các trục X,Z 46

3.1.5 Hệ thống đo hành trình 46

3.2 Cấu trúc và các nguyên lý hoạt động của máy tiện CNC 47

3.2.1.Các bộ phận chính của máy 47

3.2.2 Các phần tử điều khiển 47

3.2.3 Bảng vận hành tiện 48

3.3 Lập trình và vận hành máy tiện CNC 50

3.3.1 Giới thiệu máy tiện CNC CAK 6136- 750 50

3.3.1.1 Các bộ phận chính của máy 50

3.3.1.1.1 Bộ phận cơ khí 50

3.3.1.1.2 Bộ phận điều khiển 51

3.3.2 Các thông số kỹ thuật chính 51

3.3.3 Các phím bảng điều khiển 34

3.3.3.1 Chức năng các phím vùng điều khiển máy 52

3.3.3.2 Các phím nhập dữ liệu 52

3.3.3.3 Các phím chức năng………53

3.3.3.4 Các chế độ làm việc 54

3.3.4 Cơ sở 54

3.3.4.1 Các điểm gốc 54

3.3.4.2 Hệ tọa độ trên máy tiện CNC 55

3.3.4.3 Cấu trúc chương trình NC 55

3.3.4.4 Các chức năng phụ M 56

3.3.2 Thao tác vận hành máy tiện CNC 56

3.3.2.1 Trình tự các bước vận hành máy tiện CNC CAK 6136- 750 56

3.3.2.2 Vận hành máy tiện CNC CAK 6136- 750 57

3.3.2.2.1 Dịch chuyển bàn dao về điểm chuẩn của máy 57

3.3.2.2.2 Dịch chuyển bàn máy bằng tay 57

3.3.2.2.3 Nhập chương trình gia công 57

3.3.2.2.4 Đo và nhập thông số của dụng cụ cắt ( khai báo điểm w) 57

3.3.2.2.5 Tắt máy 58

3.3.3 Lập chương trình gia công chi tiết trên máy tiện CNC 58

3.3.3.1 Lập phiếu công nghệ tính toán 58

3.3.3.2 Lập chương trình gia công chi tiết tròn xoay 59

3.3.3.2.1 Các chức năng G 59

3.3.4 Bài tập 62

3.3.4 Lập chương trình gia công bề mặt ren 65

3.3.4.1 Chức năng G 65

3.3.4.2 Bài tập 62

Chương 4: LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN MÁY TIỆN CNC …………

CAK 6136 -750 VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN FANUC 69

4.1 Xác định chuẩn kỹ năng đối với sinh viên Đại học 69

4.2 Các bài tập lập trình gia công trên máy tiện CNC 69

4.2.1.Lập trình gia công chi tiết 69

Chương 5: KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Mục đích, nhiệm vụ, phương pháp và đối tượng kiểm nghiệm….………95

5.1.1 Mục đích của kiểm nghiệm……….……95

5.1.2 Nhiệm vụ kiểm nghiệm……….… 95

5.1.3 Phương pháp kiểm nghiệm……….….……95

5.2 Nội dung và tiến trình thực nghiệm……… …… 96

5.2.1 Đối tượng thực nghiệm……….….…… 96

5.2.2 Chuẩn bị thực nghiệm……… ………96

5.3 Đánh giá thực nghiệm……… …… 97

5.3.1 Đánh giá định tính……… …… 97

5.3.2 Đánhgiá định lượng……….……… 97

5.4 Đánh giá chuyên gia……… 102

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

RND (Rounding) - Bo cung

CC (Circle center) - Tâm cung

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

hết sức cấp thiết đối với ngành công nghệ chế tạo máy Đó là phải xây dựng một nền công nghiệp hiện đại đủ để chế tạo ra các thiết bị máy móc cho các ngành kinh

tế khác Bên cạnh việc đầu tư các thiết bị máy móc hiện đại, thì việc ứng dụng công nghệ cao trong ngành cơ khí chế tạo máy là một vấn đề vô cùng quan trọng

Vì vậy việc khai thác có hiệu quả các máy móc thiết bị trong các nhà máy chế tạo cơ khí, trong đó có các loại máy tiện CNC, phay CNC, máy cắt dây điều khiển tự động đang là vấn đề cấp bách, đòi hỏi cao về đào tạo nguồn nhân lực khoa học công nghệ

Trước tình trạng đó, hầu hết các trường đã đầu tư một số máy CNC để phục

vụ cho việc đào tạo chất lượng cao nhưng lại chưa có phương pháp giảng dạy thực nghiệm hiệu quả Chính vì thế cần phải có một nghiên cứu cụ thể và đầy đủ về lĩnh vực này, để giảng dạy cho học sinh-sinh viên hiểu rõ và áp dụng trong thực tế, đóng góp vào sự phát triển của ngành chế tạo máy

Xuất phát từ nhu cầu thực tế này mà đề tài: “Nghiên cứu và xây dựng các bài giảng thực hành trên máy tiện CNC CAK6136 – 750 nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy tại trường đại học Sao Đỏ” đã được chọn làm luận văn tốt

nghiệp

Việc xây dựng hệ thống các bài thực hành, thí nghiệm gia công trên các máy cắt gọt CNC sát với thực tế, sát với điều kiện sản xuất công nghiệp và phù hợp với điều kiện giảng dạy trong nhà trường là một vấn đề rất quan trọng, để đảm bảo cho sinh viên sau khi tốt nghiệp ra trường có thể thích nghi và đảm nhiệm tốt công việc tại các nhà máy, xí nghiệp

Việt Nam có xu hướng sử dụng máy CNC ngày càng nhiều, do yêu cầu cấp

thiết của thực tế sản xuất, nên những đề tài nghiên cứu ứng dụng nhằm khai thác hiệu quả máy CNC là khá lớn trong các đề tài nghiên cứu khoa học, luận án tiến sỹ,

luận văn thạc sỹ, có thể kể đến: Nguyễn Đình Vũ, Ứng dụng phần mềm

TURBO-SPEED/CAM để lập trình gia công đĩa chia độ trên máy gia công trung tâm CNC

