Giáo trình Lý thuyết gia công CNC (Nghề: Cắt gọt kim loại - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

(NB) Giáo trình Lý thuyết gia công CNC cung cấp một số kiến thức như: Tổng quan về máy CNC; Soạn thảo chương trình CNC; Máy tiện CNC; Soạn thảo chương trình máy tiện CNC; Trung tâm gia công; Chương trình trung tâm gia công. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.

Chương 3: Trung tâm gia cơng Mục tiêu: + Trình bày đặc điểm, cấu trúc trung tâm gia cơng + Trình bày lệnh thường dùng trung tâm gia công + Phân biệt lựa chọn dụng cụ trung tâm gia cơng + Vận dụng lệnh để viết chương trình trung tâm gia cơng + Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập Nội dung: 3.1 Trung tâm Gia công 3.1.1 Đặc điểm 3.1.1.1 Trung tâm Gia công Trung tâm gia công hiểu máy phay CNC có gắn kèm thiết bị Đổi Dụng cụ Tự động Thiết bị thay đổi bàn gia cơng tự động (APC) Máy gia cơng 3D cho cam, tiện ren, khoan, đục lỗ, tiện cắt thẳng Hình 3.70 loại trung tâm máy dọc, Hình 3.1 loại ngang Hình ví dụ cơng việc gia cơng Hình ví dụ sản phẩm gia cơng Hình 3.1: Trung tâm gia cơng đứng 137 Hình 3.2: Trung tâm gia cơng ngang Hình 3: Ví dụ gia cơng Hình 4: Ví dụ sản phẩm gia cơng 3.1.1.2 Lợi ích Trung tâm gia cơng tiết kế với khả tự chẩn đoán, hướng dẫn vận hành, hiển thị vận hành tốt chứng năn an toàn tin cậy Hiệu sản phẩm gia cơng có cấu hình quy trình phức tạp, máy có lợi ích sau: - ATC thực cắt thẳng, khoan, tiện khoan mà không cần thay đổi học để rút ngắn thời gian gia công -Nhờ vào chức cắt cung trịn, dao phay ngón sử dụng để khoan chiều nên không cần thiết phải tạo dụng cụ đặc biệt, tiết kiệm chi phí quản lý 138 -Khi khoảng quay trục rộng di chuyển liên tục, tốc độ RPM kỳ vọng đạt cách xác nhanh - Một người vận hành nhiều máy, dẫn tới giảm chi phí lao động 3.1.2 Cấu trúc 3.1.2.1 Thiết bị thay đổi dụng cụ tự động (ATC) ATC bao gồm phận thay đổi dụng cụ hộp chứa dụng cụ Việc gọi dụng cụ chia theo thứ tự lựa chọn ngẫu nhiên Đối với loại theo thứ tự, số cổng thống trùng với số dụng cụ Đối với loại ngẫu nhiên, số dụng cụ định dụng cụ thay đổi ghi nhớ Dụng cụ hộp chứa dụng cụ trục thay đổi Do đó, số cổng dụng cụ khác với số cổng định người vận hành Hình 3.5 thiết bị ATC Hình 5: Thiết bị ATC (Automatic Tool Changer- Thiết bị thay đổi dụng cụ) 3.1.2.2 Hộp chứa dụng cụ Nói chung, hộp chứa dụng cụ chia thành loại có trống loại chuỗi Cũng có hai loại lựa chọn dụng cụ Đối với loại theo thứ tự, dụng cụ lắp vào trụng theo thứ tự hộp chứa Tuy nhiên, loại ngẫu nhiên, thứ tự chúng không cần ý tới, dụng cụ lắp theo trục theo lệnh số dụng cụ số cổng Loại ngẫu nhiên sử dụng rộng rãi Hình 3.6 hộp chứa dụng cụ trung tâm máy loại đứng 139 Hình 6: Khay chứa dụng cụ 3.1.2.3 Thiết bị tự động