Bài tập lớn CNC (nhóm 2) ĐH Bách Khoa HN

Bài tập lớn môn học CNC gồm cả lý thuyết và bài tập từ cơ bản đến nâng cao thích hợp cho sinh viên kỹ thuật công nghệ ngành cơ khí chế tạo máy và ngành điện điều khiển tự động.Trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng vận hành gia công được trên máy CNC. Thông qua các bài tập thực hiện để sinh viên có kiến thức về quy trình gia công chế tạo sản phẩm cơ khí nói chung trên máy điều khiển bằng chương trình số. Kiến thức: Sinh viên có kiến thức cơ bản của gia công CNC, có phương pháp lập quy trình công nghệ gia công hợp lý.Kỹ năng: Sinh viên vận hành và gia công được các chi tiết trên máy CNC. Sử dụng bảo quản máy móc, thiết bị đúng quy cách. Sử dụng được một số dụng cụ, thiết bị, đồ gá của nghề đảm bảo an toàn lao động.Thái độ, chuyên cần: Đi học đầy đủ và đúng giờ, tích cực học tập thực hiện các bài tập ở lớp và ở nhà. Tổ chức được nơi làm việc hợp lý và an toàn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ -o0o -

BÀI TẬP LỚN MÔN:ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC

Họ Tên: Bùi Đức Thành MSSV: 1662030025

Lớp: K19

Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Nhóm 2

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đắc Lộc

Ngày giao đề tài: 16/8/2019 Ngày hoàn thành: 30/9/2019

Đề bài :

Phần lý thuyết:

Câu hỏi 1:

1 Giới thiệu chung về các máy CNC phay kim loại

Chức năng gia công, sản phẩm, ưu nhược điểm…

2 Tìm kiếm và giới thiệu một máy CNC phay kim loại cụ thể

Tên máy (ký hiệu, nhãn…), các đặc tính kỹ thuật, cấu tạo, giới hạn kích thước và hình dạng có thể gia công được,mạch điều khiển,bộ vi xử lý trung tâm

Câu hỏi 2:

1 Giới thiệu chung về các máy CNC khoan kim loại

Chức năng gia công, sản phẩm, ưu nhược điểm…

2 Tìm kiếm và giới thiệu một máy CNC khoan kim loại cụ thể

Tên máy (ký hiệu, nhãn…), các đặc tính kỹ thuật, cấu tạo, giới hạn kích thước và hình dạng có thể gia công được, mạch điều khiển, bộ vi xử lý trung tâm…

Phần lập trình gia công:

Câu 1: Lập chương trình gia công chi tiết

Tiện mặt đầu: Dao T0101, F = 125mm/phút, S = 600 vòng/phút

Tiệnthô: Dao T0202, F = 0.75 mm/vòng, S = 180 m/phút

Tiệntinh: Dao T0303, F = 200 mm/phút, S = 3500 vòng/phút

Tiệnren: Dao T0404, F = 0.30 mm/vòng, S = 800 vòng/phút, bướcren 1.5mm

Tiệnrãnh: Dao T0505, F = 110 mm/phút, S = 250 m/phút

Câu 2: Lập trình gia công chi tiết sau:

Điều kiện:

Sau khi gia công chi tiết có chiều cao 10mm (Z-10)

Hốc R10 sâu 15mm

Ba hốc nhỏ hơn có bán kính 3mm và chiều sâu 12mm

Chu trình phay có F = 0.55mm/vòng, S = 3000 vòng/phút

Chu trình khoan có F = 255 mm/phút, S = 140m/phut

Dao phay T01 với bộ nhớ hiệu chỉnh D01, yêu cầu bù dao theo cả hướng âm

và hướng dương khi gia công chi tiết

Mũi khoan T0202 cho hốc R10 yêu cầu bù dao dương 1.5mm

Mũi khoan T0303 cho các hốc R3 yêu cầu bù dao âm 1.2 mm

TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

BÀI LÀM

Phần lý thuyết:

Câu 1.1: Giới thiệu chung về máy CNC phay kim loại

Máy phay CNC: là một loại máy thiết bị gia công cơ khí phổ biến ở các

xưởng sản xuất hiện nay Máy sử dụng công nghệ CNC hiện đại (điều khiển trực tiếp bằng vi tính) để thực hiện việc cắt gọt, phay,…các phôi sản phẩm một cách tỉ mỉ và chính xác lên đến 100% – Điều mà những loại máy móc và thiết bị khác không thể thay thế được