TUNGIL-TVN-40A , Luận văn cao học, ĐHBKHN (2009) ; Phạm văn Bổng, Nghiên

cứu xây dựng mô hình phòng thực hành về CAD/CAM-CNC với các hệ FANUC; HEIDENHAIN phục vụ chương trình đào tạo hệ Cao đẳng kỹ thuật ngành Cơ khí,

Luận văn cao học, ĐHBKHN (2000)

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

3.1 Mục đích nghiên cứu

- Mục đích nghiên cứu là: Xác định chuẩn kỹ năng đối với sinh viên về kỹ năng thực hành CNC.Nghiên cứu và xây dựng các bài giảng thực hành trên máy tiện CNC CAK6136 – 750 với hệ điều khiển FANUC phục vụ công tác đào tạo tại

trường Đại Học Sao Đỏ

3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là:

- Khả năng công nghệ của máy tiện CNC - CAK6136 – 750

- Cơ sở lập trình Tiện CNC với hệ điều khiển FANUC

- Lập trình và gia công một số chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy tiện CNC

với hệ điều khiển FANUC

4 Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả

Nội dung nghiên cứu gồm:

điều khiển FANUC

- Lập trình và gia công các bài tập cơ bản trên CNC - CAK6136 – 750 với hệ điều khiển FANUC

- Xây dựng các dạng bài tập thực hành gia công cắt gọt trên máy CNC -

Với ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế của luận văn sau khi hoàn thành sẽ có

những đóng góp đáng kể cho việc xây dựng chương trình đào tạo CNC tại các

trường Đại học, Cao đẳng, trung cấp chuyên nghiệp

Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ sung cho

cơ sở lý thuyết về nghiên cứu máy CNC và lập trình gia công trên máy, ứng dụng vào giảng dạy, học tập và sản xuất một cách có hiệu quả

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để cải tiến

chương trình đào tạo theo hướng sát với thực tiễn sản xuất, đáp ứng nhu cầu xã hội Đáp ứng đòi hỏi về nhu cầu nhân lực trình độ cao cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

5 Phương pháp nghiên cứu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC 1.1 Giới thiệu chung

Vào cuối những năm 40 học viện công nghệ MIT Hoa Kỳ bắt đầu thực hiện

đề án nghiên cứu về kỹ thuật điều khiển số Năm 1953 công bố sáng chế máy phay điều chỉnh theo chương trình số NC Vào năm 1959 triển lãm máy công cụ tại Paris

trưng bày những chiếc máy phay NC đầu tiên của châu Âu

Năm 1960 các hệ điều khiển số được chế tạo tương ứng với trình độ kỹ thuật của các công nghệ bóng đèn điện tử và rơle (cơ/điện/thuỷ lực), máy kích thước lớn, rất nhạy cảm với các điều kiện môi trường khác nhau và giá cả thì rất đắt đỏ Vì vậy máy không được sử dụng rộng rãi

Từ sau những năm 1960, bóng đèn điện tử được thay dần bằng các phần tử bán dẫn rời rạc, đi ốt, và tranzito ( đèn 3 cực), thế nhưng những linh kiện đơn lẻ vẫn đòi hỏi có thể tích chiếm chỗ đủ lớn, còn rất nhiều mối hàn và các ổ cắm, các ghép nối vừa tốn kém khi chế tạo vừa hạn chế độ tin cậy khi vận hành điều khiển Những thông tin điều khiển được ghi trên băng đục lỗ nên dung lượng thấp và phải đọc từng bước trong quá trình gia công, khi gia công nhiều chi tiết giống nhau vẫn phải đọc băng đục lỗ cho từng lần gia công Khi thay đổi chương trình điều khiển chẳng hạn như muốn thay đổi chế độ cắt cho phù hợp đòi hỏi phải làm lại băng đục lỗ Vào những năm 70, kỹ thuật điều khiển số nhanh chóng ứng dụng các tiến bộ của kỹ thuật vi điện tử, vi mạch tích hợp: những hệ NC sử dụng những bản mạch lôgíc được thay thế bởi các bộ nhớ có dung lượng đủ lớn; do nối ghép các cụm vi tính vào hệ điều khiển số mà những phần cứng trước đây được thay thế bằng những phần mềm linh hoạt hơn Dung lượng bộ nhớ ngày càng được mở rộng tạo điều kiện lưu giữ trong hệ điều khiển số trước hết là từng chương trình đơn lẻ, sau đó là cả một thư viện chương trình lại có thể sửa đổi chương trình đã lập một cách dễ dàng thông qua việc cấp lệnh bằng tay, thao tác trực tiếp trên máy

Cho đến ngày nay các chức năng tính toán trong hệ thống CNC ngày càng được hoàn thiện và đã đạt được tốc độ xử lý rất cao do tiếp tục ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật phát triển của các bộ vi xử lý

Các hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt theo các công thức xử lý đa chức năng dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau

Từ chỗ những vật mang tin là những băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ tiến tới đĩa compact (đĩa CD) có dung lượng nhớ ngày càng mở rộng độ tin cậy và tuổi thọ

ngày càng cao

Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành CNC (Computer Numerical Control) đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng, cho chúng ta có thể ứng dụng được máy công cụ điều khiển số CNC ngay cả trong các xí nghiệp vừa

và nhỏ không có phòng lập trình riêng, điều đó có nghĩa là người điều khiển máy có thể lập trình trực tiếp trên máy Những dữ liệu được nhập vào, nội dung lưu trữ trên máy, thông báo về tình trạng hoạt động của máy cùng các chỉ dẫn cần thiết khác cho người điều khiển máy đều được hiển thị trên màn hình