thay đổi bàn gia công - Automatic Pallet Changer (APC) Thiết bị APC tự động thay đổi bàn gia công để rút ngắn thời gian ngừng gia cơng Nói chung, khay gia cơng đổi theo bàn trượt Bàn chia thành hai phần Trong chi tiết gia công gia cơng phần 1, chi tiết chuyển tới phần Hình 3.7 APC Hình 7: Thiết bị APC (Automatic Pallet Changer- Thay đổi máng gia công tự động) 140 3.2 Điều kiện cắt 3.2.1 Lựa chọn dụng cụ Dựa công việc, trung tâm gia công sử dụng dao phay mặt đầu, dao phay, búa khoan, dao khoét, dao khoét côn, ren dụng cụ khác 3.2.1.1 Dao phay Mặt đầu Như minh họa Hình 3.8, dao phay, dao phay mặt đầu cắt bề mặt rộng Khi lựa chọn cần xem xét đường kính dao, góc xoắn góc nghiêng phù hợp với vật liệu loại công việc Hình 8: Dao phay mặt đầu Hình 9: Đường kính dao cắt Đường kính dao cắt nên lựa chọn cách xem xét cường độ máy Nói chung, tốt nên sử dụng máy phay có đường kính nhỏ cho máy chỏ để tăng độ rộng Đối với chi tiết gia công lớn, cần ý tới đường kính dao phay, góc xoắn góc nghiêng 141 Sử dụng dao phay lớn dẫn tới rung lắc khơng thể cài đặt điều kiện cắt cách tiết kiệm thiếu cường độ Như minh họa Hình 9, đường kính dao phay nên lớn 1.6-2 lần so với chiều rộng chi tiết gia công, nên lớn 1.3 lần D ≒ (1.6 ∼ 2) × W (D ≧ 1.3 × W) Trong đó: D: Đường kính dao cắt (mm) W: Độ rộng chi tiết gia công (mm) δ: Độ nhô dao cắt Độ nhô tương ứng dao cắt nên ∼ 3.2.1.2 Dao phay Để cắt hiệu tiết kiệm, dao phay nên lựa chọn cách cân nhắc cấu hình chi tiết gia cơng, hiệu suất cắt, chất lượng cắt,đường kính dao phay, số lượng lưới, độ dài lưỡi, góc vặn vật liệu quan trọng Cũng vậy, số lượng lưỡi yếu tố quan trọng làm nên chất lượn dao phay Phay lưỡi sử dụng co cắt rãnh tính chất hố phơi lớn loại bỏ phơi dễ dàng phần nhỏ chúng thiếu độ cứng Tuy nhiên, dao phay lưỡi sử dụng chủ yếu để cắt cạnh, để xén tỉa phận lớn tăng độ cứng hố phôi nhỏ loại bỏ phôi hiệu Do phần nhơ có ảnh hưởng trực tiếp tới độ cứng dao phay, nên phần không cần thiết phải dài Hình 3.10 loại dao phay khác Hình 3.10: Loại dao phay 142 3.2.2 Lựa chọn điều kiện cắt 3.2.2.1 Tốc độ cắt Tốc độ cắt (V) liên quan tới tốc độ tối đa tương đối dụng cụ chi tiết gia cơng tính theo m/min ft/min Yếu tố quan trọng với tuổi thọ dụng cụ biến đổi bao gồm độ thô chi tiết tỉ lệ cắt Hình 3.11 thể điều kiện cắt trung tâm gia công V= or N= Trong đó, V: Tốc độ Cắt (m/phút) Hình 11: Điều kiện cắt D: Đường kinh Dao (mm) N: Vịng (rpm) Ví dụ: Trong trung tâm máy, muốn cắt SM45C cách sử dụng dao phay với đường kính φ20, vận tốc RPM trục gì? (Tốc độ cắt: 100m/phút) N= = = 1590(rpm) 3.2.2.2 Tỉ lệ tiến dao Tỉ lệ tiến dao liên quan tới chuyển động tương đối dụng cụ chi tiết gia công Tại trung tâm máy, tỉ lệ tiến dao định tiến dao thơng thường tính mm/phút F = fz × Z × N Trong đó, F: Chuyển động bàn máy (mm/phút) Z: Số fz: Dao (mm/răng) 143 N: Vịng quay (rpm) Nếu tỉ lệ tiến dao tính mm/vòng, nên đổi thành mm/phút ① Lưỡi khoan, Dao kht F(mm/phút) = N(rpm) × f(phút/vịng) ② Dao phay F(mm/phút) =N([rpm) × Số lưỡi phay × f(mm/răng) ③ Cắt ren tiện ren F(mm/phút) = N(rpm) × Bước ren Ví dụ: Trong trung tâm gia cơng, muốn sử dụng dao phay lưỡi có đường kính φ20, tỉ lệ tiến dao phút? (Tốc độ cắt: 100m/phút; Vòng: 2000; Dao tiến răng: 0.08mm/răng) F = fz × Z × N ＝ 0.08 ×2 × 2000＝320mm/phút Ví dụ: M10×1.5 tiện ren trong, tỉ lệ tiến dao bao nhiêu? (Vòng: 300rpm) F ＝N × Bước ren ＝300 × 1.5＝450mm/phút 3.2.2.3 Điều kiện cắt loại công tác khác -Dao phay mặt đầu Dao phay mặt đầu làm từ kim loại cứng Phụ thuộc vào vật liệu, đường kính dụng cụ, số lượng lưỡi độ thô bề mặt, điều kiện cắt thay đổi lớn Cụ thể, điều kiện cắt dụng cụ gia công, bàn lực thực trung tâm gia công công ty điều kiện cắt xét tới để xác định tiêu chuẩn liệu - Đầu lưỡi phay Dầu lưỡi phay chủ yếu làm từ thép gió, mạ thép gió kinh loại cứng Bảng 3.1 điều kiện cắt đầu lưỡi phay Bảng 3.1 Điều kiện cắt đầu lưỡi phay 144 Vật liệu nhân Cấp độ tạo Sắt đúc Thép Tốc độ cắt Độ ăn dao Tốc độ cắt Độ ăn dao Thép gió 20~28 0.08~0.2 18~35 0.1~0.25 Carbit kết 30~35 0.08~0.2 45~60 0.1~0.3 dụng cụ - Khoan Như thấy hình, độ dài điểm đầu mút khoan, nên xác định h theo u cầu để tạo hố xác Sử dụng cơng thức: Chiều cao (h) = Đường kính tiến dao (d) × k Hằng số k bảng 3.2 Bảng 3.2 Hằng số k Góc k Ghi 60 0.87 Mũi dao phay 90 0.50 chuẩn 118 0.29 125 0.26 145 0.16 150 0.13 Sử dụng số k để xác định độ độ dài điểm đầu mút khoan Hình 3.12 Độ dài đầu mút khoan (h) Hinh 3.12: Độ dài đầu mút khoan 145 Ví dụ: Đối với khoan tiêu chuẩn với đường kính of 10mm, độ dài đầu mút bao nhêu? h = Đường kính khoan (d) × k = 10 × 0.29 =2.9mm Tuy nhiên, hố sâu độ dài điểm đầu mút gia công thực tế Cần nhân h với 1/3 khoan tiêu chuẩn Bảng 3.3 thể điều kiện khoan, cắt ren Bảng 3.3 Điều kiện khoan, Cắt ren Thép Đúc khn Tất Đường kính Cấp Tốc độ Tiến Tốc Tốc mũi khoan cắt độ cắt dao Loại dụng cụ công việc Khoan 5~10 10~20 dao Tiến 0.1~0.2 22 0.2 30-45 0.1-0.2 Cacb 50 0.15~0 42 0.2 50-80 0.25 it 25 HSS 25 0.25 25 0.25 50 0.25 Cacb 50 0.25 50 0.25 80- 0.25 100 HSS 25 0.3 25 0.3 50 0.25 Cacb 50 0.3 50 0.3 80- it Cắt ren Cắt ren độ cắt dao HSS 25 it 20~50 Tiến 100 thông 8~12 8~12 thường Cắt ren 5~8 5~8 3.3 Chương trình trung tâm gia công 3.3.1 Điểm hệ tọa độ Các trục học kí hiệu chuyển động nên giống để tránh nhầm lẫn lập trình Thậm chí thứ chuyển động thực bàn gia công trục gia 146 S1300 M03; G54 G90 G00 X35.0 Y40.0; G43 H02 Z10.0; G81 G99 Z-3.0 R5.0 F100; G49 G80 G00 Z200.0; G28 G91 Z0.0; T03 M06 S800 M03; G43 H03 Z10.0; G73 