nghiên cứu, thiết kế máy phay đứng CNC ứng dụng công nghệ cao tại trung tâm nhà máy thông minh đại học công nghiệp hà nội

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI -KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỂ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY PHAY ĐỨNG CNC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAO TẠI TRUNG TÂM NHÀ MÁY THÔNG MINH ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI GVHD: Th.S TRẦN ANH SƠN SINH VIÊN THỰC HIỆN: BÙI ĐẮC THUY MÃ SV: 2018606847 ĐỖ NGỌC TÂN MÃ SV: 2018606437 NGUYỄN VĂN TÙNG MÃ SV: 2018606080 LỚP: CƠ ĐIỆN TỬ KHÓA: 13 HÀ NỘI – 2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Các vấn đề đặt 1.2 Tổng quan đề tài 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 12 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 12 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 12 1.6 Phương pháp nghiên cứu 13 CHƯƠNG THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY PHAY ĐỨNG CNC TRÊN PHẦN MỀM SIEMENS NX 14 2.1 Kết cấu máy phay đứng CNC 14 2.2 Xây dựng mơ hình máy phay đứng CNC 20 2.3 Xây dựng mơ hình đồ gá cho máy phay đứng CNC 28 CHƯƠNG LẬP TRÌNH VÀ MƠ PHỎNG MÁY PHAY ĐỨNG CNC TRÊN PHẦN MỀM SIEMENS SINUTRAIN 31 3.1 Xây dựng mơ hình động lực học 31 3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 38 3.3 Mô hệ thống 79 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 89 4.1 Kết đạt 89 4.2 Định hướng phát triển 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Mơ hình điều khiển DNC Hình Mơ hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM Hình Cơ sở máy CNC Hình Miêu tả trục máy công cụ CNC hệ tọa độ Đecac Hình Sơ đồ cấu trúc khối hệ CNC Hình Lưu đồ điều khiển hệ CNC 10 Hình Lưu đồ lập trình máy 11 Hình Máy phay CNC gia cơng chi tiết………………………………14 Hình 2 Gia cơng rãnh chi tiết 17 Hình Gia cơng bánh 18 Hình Gia công trang sức 19 Hình Máy phay CNC hãng Mazak 24 Hình Máy phay CNC hãng Mori seiki 25 Hình Máy phay CNC thực tế 26 Hình Mơ hình mơ máy phay CNC 27 Hình Khung bao bên thân máy 28 Hình 10 Kẹp eto 28 Hình 11 Kẹp bàn từ 29 Hình 12 Kẹp modun gá 29 Hình 13 Kẹp eto 30 Hình Tạo máy gia cơng phay CNC SinuTrain…………………32 Hình Thiết lập thơng số tránh va trạm cho máy 33 Hình 3 Thiết lập thông số trục cho máy 33 Hình Tạo chuỗi động học cho máy 34 Hình Thiết lập chuỗi cho trục máy dụng cụ theo trục Z 35 Hình Thiết lập chuỗi cho bàn máy theo trục X, Y 35 Hình Thiết lập chuỗi cho thân máy khởi động lại SinuTrain 36 Hình Thiết lập thơng số phần tử trục máy 36 Hình Thiết lập thơng số cho phần tử bàn máy 37 Hình 10 Thiết lập thơng số cho phần tử thân máy 37 Hình 11 Sơ đồ điều khiển CPU 39 Hình 12 Sơ đồ khối CPU 40 Hình 13 Bảng điều khiển máy phay CNC 42 Hình 14 Hệ thống vào – chương trình ứng dụng CNC 43 Hình 15 Điều khiển servo 44 Hình 16 Hệ logic trình tự 46 Hình 17 Sơ đồ khối chức điều khiển trình tự 47 Hình 18 Mạch biến vào biến 48 Hình 19 Mối liên hệ PMC cụm CNC máy 51 Hình 20 Cấu trúc Postprocessor 52 Hình 21 Hệ tọa độ Đecac 58 Hình 22 Hệ tọa độ cực 59 Hình 23 Hệ tọa độ quy chiếu 60 Hình 24 Các loại điểm gốc máy tiện 61 Hình 25 Các loại điểm gốc máy phay 62 Hình 26 Quá trình điều khiển theo vị trí 63 Hình 27 Các dạng chuyển động dụng cụ song song với trục 63 Hình 28 Đường chuyển động dụng cụ theo góc bốn năm độ 64 Hình 29 Đường chuyển động dụng cụ theo đường thẳng 65 Hình 30 Thực giảm tốc độ ba cấp 66 Hình 31 a) Gia công đường contour mặt phẳng, 67 Hình 32 Tốc độ trục chuyển động theo cung trịn 69 Hình 33 Sơ đồ khối hệ điều khiển động bước 72 Hình 34 Mạch điều khiển hở hệ điều khiển vị trí 73 Hình 35 Hệ thống điều khiển kín dùng