Lúc đầu màn hình của các hệ điều khiển số chỉ là màn hình đen trắng với các

ký tự chữ cái và con số nay đã sử dụng các màn hình mầu đồ hoạ với độ phân giải cao, biên dạng của chi tiết gia công, chuyển động của dao cụ đều được hiển thị, có thể mô phỏng chi tiết gia công theo 3 chiều kích thước (3D)

Trong những năm gần đây sự bùng nổ của ngành công nghệ thông tin, sự phát triển của công nghệ Hig-Tech ngày càng tạo ra được những thế hệ máy công cụ điều khiển số ngày càng ưu việt hơn, đáp ứng được những yêu cầu cao của thị trường

Ngoài những ưu điểm cơ bản của máy và công nghệ CNC như độ chính xác cao của sản phẩm, đáp ứng nhanh về số lượng và thích ứng nhanh với thị trường về mẫu mã sản phẩm thì những ưu điểm nổi bật chỉ có ở máy CNC nữa là phương thức làm việc với hệ thống xử lý thông tin “điện tử-số hoá”, cho phép nối ghép với hệ thống xử lý trong phạm vi toàn xí nghiệp tạo điều kiện mở rộng việc tự động hoá toàn bộ quá trình sản xuất, ứng dụng các kỹ thuật quản lý hiện đại thông qua mạng liên thông cục bộ (LAN) hay mạng liên thông toàn cầu (WAN)

Xét về bản chất của các máy điều khiển theo chương trình số, từ các máy NC đầu tiên với bộ xử lý là được áp dụng công nghệ đèn điện tử, rơle đến các phần tử bán dẫn rời rạc, điốt, và tranzito ( đèn 3 cực ) và sau đó là đã áp dụng các tiến bộ

của kỹ thuật vi điện tử, vi mạch tích hợp và siêu vi mạch cũng chỉ là để xử lý các hệ thống dữ liệu đầu vào cho hệ thống điều khiển số

1.2 Máy công cụ điều khiển số

1.2.1 Các hệ thống dữ liệu cần nạp cho máy công cụ điều khiển số

Một máy công cụ điều khiển số muốn hoạt động được thì nó yêu cầu phải được cung cấp các hệ thống dữ liệu, nó được coi như một thứ ngôn ngữ chung để giao tiếp giữa người với máy

Khi ta soạn thảo chương trình cho một hệ thống điều khiển số thì có nghĩa là

ta đưa toàn bộ các thông tin cần thiết để chế tạo một chi tiết xác định trên máy công

cụ trở thành dạng có thể hiểu được cho hệ điều khiển của máy và thông báo cho nó theo một hình thức thích hợp

Thực chất của việc lập trình là thu thập, xử lý và soạn thảo những dữ liệu thông tin yêu cầu Các dữ liệu đó bao gồm:

dịch chuyển của dụng cụ cắt trong quá trình gia công )

dao, chiều sâu cắt, gọi dao, hiệu chỉnh máy, dao và bơm dung dịch tưới nguội…)

1.2.2 Chuyển động của các trục và khái niệm về hệ tọa độ

1.2.2.1 Chuyển động các trục

Chuyển động của các trục được điều khiển đơn giản hơn và logic hơn qua các tọa

độ Có hai hệ trục tọa độ hay được dùng nhất là hệ tọa độ vuông góc (hệ tọa độ Đề các) và hệ tọa độ cực (polar) Trong các máy gia công hệ tọa độ Đề các phổ biến hơn Chúng ta đã được học về hệ tọa độ trong trường phổ thông và những kiến thức

đó đủ cho chúng ta tiếp tục hành trình tìm hiểu công nghệ CNC Điểm khác so với

đồ thị của điểm và đường trong tọa độ toán học là với máy CNC, các giá trị tọa độ thực tế không liên tục mà thay đổi theo bước (increment), hay còn gọi là độ phân giải Ví dụ với hệ đo mét, bước dịch chuyển tối thiểu thường là 1/1000mm, tức 0.001mm, còn trong hệ đo inch, bước dịch chuyển tối thiểu là 0.0001inch Với

chuyển động quay, bước dịch chuyển của góc quay cho cả hai hệ đo thường được lấy là 0.001°

Giống như hệ tọa độ toán học, mỗi trục trong hệ tọa độ của máy CNC đều có

điểm gốc Ứng với các bài toán kỹ thuật, chúng được gọi là điểm gốc (hay chuẩn,

hay điểm 0) của chương trình, của phôi hay của chi tiết Thuật ngữ tiếng Anh tương

ứng là program zero (hay program origin), work zero, part zero

1.2.2.2 Hệ toạ độ

Để xác định các tương quan hình học trong vùng làm việc của máy, trong phạm vi chi tiết gia công một cách rõ ràng ta đưa vào các hệ toạ độ và các điểm gốc chuẩn

Để thống nhất hoá mối tương quan cho các máy công cụ điều khiển số khác nhau, người ta tiêu chuẩn hoá các trục của hệ toạ độ và chiều chuyển động của

chúng

Ví dụ theo tiêu chuẩn ISO 841 hay tiêu chuẩn DIN 66127thì hệ thống trục toạ

độ cho các máy điều khiển số được xác định như sau:

Các chiều chuyển động của máy công cụ điều khiển số được xác định bởi hệ toạ độ vuông góc của bàn tay phải (hình 1.1) Hệ toạ độ này luôn luôn được gán lên

chi tiết gia công

Khi lập trình, chi tiết luôn được coi là đứng yên Các chuyển động luôn thuộc

về dao cụ Trong thực tế trên từng loại máy cụ thể thì việc quy định này không hoàn toàn đúng bởi vì có những chiếc máy trong quá trình gia công thì chi tiết có thể tham gia thực hiện một vài chuyển động, điều này dễ làm cho người vận hành nhìn nhận không chính xác về hướng chuyển động của các trục