G99 Z-23.0 R5.0 Q3.0 F100; G49 G80 G00 Z200.0; G28 G91 Z0.0; T01 M06; S1000 M03; G00 X-10.0 Y-10.0; Z10.0; G01 Z-5.0 F100; G41 D01 X4.0; G01 Y60.0; X25.0 Y66.0; X35.0; G02 X66.0 Y57.0 R90.0; G01 Y30.0; X60.0; G03 Y14.0 R8.0; G01 X64.0; 203 Y4.0; X39.0; G02 X34.0 Y9.0 R5.0; G03 X20.0 R7.0; G01 Y4.0; X12.0; X4.0 Y7.0; Y66.0; X66.0; Y4.0; X-10.0; G49 G00 Z50.0; X35.0 Y40.0; G43 Z10.0 H01; G01 Z-4.0 F100; G41 D01 X42.0; G01 Y53.0; G03 X28.0 R7.0; G01 Y47.0; X25.0; G03 Y33.0 R7.0; G01 X28.0; Y27.0; G03 X42 R7.0; G01 Y33.0; X45.0; 204 G03 Y47.0 R7.0; G01 X35.0; G49 G00 Z200.0; M05; M02; Ví dụ: Thực chương trình sau Dụng cụ Số dụng Tốc cụ độ RPM trục 205 Tỉ lệ tiến dao (mm/min) Số bù dao Lưỡi 10-2 Khoan trung tâm Khoan D01 T01 1000 100 T02 1300 100 H02 T03 800 100 H03 O1113; G40 G49 G80; G28 G91 Z0.0; T02 M06; S1300 M03; G54 G90 G00 X30.0 Y35.0; G43 H02 Z10.0; G81 G99 Z-3.0 R5.0 F100; G49 G80 G00 Z100.0; G28 G91 Z0.0; T03 M06; S800 M03; G54 G90 G00 X30.0 Y35.0; G43 Z10.0 H03; G73 G99 Z-21.0 R5.0 Q3.0 F100; G49 G80 G00 Z100.0; G28 G91 Z0.0; T01 M06; 206 H01 S1000 M03; G00 X-10.0 Y-10.0; Z10.0; G01 Z-5.0 F100; G41 X4.0 D01; Y66.0; X66.0; Y4.0; X11.0; G02 X4.0 Y11.0 R7.0; G01 Y17.0; G03 X11.0 Y24.0 R7.0; G01 Y46.0; G03 X4.0 Y53.0 R7.0; G01 Y61.0; G02 X9.0 Y66.0 R5.0; G01 X30.0; G03 X54.0 R35.0; G01 X61.0; G02 X66.0 Y61.0 R5.0; G01 Y11.0; X59.0 Y4.0; X-10.0; G00 Z20.0; G40; X30.0 Y35.0; 207 G01 Z-3.0 F100; G41 D01 X42.5; …… Bán kính 25 30 + Bán kính 12.5 = 42.5 G03 I-12.5: …… Bán kính 25 X42.5 I-12.5: ……Gia cơng bán kính 25.và cắt thêm lần để loại bỏ phần chưa cắt G00 Z10.0; G40; X30.0 Y35.0; G01 Z-3.0 F100; G41 D01 Y28.0; X46.5; Y20.0; G03 X59.5 R6.5; G01 Y50.0; G03 X46.5 R6.5; G01 Y50.0; G03 X46.5 R6.5; G01 Y42.0; X30.0; G00 Z200.0; M05; M02; 208 Ví dụ: Lập trình phần sau Số dụng Tốc Dụng cụ Lưỡi 10 -2 Khoan trung tâm khoan Tiện ren M8 × 1.5 độ Tỉ lệ tiến dao Số bù dao cụ RPM trục T01 1000 100 T02 1300 100 H02 T03 800 100 H03 T04 200 250 H04 209 (mm/min) D01 H01 O1318; G40 G49 G80; G28 G91 Z0.0; T02 M06; S1300 M03; G54 G90 G00 X8.0 Y30.0; G43 Z10.0 H02; G81 G99 Z-3.0 R5.0 F100 M08; X40.0; G49 G80 G00 Z100.0 M09; G28 G91 Z0.0; T03 M06; S800 M03; G43 G00 Z10.0 H03; G73 G99 Z-22.0 R5.0 Q3.0 F100 M08; X8.0; G49 G80 G00 Z100.0 M09; G28 G91 Z0.0; T04 M06; S200 M03; G43 H04 Z10.0; G84 G99 Z-22.0 R5.0 F250; …… Tỉ lệ tiến dao: F = n × f = 200 × 1.25 = 250 X40; G49 G80 G00 Z100.0; T01 M06; 210 S1000 M03; G00 X-10.0 Y-10.0; Z10.0; G01 Z-5.0 F100; G41 D01 X4.0; Y66.0; X66.0; Y4.0; X9.0; X4.0 Y9.0; Y19.0; X7.0 Y22.0; X8.0; G03 Y38.0 R8.0; G01 X7.0; X4.0 Y41.0; Y60.0; G02 X10.0 Y66.0 R6.0; G01 X32.0; Y63.0; G03 X48.0 R8.0; G01 Y66.0; X61.0; X66.0 Y51.0; Y10.0; G02 X60.0 Y4.0 R6.0; 211 G01 