Cấu tạo của máy phay CNC

Cấu tạo của máy phay CNC được cấu thành từ những chi tiết quan trọng sau:

• Đế máy

• Thân máy

• Bệ công xôn (nếu là máy phay dạng công xôn)

• Bàn máy ngang

• Bàn máy dọc

• Thân ngang (nếu là máy phay nằm ngang)

• Trục gá dao (nếu là máy phay nằm ngang)

• Bệ đỡ trục gá dao (nếu là máy phay nằm ngang)

• Sóng trượt theo phương đứng, phương ngang và phương dọc

• Vít me theo phương đứng, phương ngang và phương dọc

• Tay quay theo phương đứng, phương ngang và phương dọc

• Cần ly hợp theo phương đứng, phương ngang và phương dọc

• Motor chính

• Hộp giảm tốc trục chính

• Trục chính

• Motor phụ (nếu có)

• Hộp giảm tốc motor phụ

• Hộp công tắc

• Bơm dung dịch trơn nguội

• Công tắc hành trình theo phương dọc, phương ngang, và phương đứng

• Ngoài ra, không thể thiếu được hệ thống điều khiển và lập trình bằng máy vi tính

Phân loại

Máy phay CNC được chia thành 2 loại chính là máy CNC dạng đứng và máy CNC dạng nằm

Chức năng gia công của máy phay CNC

Máy phay CNC đáp ứng được rất nhiều nhu cầu của con người nên nó cũng được ứng dụng và thực tế trong đời sống Các ứng dụng của máy phay CNC là:

Gia công, cắt gọt các sản phẩm theo khuôn đúc theo nhu cầu của khách hàng

Được ứng dụng vào ngành gia công và sản xuất đồ gia dụng cho con người

Được ứng dụng ở trong các công ty, xưởng máy chuyên chế tạo các phụ tùng, chi tiết máy

Như đã nói ở trên, hiện nay con người áp dụng công nghệ máy phay

CNC để gia công và định hình sản phẩm rất phổ biến Bởi thiết bị này có khả

năng cắt gọt nhiều chi tiết khác nhau và cắt gọt được nhiều chi tiết cùng một lúc, đảm bảo được gần như 100% yêu cầu chất lượng của sản phẩm Ngoài ra, với công nghệ hiện đại, máy phay CNC còn được dùng để đo khoảng cách với độ chính xác rất cao, điều mà ngành cơ khí chính xác ưu tiên đặt lên hàng đầu

• Ưu điểm

• Máy phay CNC hoạt động với tốc độ cắt rất nhanh và cực kỳ chính xác, cho ra thành phẩm trong thời gian ngắn

• Dao cắt trang bị cho máy phay CNC có thể cắt được các đường thẳng, ngang, tròn bên cạnh đó nó có thể di chuyển đa dạng theo ý muốn nên

có thể cắt được rất nhiều chi tiết đa dạng khác nhau, từ đơn giản cho đến phức tạp

• Máy có thể hoạt động liên tục, nhưng vẫn đảm bảo được sự chính xác trong quá trình vận hành Điều này giúp cho doanh nghiệp nâng cao năng suất lao động cũng như năng lực cạnh tranh

• Máy phay CNC có thể áp dụng để phay, cắt gọt, các sản phẩm có chất liệu khác nhau như: gỗ, đá, kim loại,… máy đều có thể gia công tốt

Nhược điểm

• Giá thành chế tạo máy cao hơn

• Giá mua máy đắt hơn

• Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn

• Vận hành máy phức tạp hơn

• Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các khâu thiết kế, chuẩn bị sản xuất

và thực hiện gia công chế tạo

• Cần đào tạo nâng cao cho thợ chuyên môn Một khóa đào taọ về kỹ thuật CNC là phải có, v́ì máy móc chỉ sử dụng tốt nếu người sử dụng

có kiến thức thuần thục

Sản phẩm

Câu hỏi 1.2: Tìm kiếm và giới thiệu một máy CNC phay kim loại

Máy phay CNC băng liền AGMA VMC-168

Là dòng máy thiết kế có độ cứng vững cao, phục vụ gia công nặng, năng suất cao cho ứng dụng gia công khuôn mẫu và chi tiết máy lớn Kết cấu máy độc đáo giúp giảm và triệt tiêu rung động trong quá trình cắt một cách tối đa; tính linh động hơn hẳn các loại máy băng bi trên thị trường