Các trục quay tương ứng với trục X,Y, Z được kí hiệu là A, B, C Chiều quay dương (positiv) tương ứng với chiều quay thuận chiều kim đồng hồ (CW=Counter clockwise) khi ta nhìn theo chiều dương của trục tịnh tiến

Để bố trí thứ tự của các trục toạ độ phù hợp với các chiều chuyển động của máy, tiêu chuẩn ISO 841 hay DIN 66127 qui định:

Trục toạ độ X

Trục X là trục toạ độ nằm trên mặt định vị hay song song với bề mặt kẹp chi tiết, thường được ưu tiên theo phương nằm ngang Chiều của trục X được xác định như sau:

Thứ nhất: Trên các máy có dao quay tròn

+ Nếu trục Z đã nằm ngang thì chiều dương của trục X hướng về bên phải khi ta nhìn từ trục chính hướng vào chi tiết

+ Nếu trục Z thẳng đứng và máy có một thân máy thì chiều dương của trục

X hướng về bên phải khi ta nhìn từ trục chính hướng vào chi tiết

Nếu máy có hai thân máy thì chiều dương của trục X hướng về bên phải nếu

ta nhìn từ trục chính hướng vào thân máy bên phải

1.3 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CNC

1.3.1 Khái ni ệm hệ điều khiển số

chương trình điều khiển có hệ thống.Trong hệ điều khiển số ứng dụng cho điều

khiển máy công cụ,các đại lượng đầu vào là những thông tin,dữ liệu hay số liệu

nạp vào

1.3.2 Các d ạng điều khiển số

đòi hỏi sự chuyển động khác nhau giữa dao và chi tiết Qũy đạo của các

chuyển động này được xác định chính xác thông qua các chỉ dẫn điều khiển

Tuỳ dạng chuyển động của điểm đầu, điểm cuối và quãng đường dịch chuyển

dạng phi tuyến

1.3.3 H ệ điều khiển CNC( Computer Numerical Control)

1.3.3.1 Phân bi ệt hệ điều khiển NC và CNC

Đặc tính của hệ điều khiển này là “chương trình hoá các mối quan liên

hệ” trong đó mỗi mảng linh kiện điện tử riêng lẻ được xác định một nhiệm vụ

nhất định, liên hệ giữa chúng phải thông qua dây nối hàn cứng trên các mạch

Chức năng điều khiển được xác định chủ yếu bởi phần cứng

- Điều khiển CNC(Computerized Numerical Control)

Điều khiển CNC là một hệ điều khiển có thể lập trình và ghi nhớ Nó bao gồm

một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý (microprocessor) kèm theo các bộ nhớ

ngoại vi

Đa số các chức năng điều khiển đều được giải quyết thông qua phần mềm

nghĩa là các chương trình làm việc có thể được thiết lập trước

Nhờ các chương trình hệ thống CNC mà các máy tính có thể sử dụng để thực

hiện những chức năng điều khiển theo yêu cầu

dạng điều khiển CNC

1.3.3.2 Đặc trưng cơ bản của điều khiển CNC

Nâng cao tính t ự động

lớn Do đó tăng được năng suất cắt gọt, giảm tối đa thời gian phụ Khi so sánh một máy công cụ không được trang bị bộ điều khiển CNC với máy được trang

bị người ta nhận thấy năng suất tăng gấp 3 lần

Nâng cao tính linh ho ạt

giảm thời gian gia công và hiệu chỉnh công nghệ kỹ thuật

Nâng cao tính t ập trung nguyên công

nhiều bước nguyên công khác nhau trong một lần gá đặt phôi

Nâng cao tính chính xác và đảm bảo chất lượng gia công

Nâng cao hi ệu quả kinh tế

lập trình trên phần mềm nên máy CNC hữu dụng kinh tế ngay cả với xí nghiệp có

1.3.4 Một số hệ điều hành

Hiện nay trên thế giới đang sử dụng chủ yếu một số hệ điều hành sau

một số nước đứng đầu phải kể đến Đức, Đài Loan và Trung Quốc…

1.4 CÁC CHỈ TIÊU GIA CÔNG CỦA MÁY CNC

1.4 1 Thông số hình học

Thông số hình học của máy CNC hay của vùng gia công là thông số của

cứ vị trí nào Như vậy, trên các máy gia công chi tiết tròn xoay vùng gia công là một khối lăng trụ được xác định bằng bán kính và chiều dài dịch chuyển của các tọa

độ

Trên các máy gia công chi tiết hình hộp chữ nhật vùng gia công là một khối hình hộp (đôi khi là hình lăng trụ) được xác định bằng các chiều dài dịch chuyển của các tọa độ Các điểm giới hạn của vùng làm việc được đánh số thứ tự như ký hiệu số của ma trận Để thuận tiện và dễ nhớ người ta đánh thứ tự các số theo quy tắc sau: Số thứ nhất của các chữ số ký hiệu các điểm theo trục thẳng đứng (trục Z),

số thứ hai của các chữ số ký hiệu các điểm theo trục dọc (trục X), còn số thứ ba của các số ký hiệu các điểm theo trục nằm ngang (trục Y)

1.4 2 Thông số gia công

Thông số gia công của máy CNC là tốc độ chuyển động của các cơ cấu chấp hành và công suất động cơ Người ta dựa vào các thông số hình học ( vùng gia

suất động cơ, tốc độ quay của trục chính và lượng chạy dao Năng suất gia công được xác định là số lượng chi tiết được gia công trong một đơn vị thời gian Năng suất gia công đã được nghiên cứu tổng hợp trong: “Giáo trình công nghệ CNC” của tác giả GS TS Trần Văn Địch viêt dưới dạng công thức (1.1):

1 1

cbkt tc

t t

t t

n

m T

Trong đó:

Ttc: Thời gian từng chiếc trung bình (phút);

m: Số loạt chi tiết được sản xuất trong một năm;

n: Số lượng chi tiết được sản xuất trong một năm;

i: Số lượng nguyên công cần thiết để gia công một chi tiết;

k: Số lượng các nguyên công kiểm tra;

tct: Thời gian thay đổi chi tiết gia công;

ttd: Thời gian thay dao;

t0: Thời gian cơ bản;

tkt: Thời gian kiểm tra;

tcbkt: Thời gian chuẩn bị- kết thúc;

Để tăng năng suất phải giảm thời gian tcbkt Muốn giảm thời gian tcbkt phải

Để tăng năng suất phải giảm ttd Phương pháp làm giảm ttd là dùng hệ thống thay dao tự động Trên các máy thay dao bằng tay nên dùng các hệ thống kẹp

nhanh

này có thể đạt được nhờ các cơ cấu nhiều vị trí (để thay chi tiết tự động) và đồ gá vệ

dụng dao có khả năng cắt với tốc độ cao, đồng thời gia công bằng nhiều dao

phụ được giảm bằng cách tăng tốc độ chạy nhanh của các cơ cấu chấp hành hoặc của dao

1.4.3 Độ chính xác của máy CNC

Sai số gia công tổng cộng trên máy CNC xuất hiện trên các hệ thống truyền động của máy, trong các hệ thống điều khiển, kiểm tra và trong bản thân chi tiết gia

nghiên cứu tổng hợp trong “Giáo trình công nghệ CNC” của tác giả GS TS Trần

Văn Địch

Các sai số gia công được ký hiệu và giải thích như sau:

δ1, δ2, δ3, δ4: Các sai số lập trình, nội suy, hiệu chỉnh nội suy, và sai số “lệch trở về điểm 0”;

δ5, δ6: Sai số của bước bên trong và sai số tích lũy của datric;

δ7: Sai số của các cơ cấu chuyển đổi tín hiệu;

δ8 : Sai số của dreipha đặc tính truyền động (sai số thời gian phát xung);

δ9, δ10, δ11 : Các sai số truyền động (lực, mômen, tốc độ);

δ12 : Sai số trục vit-bi;

δ13 : Sai số hình học của máy;

δ14, δ15: Biến dạng đàn hồi của máy và đồ gá;

δ16 : Sai số kích thước gá đặt dao;

1.4.4 H ướng phát triển của máy CNC trên thế giới và Việt Nam

So với các máy điều khiển tự động theo chương trình cứng (dùng cam, dưỡng,

cữ chặn, trục rà bi, công tắc hành trình ) Máy CNC có tính linh hoạt cao trong

công việc lập trình, đặc biệt có trợ giúp của máy tính, tiết kiệm được thời gian điều

chỉnh máy, tính kinh tế cao ngay cả với loạt sản phẩm nhỏ

Area Network)

dụng những thành tựu phát triển của vi xử lý µP Các hệ thống CNC được chế tạo

khác nhau

Sự đa dạng của sản phẩm dẫn đến giảm số lượng chi tiết gia công và làm tăng

phương án mẫu mã ngày càng tăng Dây chuyền sản xuất truyền thống không mang

lại hiệu quả kinh tế đối với khối lượng lớn chủng loại chi tiết

chế tạo chi tiết kể cả trong điều kiện gia công loạt nhỏ vẫn đạt hiệu quả kinh tế cao

hoạt thành:

- Một hay nhiều cụm gia công

- Các hệ thống vận chuyển chi tiết và dụng cụ

- Máy tính của hệ thống DNC đóng vai trò là thiết bị chủ đạo

Hạt nhân của tế bào gia công là máy CNC Một trung tâm gia công có trang bị

ổ chứa dụng cụ cắt, các trang bị thay đổi gá lắp, hệ thống thay đổi dụng cụ và chi tiết tạo thành một tế bào gia công linh hoạt Một hệ thống gia công linh hoạt làm

việc tự động đòi hỏi các thiết bị giám sát và đo lường tự động như: Đo kích thước dụng cụ ở trên máy, theo dõi tự động tuổi bền của dao, đo chi tiết

Kết luận chương

Nam hiện nay vì xu hướng sản xuất tự động hóa

FMS

linh hoạt giúp các doanh nghiệp thích ứng với các thay đổi nhanh chóng và liên tục

về mẫu mã và chủng loại sản phẩm của khách hàng

Chương 2

2 1 CÁC NGUYÊN LÝ GIA CÔNG TẠO HÌNH

2 1.1 Gia công định hình

chép lại theo biên dạng của bề mặt tạo bởi lưỡi cắt dụng cụ Để gia công bề mặt theo phương pháp này thì biên dạng dụng cụ phải giống hệt biên dạng chi tiết, ví dụ như cắt bánh răng trụ bằng dao phay định hình (dao phay đĩa môđun) như hình 3.1 Với phương pháp này biên dạng dao phải trùng khít với biên dạng rãnh của các bánh răng, khi phay hết rãnh răng này dùng đầu phân độ để phay rãnh răng tiếp theo Đường chạy dao trong gia công định hình là những đường đơn giản, dễ xác định Gia công định hình thường được ứng dụng để chế tạo các bề mặt chi tiết máy đơn giản như bánh răng trụ, côn, rãnh cam Thiết bị gia công là các máy vạn năng đơn giản (do chỉ cần các đường chạy dao đơn giản) Phương pháp này dễ thực hiện nhưng độ chính xác không cao, đòi hỏi phải sư dụng các dụng cụ chuyên dùng

Hình 2.1 Sơ đồ phay bánh răng băng dao phay đĩa môđun

2.1.2 Gia công bao hình

bao của họ bề mặt tạo bởi lưỡi cắt dụng cụ Tùy theo đặc tính về hình dạng của bề mặt cần gia công người ta thiết lập các sơ đồ động học giữa dụng cụ và chi tiết để tạo thành các phương pháp phay bao hình khác nhau