X-10.0; G00 Z10.0; G40; X40.0 Y30.0; G01 Z-3.0 F100; G41 D01 X60.0; G03 X53.0 Y37.0 R7.0; X45.0 Y45.0 R8.0; …… G03 kích hoạt liên tục (Mẫu) Mã lệnh G Vì mã G bị bỏ G01 X36.0; G03 X28.0 Y37.0 R8.0; Y23.0 R7.0; G01 X39.0; Y17.0; G03 X53.0 R7.0; G01 Y23.0; G03 X60.0 Y30.0 R7.0; G00 G40 Z200.0; M05; M02; 212 Ví dụ: Lập trình phần sau: Số Dụng cụ Lưỡi 10 -2 Khoan trung tâm khoan Tiện ren M8 × 1.5 dụng Tốc độ Tỉ lệ tiến dao Số bù dao cụ RPM trục T01 1000 100 T02 1300 100 H02 T03 800 100 H03 T04 200 250 H04 213 (mm/min) D01 H01 O1306; G40 G49 G80; G28 G91 Z0.0; T02 M06; S1300 M03; G54 G90 G00 X16.0 Y35.0; G43 H02 Z10.0; G81 G99 Z-3.0 R5.0 F100; X58.0; G49 G80 G00 Z200.0; G28 G91 Z0.0; T03 M06; S800 M03; G43 H03 Z10.0; G73 G99 Z-22.0 R5.0 Q3.0 F100; X16.0: G49 G80 G00 Z100.0; G28 G91 Z0.0; T04 M06; S200 M03; G43 H04 Z10.0; G84 G99 Z-22.0 R5.0 F250; X58.0; G40 G80 G00 Z100.0; G28 G91 Z0.0; T01 M06; 214 S1000 M03; G00 X-10.0 Y-10.0; Z10.0; G01 Z-5.0 F100; G41 D01 X4.0; Y66.0; X66.0; Y4.0; X14.0; X4.0 Y10.0; Y61.0; X9.0 Y66.0; X12.0; Y64.0; G03 X18.0 Y58.0 R6.0; G01 X26.0; G03 X32.0 Y64.0 R6.0; G01 Y66.0; X62.0; G02 X66.0 Y62.0 R4.0; G01 Y43.0; X58.0; G03 Y27.0 R8.0; G01 X63.0; X66.0 Y24.0; Y4.0; 215 X45.0; G02 X14.0 R36.0; G01 X-10.0; G00 G40 Z10.0 X16.0 Y35.0; G01 Z-3.0 F100; G41 D01 Y43.0; G03 Y27.0 R8.0; G01 X30.0; Y43.0; X14.0; G00 Z10.0; G40; X46.0 Y18.0; G01 Z-3.0 F100; G41 D01 X53.0; G03 X46.0 Y25.0 R7.0; G02 Y45.0 R10.0; G03 Y59.0 R7.0; Y11.0 R24.0; X53.0 Y18.0 R7.0; G00 Z100.0; G40; M05; M02; 216 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] V.A Blumberg, E.I Zazeski Sổ tay thợ tiện NXB Thanh niên – 2000 [2] PGS.TS Trần Văn Địch Công nghệ máy CNC Nhà xuất KHKT 2000 [3] Tạ Duy Liêm Máy công cụ CNC Nhà xuất KHKT 1999 [4] Đồn Thị Minh Trinh Cơng nghệ lập trình gia cơng điều khiển số Nhà xuất KHKT -2004 [5] S.C.JonathanLin1994.DelmarPublishersInc.ComputerNumericalControl [6] 2008.DaeHAInc.TakeAdvantageofNCmachine [7] IbrahimZeid1991McGraw-Hill,IncCAD/CAMTheory Practice [8] 2001.FANUCLTD FauucManual [9] JongKukHa.2013.Iljinsa CNC Programming and Cutting 217 ... cắt độ cắt dao Loại dụng cụ công việc Khoan 5~10 10 ~20 dao Tiến 0.1~0 .2 22 0 .2 3 0-4 5 0. 1-0 .2 Cacb 50 0.15~0 42 0 .2 5 0-8 0 0 .25 it 25 HSS 25 0 .25 25 0 .25 50 0 .25 Cacb 50 0 .25 50 0 .25 8 0- 0 .25 100... vận hành minh họa hình 3.30 - Bước vận hành ①：Định vị trục X, Y - Bước vận hành ②：Chuyển động nhanh tới R - Bước vận hành ③：Khoan (Gia công cắt nhanh) - Bước vận hành ④：Bước vận hành đáy hố - Bước... F100; G91 G01 X20.0 F100; Y25.0; Y25.0; G 02 X40.0 I10.0; G 02 X20.0 I10.0; G03 X60.0 Y45.0 I20.0; G03 X20.0 Y20.0 I20.0; G 02 J20.0; G 02 J20.0; * Gia công xoắn X: Điểm kết thúc trục X để nội suy tuyến