Resolver 74 Hình 36 Hệ thống điều khiển kín dùng Encoder 75 Hình 37 Sơ đồ khối hệ điều khiển kín cho hệ điều khiển vị trí 76 Hình 38 Tạo thư mục chương trình gia cơng 76 Hình 39 Tạo chương trình gia cơng 77 Hình 40 Tạo phơi thơng số phôi 77 Hình 41 Thiết lập bước gia cơng phơi 78 Hình 42 Chạy thử chương trình gia cơng phơi 78 Hình 43 Mơ gia cơng phay Creo 79 Hình 44 Mô gia công phay Cimatron 80 Hình 45 Mơ gia công phay Siemens NX 81 Hình 46 Mơ gia cơng HyperMill 82 Hình 47 Mơ gia công MasterCam 83 Hình 48 Mơ gia cơng PowerMill 84 Hình 49 Mơ gia công Cam - Tool 85 Hình 50 Bản vẽ phơi mẫu 86 Hình 51 Thiết lập chương trình gia cơng 87 Hình 52 Tiến hành mơ kiểm tra q trình gia cơng 88 Hình Mơ hình máy phay đứng CNC Siemens NX…………….89 Hình 4.2 Mơ hình máy phay đứng gán vào phần mềm Siemens SinuTrain 90 Hình Phạm vi hoạt động trục máy theo phương Z 90 Hình 4 Phạm vi hoạt động bàn máy theo phương X 91 Hình Phạm vi hoạt động bàn máy theo phương Y 91 Hình Tọa độ phôi bàn máy 92 Hình Khỏa mặt đầu 92 Hình Gia công thô tinh biên dạng 93 Hình Quá trình phay hốc biên dạng 93 Hình 10 Quá trình khoan tâm 94 Hình 11 Khoan tâm 94 Hình 12 Quá trình khoan thủng vát cạnh 95 Hình 13 Phơi sau vát lỗ 95 Hình 14 Gia công biên dạng hốc 96 Hình 15 Tiện ren hoàn thành 96 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết đạt 4.1.1 Kết đạt sau xây dựng máy - Gán mơ hình máy phay đứng CNC vào phần mềm gia công: Mô hình máy pháy đứng CNC thiết kế Siemens NX Hình Mơ hình máy phay đứng CNC Siemens NX Mơ hình máy phay đứng CNC sau gán vào phầm mềm Siemens SinuTrain: 89 Hình Mơ hình máy phay đứng gán vào phần mềm Siemens SinuTrain - Kiểm tra hành trình hoạt động trục máy bàn máy: Hình Phạm vi hoạt động trục máy theo phương Z Nhóm đã kiểm tra hoạt động trục máy theo phương Z thấy trục máy hoạt động bình thường, không va trạm Phạm vi hoạt động đo trục máy từ đến 20 inch 90 Hình 4 Phạm vi hoạt động bàn máy theo phương X Phạm vi hoạt động bàn máy theo phương X hoạt động bình thường, khơng bị kẹt trình di chuyển Vùng hoạt động bàn máy từ đến 20 inch Hình Phạm vi hoạt động bàn máy theo phương Y Phạm vi hoạt động bàn máy theo phương Y hoạt động bình thường, khơng bị kẹt q trình di chuyển Vùng hoạt động bàn máy từ đến 15 inch 91 Sau kiểm tra, đảm bảo máy hoạt động bình thường, nhóm tiến hành gán tọa độ cho phơi bàn máy Hình Tọa độ phôi bàn máy 4.1.2 Kết đạt gia công phôi Sau cài đặt thông số cho máy phay thiết lập bước gia cơng, nhóm đã thu kết mơ bước gia cơng sau: Hình Khỏa mặt đầu 92 Hình Gia cơng thơ tinh biên dạng Hình Quá trình phay hốc biên dạng 93 Hình 10 Quá trình khoan tâm Hình 11 Khoan tâm 94 Hình 12 Quá trình khoan thủng vát cạnh Hình 13 Phơi sau vát lỗ 95 Hình 14 Gia cơng biên dạng hốc Hình 15 Tiện ren hoàn thành 96 Thời gian hoàn thành gia cơng mơ phần mềm: Hình 16 Thời gian gia cơng chi tiết Sau q trình gia cơng, nhóm tiến hành so sánh thơng số phơi mơ với thơng số phơi thiết kế ban đầu: Hình 17 Thơng số phơi sau gia cơng 97 Hình 18 Thơng số phơi thiết kế Sau hồn thành mơ gia cơng, nhóm nhận thấy kích thước phôi sau mô trùng khớp với kích thước phơi thiết kế ban đầu Để đảm bảo máy phay gia cơng nhiều loại phơi nhiều chương trình gia cơng khác Nhóm tiến hành gia cơng chi tiết khác chương trình gia cơng G Code Hình 19 Gán tọa độ phơi bàn máy 98 Hình 20 Chương trình gí cơng G Code Sau gia cơng với chương trình G Code trên, nhóm đã thu sản phẩm sau: Hình 21 Gia cơng chi tiết bàn máy 99 Hình 22 Chi tiết phơi sau gia cơng Hình 23 Thơng số phơi thiết kế So sánh thông số phôi sau gia công thơng số phơi mà nhóm đã thiết kế hồn tồn trùng khớp, đảm bảo tính xác q trình