2 1.2.1 phay bao hình nhóm các bề mặt cho phép chuyển động "tự trượt"

nghiêng, côn xoắn, bề mặt then hoa, bánh vít, các bề mặt xoắn của dụng cụ như mũi

khoan, dao phay,

Để gia công các bề mặt này người ta sử dụng phương pháp bao hình có tâm tích và phương pháp bao hình không tâm tích

đối tiếp của các cặp động học Trong quá trình tạo hình bằng phương pháp này tồn tại các đường lăn của dụng cụ và cho tiết lăn không trượt với nhau Trong cặp động học ăn khớp đó, người ta cho một là dụng cụ, một là phôi và thiết lập một xích bao hình từ dụng cụ đến phôi, xích bao hình có thể là xích cứng ( các bột truyền bánh răng thay thế) hay xích mềm (trương trình điều khiển CNC) Dựa vào sự ăn khớp của bánh răng và bánh răng người ta tạo ra phương pháp gia công bao hình là xọc

răng, sự ăn khớp giữa bánh răng và trục vít tạo ra phương pháp gia công phay lăn răng

pháp gia công bao hình bánh răng côn trong,

phương pháp không tồn tại các đường lăn của dụng cụ và chi tiết Các phương pháp

xoắn, Dựa trên nguyên lí hình thành bề mặt xoán vit

dạng thích hợp theo biên dạng chi tiết, muốn xác đinh biên dạng của dụng cụ phải xác định bề mặt khởi thủy của dụng cụ

2 1.2.2 phay bao hình các bề mặt tự do

phức tạp như bề mặt dập khuôn vỏ oto, khuôn đúc cánh quạt, vỏ điện thoại, vỏ máy

thu hình

chiều cao nhấp nhô để lại giữa các vết cắt nhỏ hơn 1 giá trị cho phép (h< [£]) Chiều cao nhấp nhô h phụ thuộc vào hình dáng dụng cụ, hình dáng bề mặt chi tiết, bước tiến ngang so và góc nghiêng của truc dao với pháp tuyến bề mặt

Dụng cụ để gia công các loại bề mặt trên là dụng cụ tiêu chuẩn, có hình dáng hình học xác định, điển hình là các loại dao phay ngón

Hình 2.3 Phay bao hình bề mặt tự do

trục Trong phương pháp gia công bao hình để tạo thành các bề mặt khuôn mẫu, vấn

đề khó khăn nhất không phải là xác định biên dạng dụng cụ hay xác đinh xích bao hình( mối quan hệ động học) mà là cái giải quyết tính toán đường dao cho việc điều khiển dụng cụ gia công bề mặt trung gian chỉ thực hiện được với sự trợ giúp của các phần mềm CAD/CAM và quá trình tạo hình thực hiện trên máy CNC nhiều trục

2.2 CÁC BÀI TOÁN TẠO HÌNH BỀ MẶT

chức năng: chức năng tạo hình bề mặt và chức năng cặt bóc lượng dư gia công Dụng cụ thực hiện 2 chức năng này bằng chính lưỡi cắt khi thực hiên tổ hợp chuyển động tương đối với chi tiết Lưỡi cắt dụng cụ về hình học có thể là đường cong, đường thẳng hay là đường cong phức hợp ghép nối của nhiều đường Dụng cụ cặt

có thể 1 lưỡi cắt hay nhiều lưỡi cắt Trong trường họp dụng cụ cắt có nhiều lưỡi cắt, các lưỡi phân bố trên 1 bề mặt và bề mặt này gọi là bề mặt khởi thủy K của dụng

cụ Như vậy, xét về quan điểm hình học, tọa hình bề mặt danh định chi tiết có thể

thực hiện bằng đường hay mặt

Vấn đề tạo hình của bề mặt đặt ra 2 bài toán cần giải quyết là bài toán thuận và bào toán nghịch

C/D, yêu cầu xác định bề mặt khởi thủy K của dụng cụ Để giải bài toán này, ta cố định dụng cụ cho chi tiết C thực hiện tất cả các chuyển động tạo hình Khi đó bề mặt chi tiết C sẽ tạo thành 1 họ bề mặt trong không gian Mặt bao của họ bề mặt này

là bề mặt khởi thủy K cần tìm

động tạo hình C/D, yêu cầu xác định bề mặt gia công C Để giải quyết bài toán này,

ta cố định chi tiết C thực hiện tất cả các chuyển động tạo hình khi đó bề mặt khởi thủy K của bề mặt sẽ tạo ra 1 họ bề mặt trong không gian Mặt bao của họ bề mặt này là bề mặt chi tiết C cần gia công

trên, để đơn giản trong việc xác định họ bề mặt ta có thể bỏ qua không xet đến các chuyển động tự trượt Vấn đề thứ 2 là trong thực tế bài toán thuận được quan tâm nhiều hơn bai toán nghịc nên nội dung của chương trình này cũng chủ yếu tập trung vào các phương pháp giải toán thuận

thiết kế dụng cụ cặt phải biết bề mặt chi tiết gia công và các chuyển đọng tạo hình trong quá trình tạo hình bề mặt đó