Má y phay CNC Đài Loan băng lièn boxways VMC 137/168 có bàn máy X/Y: 1,400 x 710/1,700 x 815 (mm) với kết cấu thân máy và bàn máy từ gang meechanite cứng vững cao, giúp giả m rung đo ̣ng tó i đa Chuyẻn

đo ̣ng 3 trụ c băng lièn, trụ c chính BT50 phù hợp cho gia công na ̣ng, phá thô năng suát cao, má y va ̣n hà nh ỏ n định và đạ t đo ̣ chính xác cao

Thiết kế trục chính cứng vững cao

Trục chính cho phép gắn đầu BT50 có tốc độ đạt đến 8.000 hoặc

10.000 vòng/phút bằng cách sử dụng kiểu truyền động đai Vòng bi ở đầu mũi trục chính được đỡ bởi một ống bọc ngoài và cấu tạo từ gang đúc Việc sắp xếp ổ đỡ được tối ưu hóa cùng với trục đứng đầu cứng giúp giảm rung động do dao cắt, giúp đảm bảo chất lượng bề mặt gia công hoàn thiện

Thiết kế trục chính công suất lớn cho ứng dụng cắt nặng

Trục chính truyền động bánh răng có thể đạt tốc độ 6.000 vòng/phút

Độ cứng của trục chính tăng cùng với động cơ công suất rất lớn làm tăng hiệu năng cắt của máy Ngoài ra, mỗi trục chính có bánh răng có một bộ phận làm mát bằng dầu được sử dụng để giảm nhiệt độ ổ bi đỡ và kéo dài tuổi thọ của trục

Hệ thống trục vít gồm phôi trục X

Thiết kế vít gom phoi tối ưu giúp việc làm sạch phoi hiệu quả, giữ cho bàn máy luôn sạch sẽ

Thiết kế vít gom phoi 3 trục

Thay vì sử dụng một băng chuyền tải phoi tốn kém, ba hệ thống vít gom đặc biệt có hiệu quả loại bỏ các mảnh kim loại, phoi được tạo

ra từ quá trình gia công

Trục chính truyền động đai

Đầu trục chính thiết kế cứng vững với khoảng tiếp xúc hành trình trục

Z dài hơn

Trục chính truyền động bánh răng

Hộp số hai cấp tốc độ truyền cho phép sử dụng toàn bộ công suất của trục chính Tất cả các bánh răng được làm từ thép hợp kim Chrome

Molybdenum, xử lý nhiệt, và độ chính xác cao để đảm bảo trục chính chạy trơn tru và ổn định Hơn nữa, thiết kế của cơ cấu thay dao giúp giảm thiểu lực tác động trên các ổ đỡ trục chính, giảm rung động và vận hành

ổn định trong quá trình gia công

Thiết kế vít me bi cứng cáp giúp hỗ trợ chuyển động các trục dễ dàng hơn

Tất cả ba trục đều sử dụng vít me bi có tải trọng cấp chính xác ISO Class C3 với các chốt đỡ trên cả hai đầu để giảm thiểu backflash và lỗi gây ra do sự thay đổi nhiệt

Thiết kế cột lớn, đồ sộ

Kích thước lớn theo cả 4 chiều của thân máy kết hợp cột máy kích thước lớn giúp tạo một kết cấu tổng thể cứng vững Cột máy với nhiều

gân tăng cứng, kết cấu lỗ tổ ong giúp giảm đi tác động của mô men xoắn trong quá trình gia côn Khi hoạt động, bề mặt tiếp xúc tối đa giữa

đầu quay trục chính và trục z giúp làm giảm tải trọng tác động lên cấu trúc trục

Thiết kế thân máy độc đáo

Thân máy VMC 168 độc đáo bởi kết cấu vòng tròn khép kín từ chính những lỗ tròn khoét trên nó Thân máy với cấu tạo này giúp giảm tối đa biến dạng nhiệt gây ra do quá trình gia công Thiết kế độc đáo và xuất sắc này giúp máy vẫn duy trì được sự vận hành ổn định sau thời gian dài