mơ gia cơng 100 4.1.3 Những lỗi xảy trình thực khắc phục Trong q trình thực đề tài, nhóm đã nhiều lỗi cách khắc phục sau: Bảng Các lỗi gặp phải cách khắc phục STT Lỗi gặp phải Nguyên nhân Cách khắc phục Báo lỗi nhớ 3D Chưa cài đặt thông Cài lại thông số protection area, mã số cho nhớ nên MD18890, đặt giá trị MD18890 hệ thống báo lỗi nhớ lên 500 (mức cao nhất) để đảm bảo nhớ cho chi tiết gán Lỗi thông số chuối Chưa cài đặt thông Thay đổi thông số cho dộng học không khả số cho chuỗi động mã MD18880 lên 500 dụng, mã MD18880 học nên chưa thể cài (mức cao nhất) để chuỗi động học cho tránh đầy nhớ sau máy thêm chuỗi Lỗi không hiển thị Chưa cài đặt vùng Cài thông số cho vùng dao trình bảo vệ cho dao bảo vệ dao (MD18893) Không gán file Chưa đổi đuôi file Đổi đuôi file mơ hình mơ hình từ Siemens mơ hình sang đuôi sang đuôi file STL NX sang Siemens STL mô SinuTrain Gán chi tiết từng Chưa thay đổi tọa Điều chỉnh tọa độ phận không khớp độ chi tiết từng chi tiết để với phận khớp với 101 4.1.4 Nhận xét Những thuận lợi và khó khăn trình thực đề tài: - Thuận lợi:  Được thầy bạn hỗ trợ trình nghiên cứu  Được tiếp xúc với môi trường động phòng zone trường làm tăng niềm đam mê học hỏi  Được tiếp xúc với trang thiết bị đại - Khó khăn:  Vì lần đầu tiếp xúc phần mềm công nghệ nên gặp nhiều lỗi trình thực đề tài  Tài liệu chủ yếu đề tài chủ yếu tiếng anh nên việc dịch có chỗ chưa xác  Cịn gặp nhiều lỗi trình thực đề tài 4.2 Định hướng phát triển Với mà nhóm tìm hiểu được, phát triển đề tài lập trình mô máy phay đứng CNC phần mềm Siemens Sinutrain để gia cơng nhiều chi tiết phức tạp và có độ xác với thực tế hơn, đồng thời từ phát triển máy phay CNC trục, trục, … và máy tiện CNC 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tạ Duy Liêm, Kỹ thuật điều chỉnh lập trình khai thác máy cơng cụ CNC, Hà Nội: Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật, 2018 [2] Tạ Duy Liêm and Bùi Tuấn Anh, Cơ sở máy CNC, Hà Nội: Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội, 2010 [3] Trần Thế San and Nguyễn Ngọc Phương, Sổ tay lập trình CNC, Hà Nội: Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật, 2019 [4] Nguyễn Văn Trường, Thực hành ảo vận hành máy tiện máy Phay CNC, Hà Nội: Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật, 2009 [5] Dương Xuân Biên, Lập trình vận hành máy điều khiển số CNC, Hà Nội: Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật, 2010 [6] Sham Tickoo, Siemens NX 2021 for Designers, Prof.Sham Tickoo Purdue Univ, 2021 [7] Mike Lynch, Learning to Operate a FANUC CNC Using NCGuide, CreateSpace Independent Publishing Platform, 2017 [8] Sham Tickoo, Siemens NX 12.0 for Designers, Prof Sham Tickoo Purdue Univ, 2018 [9] SinuTrainShopmill, Industry Automation and Drive Technologies, 2020 [10] Bùi Quý Đức, Hệ thống điều khiển số công nghiệp, Nhà xuất Khoa học và Kỹ thuật, 2011 [11] Nguyễn Tuấn Linh, Giáo trình Chi tiết máy, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, 2014 103 ... HÌNH MÁY PHAY ? ?ỨNG CNC TRÊN PHẦN MỀM SIEMENS NX 2.1 Kết cấu máy phay ? ?ứng CNC Máy phay ? ?ứng CNC gì? Máy phay ? ?ứng CNC (tên tiếng Anh CNC Vertical Milling Machine) hay tên gọi khác là trung tâm. .. chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu, thiết kế máy phay ? ?ứng CNC ứng dụng công nghệ cao trung tâm nhà máy thông minh Đại học Công nghiệp Hà Nội? ?? làm đề tài tốt nghiệp Nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn... loại máy phay ? ?ứng CNC trục, trục, trục, … Cấu tạo nhiều trục, máy gia công chi tiết phức tạp giá thành máy cao Các phận cấu tạo máy phay ? ?ứng CNC Máy có cấu tạo giống với máy phay CNC khác, máy