Với bề mặt chi tiết C đã cho, sẽ tìm đươc bề mặt D đối tiếp với bề mặt C trong quá

trình chuyển động Bề mặt D sẽ tiếp xúc bề mặt C trong quá trình chuyển động Cần xác đinh được bề mặt tiếp xúc luôn tiếp xúc với bề mặt C trong quá trình chuyển động Bề mặt đó goi là bề mặt khởi thủy K của dụng cụ Khi thiết kế chế tạo dụng

cụ phải xác đinh bề mặt khởi thủy K của nó, xác định mặt trước , mặt sau mà giao tuyến của lưỡi cắt nằm trên mặt khởi thủy K của dụng cụ

bề mặt C trong quá trình chuyển đọng tạo hình - chuyển động tương đối của bề mặt chi tiết và bề mặt dụng cụ - chuyển động cần thiết trong quá trình gia công

a, Cố định D, cho C chuyển động b, Cố định C, cho D chuyền động

Hình 2.4 Chuyển động tương đối chi tiết và dụng cụ và mặt khởi thủy K

VÍ DỤ 2.1

động quay ϖ của dụng cụ D quanh đường tâm song song và cách mặt phẳng C một

khoảng cách a, chuyển động tịnh tiến S_ của mặt phẳng C theo phương vuông góc

với đường tâm dụng cụ Nếu giả thuyết là dụng cụ đứng yên và không xét đến

chuyển đọng tự trượt S_ của mặt phẳng C, mặt phẳng C sẽ chuyển động tương đối

tuyến với mặt phẳng C trong quá trình chuyển động, nghĩa là tiếp tuyến với họ bề

mặt chi tiết, do đó mặt khởi thủy K được xác định như là mặt bao của họ mặt chi

tiết C trong quá trình chuyển đọng tạo hình Như vậy mặt khởi thủy K cảu dụng cụ

D chính là mặt trụ có bán kính a

đường tâm song song và cách mặt phẳng C 1 khoảng cách a Các chuyển đọng tạo

hình cũng như trên gồm có chuyển động quay ϖ của dụng cụ quanh đường tâm và

chuyển động tịnh tiến S_ của mặt phẳng C theo phương vuông góc với đường tâm dụng cụ Nếu giải thuyết chi tiết cố định và bỏ qua chuyển đọng tự trượt quay quanh tâm của mặt trụ K, mặt trụ K sẽ chuyển động tịnh tiến tương đói -S_ tạo thành 1 họ

bề mặt trụ Mặt bao của họ bề mặt trụ này chính là mặt phẳng gia công C

theo đường, được gọi là đường đặc tính E Đói với dụng cụ có chuyển đọng quay tròn thò đường đặc tính E chính là lưỡi cát của dụng cụ Đối với dụng cụ cắt nhiều lưỡi cắt thì được đặc tính E ở mỗi thời điểm khác nhau là một lưới cắt Điều này sẽ làm đơn

Hình 2.5 Đường đặc tính E và mặt khởi thủy K của dụng cụ

trục vuông góc với trục chi tiết và cách 1 đoạn a và tịnh tiến dọc trục chi tiết Nếu

cố định dụng cụ thì chi tiết vừa chuyển động quay quanh trục của nó với tốc độ ϖ1,

vừa quay quanh trục của dụng cụ với tốc độ ϖ Tại một thời điểm, chi tiết có một vị trí so với dụng cụ Vẽ bề mặt tiếp tuyến với các vị trí kế tiếp của dụng cụ trong quá trình chuyển đọng ta được bề mặt bao của họ bề mặt chi tiết chính là khởi thủy K của dụng cụ Mặt khởi thủy K luôn tiêp xúc với bề mặt chi tiết C theo đường đắc tính E của nửa đường tròn profin chi tiết bán kính r

2 3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BỀ MẶT KHỞI THỦY BẰNG ĐÒ THỊ

Bề mặt chi tiết C và dụng cụ có chuyển động tạo hình (chuyển động tương đối) C/D

Để đơn giản, ta cố định dụng cụ và cho chi tiết chuyển động tương đối đối với dụng

cụ, khi đó sẽ nhận được 1 họ bề mặt chi tiết Vẽ bề mặt tiếp tuyến vơi họ bề mặt đó chính là mặt khởi thủy K

của tiết diên thẳng của mặt C, ví dụ, mặt C là mặt phẳng, tiết diện phẳng là đường thẳng khi cho chuyển động tương đối đối vói dụng cụ, đường thẳng đó tạo thành 1

họ đường trong ví dụ trên đường thẳng có chuyển động quay quanh trục với tốc đọ

góc ϖ tạo thành 1 họ đường thẳng Đường cong tiếp tuyến với họ đường thẳng này

là vòng tròn ( đường bao) Cho vòng tròn tịnh tiến dọc trục song song với mặt phẳng ta được mặt bao là mặt trụ Vây, mặt khởi thủy là mặt trụ Đường đặc tính E

là đườn sinh mặt trụ tiếp xúc với mặt C

chi tiết và dụng cụ chuyển động Trong trường hợp này , trước hết dựa vào điều

kiện chuyển động tạo hình tìm điểm tiếp xúc cảu dụng cụ và chi tiết trong quá trình chuyển đọng tạo hình tại các thời điển khác nhau (mặt khởi thủy) Sau đó dùng đồ thị chuyển các điểm của dụng cụ về vị trí ban đầu ( trên đồ thị) Tập hợp các điểm

đó là đường bao, đường tiếp tuyến vơi các bề mặt của chi tiết ( tiếp tuyến của họ profin chi tiết)