Phân phối dầu điều hòa áp suất

Dầu bôi trơn được phân bố đều cho các bề mặt trượt của máy bằng cách sử dụng hệ thống phân phối dầu Showa cùng với các đường ống dẫn dầu chắc chắn và thời gian bảo dưỡng ít nhất

Hệ thống băng tải phoi (Option)

Băng tải phoi cho phép loại bỏ phoi nhanh chóng và hiệu quả trong quá trình gia công giú p khu vực gia công luôn sạ ch sẽ và duy trì khả năng thoát phoi củ a dụ ng cụ cát, trá nh bá m đọ ng dàu cát gọ t làm mát cũ ng như đả m bả o đo ̣ bó ng bè ma ̣t gia công

Hệ thống làm mát bằng dầu tuần hoàn cho trục chính

Hệ thống làm mát trục chính bà ng dàu tuàn hoàn với hiệu suất cao giú p giải nhie ̣t tó i đa giú p duy trì độ chính xác trục chính và kéo dài tuổi thọ của trục

Hệ thống làm mát xuyên trục chính (CTS)

Hệ thống CTS (COOLANT TRROVE SPINDLE) với á p suát nước là m mát lên tới 20 bar (280 PSI) giú p là m má t và tăng tuỏ i thọ cho dụ ng cụ cát, gó p phà n thỏ i phoi gia công và đả m bảo đo ̣ nhám, đo ̣ bó ng bè ma ̣t sả n phả m

Hiệu chỉnh độ chính xác với máy đo laser được thực hiện và chứng nhận bởi PMC

Tất cả các máy của chúng tôi được hiệu chỉnh theo tiêu chuẩn "VDI

3441 3δ" Vie ̣c đo và hiệu chỉnh được thực hiện cho toà n chiều dài hà nh trình của mỗi trục Mỗi phép đo được thực hiện sáu lần để đảm bảo chính xác

Ổ dao 24 dao

Thay dao nhanh với kiểu tay máy được dẫn động bằng cơ cấu cam chính xác Độ chính xác thay dao cụ được duy trì 0.01mm giúp đảm bảo

độ chính xác ngay cả với những dao có chiều dài kẹp dao lớn

Hệ thống bôi trơn tự động

Tất cả máy phay CNC củ a AGMA đều sử dụng hệ thống bôi trơn áp lực trung tâm Hệ thống điều khiển PLC cho phép tất cả ba trục được bôi trơn đều để duy trì độ chính xác và kéo dài tuổi thọ của máy

Bảng điều khiển máy phay CNC

Bảng điều khiển xoay sử dụng dễ dàng có thể điều chỉnh tới các vị trí của người đứng máy, bên cạnh đó là một bộ điều khiển bằng tay - Remote Manual Pulse Generator (MPG) giúp các thao tác điều khiển từ xa nhanh hơn

Hệ điều hành

Sử dụng hệ thống NC FANUC 10M

Câu 2.1: Giới thiệu chung về máy CNC khoan kim loại

Máy khoan CNC: là một loại máy thiết bị gia công cơ khí phổ biến ở các

xưởng sản xuất hiện nay Máy sử dụng công nghệ CNC hiện đại (điều khiển trực tiếp bằng vi tính) để thực hiện việc cắt gọt, khoan,tiện,…các phôi sản phẩm một cách tỉ mỉ và chính xác lên đến 100% – Điều mà những loại máy móc và thiết bị khác không thể thay thế được

Cấu tạo của máy phay CNC

Cấu tạo của máy khoan CNC được cấu thành từ những chi tiết quan trọng sau:

• Đế máy

• Thân máy

• Bàn máy ngang

• Bàn máy dọc

• Thân ngang

• Trục gá dao

• Bệ đỡ trục gá dao

• Sóng trượt theo phương đứng, phương ngang và phương dọc

• Vít me theo phương đứng, phương ngang và phương dọc

• Tay quay theo phương đứng, phương ngang và phương dọc

• Cần ly hợp theo phương đứng, phương ngang và phương dọc

• Motor chính

• Hộp giảm tốc trục chính

• Trục chính

• Motor phụ (nếu có)

• Hộp giảm tốc motor phụ

• Hộp công tắc

• Bơm dung dịch trơn nguội

• Công tắc hành trình theo phương dọc, phương ngang, và phương đứng

• Ngoài ra, không thể thiếu được hệ thống điều khiển và lập trình bằng máy vi tính

Chức năng gia công của máy khoan CNC

Máy khoan CNC đáp ứng được rất nhiều nhu cầu của con người nên nó cũng được ứng dụng và thực tế trong đời sống Các ứng dụng của máy khoan CNC là:

Gia công, cắt gọt các sản phẩm theo khuôn đúc theo nhu cầu của khách hàng

Được ứng dụng vào ngành gia công và sản xuất đồ gia dụng cho con người

Được ứng dụng ở trong các công ty, xưởng máy chuyên chế tạo các phụ tùng, chi tiết máy

Ưu điểm:

• Có giá thành gia công chi tiết rẻ

• Giúp tiết kiệm không gian, tăng năng suất

• Giúp nâng cao tính an toàn khi làm việc

• Có độ chính xác cao

Nhược điểm:

• Việc đầu tư máy tự khoan CNC sẽ tốn rất nhiều so với máy truyền thống

• Khi vận hành cần phải có nguồn nhân lực được đào tạo kỹ càng

• Do cần được đầu tư nhiều nên máy không phù hợp với các nhóm ngành sản xuất đơn chiếc, nhỏ lẻ

Câu hỏi 2.2: Tìm kiếm và giới thiệu một máy CNC khoan kim loại

MÁY KHOAN CNC SEMAC-2400

Kết cấu máy:

• Ray dẫn và giá đỡ từ Đài Loan độ chính xác cao

• Hệ thống truyền động và bộ giảm tốc độ hành trình từ Nhật Bản

• Linh kiện được nhập khẩu, như mạch điện Schneider Pháp, hiệu suất làm việc ổn định

Tính năng nổi bật:

• Máy hoạt động đa chức năng được tối ưu hoá thông qua phần mềm tự động, dựa trên bản vẽ của người dùng giúp khoan, phay rãnh mộng, khoan lỗ, bản lề, làm khóa cửa

• Máy kiểm soát thiết kế giao diện cá nhân hoá, có thể quét mã xử lý, dễ vận hành, nhanh chóng, hiệu quả cao,

• Linh kiện nhập khẩu, như các mạch điện của Pháp Schneider, động cơ servo Panasonnic của Nhật Bản và bộ giảm tốc hành trình, hiệu suất ổn định

• Thân máy thông qua FEA phân tích phần tử hữu hạn và làm dẻo, giúp thân máy hoạt động ổn định mà không bị biến dạng

Thông số kỹ thuật:

Động cơ trục 3,5kw

Phần lập trình gia công:

Câu 1:

N01: G18 G90

N02: G00 X0 Z1

N03: M06 T0101 //thay dao tiện mặt đầu

N04: G94 G97 F125 S600

N05: Z0

N06: G01 X21

N07: G28 X0 Z100

N08: M06 T0202 //thay dao tiện thô

N09: G95 G96 F0.75 S180

N10: G73 P11 Q20

N11: G00 X21

N12: G01 Z0

N13: X24 C2.1

N14: GO1 X24 Z-18

N15: G03 X36 Z-28 R11.3

N16: G01 Z-38

N17: X44 Z-48

N18: Z-68

N19: G02 X44 Z-78 R11

N20: G01 Z-98

N21: G28 X0 Z100

N22: M06 T0303 //thay dao tiện tinh

N23: G94 G97 F200 S3500

N24: G72 P11 Q20

N25: G28 X0 Z100

N26: M06 T0404 //thay dao tiện ren

N27: G95 G97 F0.30 S800

N28: G00 X21 Z0

N29: G33 Z-15 K1.5

N30: G28 X0 Z100

N31: M06 T0505 //thay dao tiện rãnh

N32: G94 G96 F110 S250

N33: G00 X24 Z-18

N34: G01 X21

N35: G00 X24

N36: G30 X0 Z100

N37: M30

Câu 2:

N01: G17 G90

N02: G00 X20 Y90

N03: M06 T0101 //thay dao phay chi tiết

N04: G41

N05: G95 G97 F0.55 S3000

N06: Z-10

N07: G01 Y115

N08: G02 X35 Y130 R15

N09: G01 X50

N10: X50 Y120

N11: X80