Ví dụ 2.3

Xác định profin dao phay lăn trục then hoa hồng phương pháp đồ thị (hình

2.7) Profin chi tiết gia công là cạnh bên của trục then hoa, chuyển động tạo hình là chuyển động lăn không trượt của vòng tròn tâm tích chi tiết r trên đường tâm tích của dụng cụ, nghĩa là chi tiết chuyển động quay tròn quanh trục của nó và dụng cụ chuyển động tịnh tiến song song với đường thẳng tâm tích, tiếp tuyến với vòng tròn tâm tích chi tiết tại P Vẽ profin chi tiết tại các thời điểm i khác nhau Tại điểm tiếp xúc của profin chi tiết và dụng cụ có một tiếp tuyến chung (véctơ tốc độ chuyển động tương đối ở điểm tiếp xúc hướng theo phương của tiếp tuyến chung) Tại thời điểm đó, chuyển động tương đối coi như chuyển động quay quanh tâm quay tức thời P (tiếp điểm của hai đường tâm tích) - cực tạo hình Do đó, để tìm các điểm tiếp xúc (điểm lưỡi cắt của dụng cụ cắt profin chi tiết), từ P hạ đường pháp tuyến đến profin chi tiết (pháp tuyến chung đi qua tâm quay tức thời P) Tìm được các điểm tiếp xúc ci (c1, c2 ), để xác định đường bao của họ đường cong chi tiết, các điểm ci được lùi về vị trí ban đầu khi lưỡi cắt và chi tiết tiếp xúc tại P được các điểm a1, a2, , ai Nối các điểm này lại với nhau ta được một đường cong, đó chính

là đường bao của họ profin chi tiết cũng chính là profin lưỡi cắt

Hình 2.7 Xác định profin dao phay lăn trục then hoa bằng phương pháp đồ thị

2 4 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MẶT KHỞI THỦY K BẰNG GIẢI TÍCH

Mặt khởi thủy K của dụng cụ được xác định như là mặt bao của họ bề mặt chi tiết C trong quá trình chuyển động tạo hình

2 4.1 Phương trình chuyển đổi hệ tọa độ (công thức chuyển trục)

Công thức chuyển trục có thể viết theo hình giải tích hoặc dưới dạng tích các

ma trận trong hệ tọa độ thuần nhất như sau

• Trường hợp hệ trục o1x1y1z1 tịnh tiến T(tx, ty, tz) so với hệ trục tọa độ oxyz

t t t

1

x y z

x y

y c

- Hệ S1 quay đi một góc φ nào đó so với hệ S2

- Tọa độ tâm O1 trong hệ tọa độ S2 là (a, b, c): O1(a, b, c)

- Điểm A(x1, y1, z1) trong hệ S1, xác định được điểm A(x2, y2, z2) trong hệ tọa độ S2

Hình 2.10 Chuyển trục từ hệ O1x1y1z1 sang hệ O2x2y2z2 Theo hình giải tích thì tọa độ x2,y2,z2 được xác định như sau:

Trong đó aij là các cosin chỉ phương giữa các trục x1y1z1 và x2y2z2:

2 4.2 Xác định profin dụng cụ bằng cách xác định đường bao của họ đường cong phẳng

Trong trường hợp bề mặt chi tiết có thể được biểu diễn bằng đường cong phẳng của tiết diện thẳng ta có thể đưa bài toán không gian về bài toán phẳng Thay cho việc đi tìm mặt bao của họ bề mặt chi tiết bằng cách xác định đường bao của họ đường cong tiết diện thẳng của chi tiết (profin chi tiết) Đường bao tìm được chính

là profin mặt khởi thủy K của dụng cụ

Phương pháp này được dùng phổ biến để xác định profin lưỡi cắt dụng cụ với các thông số ban đầu là profin chi tiết và các chuyển động tạo hình

Nội dung cơ bản của phương pháp như sau:

1 Thiết lập hệ tọa độ O1x1y1 gắn liền với chi tiết (hệ tọa độ chi tiết), hệ tọa độ Oxy gắn liền với dụng cụ (hệ tọa độ dụng cụ) Phương trình đường cong phẳng biểu diễn profin bề mặt C của chi tiết được thiết lập trong hệ tọa độ chi tiết

2 Cố định dụng cụ (Oxy cố định) cho chi tiết thực hiện chuyển động tạo hình

(O1x1y1 chuyển động) với tham số chuyển động, tạo thành một họ profin chi tiết

Sử dụng công thức chuyển trục bằng cách đưa phương trình profin chi tiết từ hệ

O1x1y1 sang hệ cố định Oxy ta co phương trình của họ profin chi tiết

3 Xác định đường bao của họ profin chi tiết bằng hình giải tích Tùy thuộc vào dạng phương trình họ profin chi tiết có thể xác định phương trình đường bao như sau:

• Họ đường cong có dạng:

F(x, y, C) = 0

Trong đó C là tham số của họ

Phương trình của đường bao của họ được xác định bởi hệ phương trình sau:

( , , ) 0 ( , , )

Phương trình đường bao của họ được xác định khi giải đồng thời hai phương

Hình 2.11 Đường bao của họ đường cong ở ví dụ 2.4

của nó và dụng cụ chuyển động tịnh tiến song song với đường thẳng tâm tích dụng

cụ (hình 2.13)

Hình 2.12 Đường bao của họ đường cong ở ví dụ 2.5

tiết viết trong hệ O1x1y1 gắn liền với chi tiết:

- Dụng cụ cố định nên chi tiết (O1x1y1) vừa quay quanh trục của tri tiết vừa phải chuyển động tịnh tiến theo đường thẳng tâm tích của dụng cụ là trục Ox với điều kiện vòng tròn tâm tích của chi tiết bán kính r lăn không trượt trên đường thẳng tâm tích dụng cụ - trục Ox

Giả sử sau khi quay một góc φ, hệ trục O1x1y1 quay một góc φ so với hệ trục Oxy, đồng thời tịnh tiến dọc trục Ox một đoạn bằng '

O O = '

PP = r.φ Gốc của hệ trục O1x1y1 có một vị trí mới O1' với các tọa độ x o1và

O O

x x c

−

Thay (*), (**) vào (***), thực hiện phép tính ma trận và sau một vài biến đổi

ma trận ta được phương trình của họ profin chi tiết:

F(x, y, φ) = y - x.cotg(φ + γ) + r

[1−cosϕ+sin cot (ϕ g ϕ γ ϕ+ −) cot (g ϕ γ+ )]=0

Để xác định đường bao của họ đường cong này, cần xác định đạo hàm của hàm số F(x, y, φ) theo tham số φ: