Giáo trình công nghệ CNC Công nghệ kỹ thuật cơ khí

Giáo trình Cơng nghệ CNC ỦY BAN NHÂN DÂN TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ THỦ ĐỨC KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY GIÁO TRÌNH HỌC PHẦN: CƠNG NGHỆ CNC NGÀNH/NGHỀ: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày tháng….năm của……………………………… TP Hồ Chí Minh, năm 2018 Giáo trình Cơng nghệ CNC TP Hồ Chí Minh, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU CNC bước phát triển máy công cụ thời đại cơng nghệ thơng tin Nói chung, ngun lý phương pháp gia công cắt gọt máy cổ điển máy CNC không thay đổi, chủ yếu dựa chuyển động phôi chuyển động dụng cụ cắt theo hệ quy chiếu cho trước Khác biệt công nghệ gia công cổ điển công nghệ CNC hệ thống điều khiển Công nghệ cổ ddieeern thường áp dụng điều khiển cấu cam, relay, số mạch điều khiern đơn giản, cịn cơng nghệ CNC áp dụng điều khiển chương trình máy tính Để điều khển hiệu máy CNC cần phải viết chương gia cơng Chương trình gia cơng viết tay sử dụng giấy bút, viết máy vi tính sử dụng phần mềm CAD/CAM Trong khn khổ tài liệu tham khảo môn học, giáo trình Cơng nghệ CNC mang đến cho bạn đọc kiến thức lập trình CNC chu trình gia cơng máy Phay Tiện CNC hãng HASS Quá trình biên soạn giáo trình nhận đóng góp ý kiến chân thành giáo viên khoa khí liên quan nhà trường Tuy nhiên không tránh khỏi sai sót nội dung hình thức trình bày Vì mong nhận ý kiến đóng góp từ q thầy cơ, bạn đọc Mọi ý kiến đóng góp hoan nghênh trân trọng tiếp thu Khoa khí Chế tạo máy Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức – TP.HCM Xin chân thành cảm ơn Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm 2018 Tham gia biên soạn Chủ biên Giáo trình Cơng nghệ CNC Hồng Võ Anh Tuấn Giáo trình Cơng nghệ CNC MỤC LỤC A DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT B DANH MỤC BIỂU BẢNG C DANH MỤC HÌNH D NỘI DUNG CỦA HỌC PHẦN 10 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM – CNC 10 1.1 Khái niệm CAD/CAM – CNC 10 1.2 Lịch sử phát triển CAD/CAM - CNC 10 1.3 Đặc trưng máy CNC 11 Chương 2: CƠ SỞ LẬP TRÌNH CNC 13 2.1 Hệ trục tọa độ 13 2.1.1 Hệ tọa độ Descartes 13 2.1.2 Hệ tọa độ cực 15 2.1.3 Tọa độ tuyệt đối G90 (Absolute) 16 2.1.4 Tọa độ tương đối G91 (Incremental) 17 2.1.5 Quy tắc bàn tay phải 18 2.2 Các điểm chuẩn máy CNC 19 2.3 Dụng cụ cắt gọt máy phay CNC 21 2.4.1 Dao phay ngón – Endmills 21 2.4.2 Dao phay khỏa mặt – Face mill 21 2.4.3 Dao bo góc – Corner Radius 22 2.4.4 Mũi khoan tâm – Center Sport drill 22 2.4.5 Mũi khoan ruột gà – Twist drill 23 2.4.6 Mũi taro – Tap 23 2.4 Dụng cụ cắt gọt máy tiện CNC 24 2.4.1 Dao tiện mặt / bậc 24 2.4.2 Dao tiện cắt rãnh Groove 24 2.4.3 Dao tiện tinh lỗ - Bore: 25 2.4.4 Dao cắt ren 26 2.4.5 Cắt đứt 26 2.5 2.5.1 Các bước thực gia công máy CNC 27 Nghiên cứu công nghệ gia công chi tiết 27 Giáo trình Cơng nghệ CNC 2.5.2 Thiết kế quỹ đạo cắt cho bước công nghệ 27 2.5.3 Lập chương trình điều khiển NC 27 2.5.4 Kiểm tra chương trình điều khiển NC 28 2.5.5 Điều chỉnh máy CNC 28 2.5.6 Gia công chi tiết máy CNC 28 Chương 3: LẬP TRÌNH CNC CĂN BẢN 29 3.1 Cấu trúc chương trình NC 29 3.1.1 Cấu trúc 29 3.1.2 Bảng mã G M 31 3.2 Lập trình với địa G 33 3.2.1 Lệnh chọn chuẩn chi tiết gia công G54  G59 33 3.2.2 Lệnh mặt phẳng gia công G17/G18/G19 33 3.2.3 Lệnh đơn vị gia công G20/G21 34 3.2.4 Lệnh chuẩn máy tự động G28 34 3.2.5 Lệnh công nghệ F, S, T 35 3.2.6 Lệnh hiệu chỉnh chiều dài dao 36 3.2.7 Lệnh di chuyển dao 38 3.2.8 Lệnh bù trừ bán kính dao 41 3.3 Lệnh chương trình 43 3.4 Bài tập áp dụng: 47 Chương 4: CHU TRÌNH PHAY CNC 54 4.1 Chu trình khoan lỗ 54 4.1.1 Chu trình khoan lỗ G81 57 4.1.2 Chu kỳ khoan lỗ tâm G82 58 4.1.3 Chu trình khoan lỗ sâu G83 59 4.2 Chu trình taro ren 60 4.3 Các chu trình tạo lỗ 61 4.4 Xóa chu trình 63 4.5 Bài tập áp dụng 63 Chương 5: CHU TRÌNH TIỆN CNC 66 5.1 Chu trình tiện thơ 66 5.2 Chu trình tiện tinh 71 5.3 Chu trình tiện rãnh 71 Giáo trình Cơng nghệ CNC 5.4 Chu trình tiện ren 73 Chương 6: BÀI TẬP NÂNG CAO 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 E Giáo trình Cơng nghệ CNC A DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT - NC (Numberical Control): Điều khiển số - CAD (Computer Aided Design): Thiết kế với hỗ trợ máy tính - CAM (Computer Aided Manufacturing): Chế tạo với hỗ trợ máy tính - CNC (Computer Numberical Control): Điều khiển số máy tính B DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng 1: Các điểm chuẩn máy CNC 20 Bảng 1: Mã lệnh thực chức chuẩn bị 32 Bảng 2: Mã lệnh thực chức phụ 33 Bảng 3: Bảng tra vận tốc cắt lượng ăn dao 36 C DANH MỤC HÌNH Hình 1: Hệ tọa độ Descarters mặt phẳng X/Y 13 Hình 2: Hệ tọa độ Descarters máy tiện 14 Hình 3: Hệ tọa độ Descarters máy phay 14 Hình 4: Hệ tọa độ cực với  có giá trị dương âm 15 Hình Hệ trục tọa độ máy CNC 18 Hình 6: Chiều chuyển động máy CNC 18 Hình 7: Hệ trục tọa độ máy Phay – Tiện CNC 19 Hình 8: Điểm chuẩn điểm tham chiếu máy tiện 20 Hình 9: Điểm chuẩn điểm tham chiếu máy phay 20 Hình 10: Các loại dao phay ngón 21 Hình 11: Dao phay khỏa mặt có mảnh hợp kim 21 Hình 12: Dao phay bo góc 22 Hình 13: Các loại dao khoan tâm 22 Hình 14: Mũi khoan ruột gà 23 Hình 15: Mũi Taro 23 Hình 16: Dao tiện mặt bậc 24 Hình 17: Dao tiện cắt rãnh 25 Hình 18: Dao tiện lỗ 25 Hình 19: Dao tiện ren 26 Hình 20: Dao tiện cắt đứt 27 Hình 1: Mặt phẳng gia cơng ứng với máy tiện máy phay 34 Hình 2: Mơ tả cách dịch dao dùng lệnh G28 theo trục Z 34 Hình 3: Mơ tả hiệu chỉnh chiều dài dao G43 G44 37 Hình 4: Nội suy đường thẳng với G01 38 Hình 5: Nội suy cung tròn với G02 G03 39 Hình 6: Mô đường chạy dao 41 Hình 7: Hiệu chỉnh bán kính dao 42 Giáo trình Cơng nghệ CNC Hình 1: Các bước thực gia công lỗ 55 Hình 2: Các mặt phẳng an tồn 56 Hình 3: Cách lùi dao đến mặt phẳng an toàn 56 Hình 4: Chu trình khoan lỗ G81 57 Hình 5: Chu trình khoan lỗ G82 58 Hình 6: Chu trình khoan lỗ G83 59 Hình 7: Chu trình taro G84 60 Hình 8: Các chu trình tạo lỗ 61 Hình 1: Chu trình tiện thơ theo trục Z 66 Hình 2: Chu trình tiện thơ theo trục X 69 Hình 3: Chu trình tiện rãnh 71 Hình 4: Chu trình tiện ren thường 73 Hình 5: Chu trình tiện ren côn 73 Giáo trình Cơng nghệ CNC GIÁO TRÌNH HỌC PHẦN Tên học phần: CƠNG NGHỆ CNC Mã học phần: CNC102300 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị học phần: - Vị trí: Cơng nghệ CNC môn học chuyên ngành bắt buộc, học vào học kỳ năm thứ khóa 17 - Tính chất: Đây mơn học sinh viên nâng cao kỹ nghề - Ý nghĩa vai trị học phần: Cơng nghệ CNC mơn học quan trọng, đóng vai trị định để học môn Thực hành CNC Mục tiêu học phần: - Về kiến thức:  Trình bày khái niệm tổng quan CAD/CAM- CNC khái niệm máy cơng cụ điều khiển chương trình số  Trình bày khái niệm Tiện – Phay CNC  Trình bày cấu trúc, chức chương trình NC đơn giản  Trình bày chức năng, cấu trúc câu lệnh NC thông dụng - Về kỹ năng:  Lập trình chương trình gia cơng biên dạng ngồi trong, chu trình khoan, tarơ máy phay  Lập trình chương trình gia cơng tiện thô, tiện tinh, tiện ren, cắt rãnh, tiện mặt đầu máy tiện - Về lực tự chủ trách nhiệm:  Có ý thức chuyên cần việc tham dự lớp, việc tự học, tự nghiên cứu Giáo trình Cơng nghệ CNC D NỘI DUNG CỦA HỌC PHẦN Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM – CNC MỤC TIÊU: Sau học xong chương sinh viên có khả  Trình bày khái niệm CAD/CAM – CNC  Hiểu lịch sử phát triển CAD/CAM – CNC  Hiểu ưu nhược điểm máy CNC 1.1 Khái niệm CAD/CAM – CNC - CAD (Computer Aided Design): Thiết kế với hỗ trợ máy vi tính Kết CAD vẽ xác định, biểu diễn nhiều hình chiếu khác chi tiết khí với đặc trưng hình học chức - CAM (Computer Aided Manufacturing): Chế tạo với hỗ trợ máy vi tính Kết CAM chi tiết khí Trong CAM khơng truyền đạt biểu diễn thực thể mà thực cách cụ thể công việc Việc chế tạo bao gồm vấn đề liên quan đến vật thể; cắt gọt vật liệu, công suất trang thiết bị; điều kiện sản xuất khác có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hóa đồ gá dụng cụ cắt nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chi tiết khí - CNC (Computer Numerical Control): Điều khiển số máy tính CNC hệ thống NC sử dụng máy tính thiết lập trực tiếp hệ điều khiển máy điều khiển thị lưu trữ nhớ máy tính để thực phần toàn chức điều khiển số 1.2 Lịch sử phát triển CAD/CAM - CNC  Lịch sử phát triển CAD/CAM - Lúc đầu CAD/CAM hai ngành phát triển tách biệt nhau, độc lập với khoảng 30 năm Hiện chúng tích hợp thành hệ, thiết kế lựa chọn phương án tối ưu q trình sản xuất giám sát điều khiển từ khâu đầu đến khâu cuối - Phần mềm CAD SKETCHPAD xuất vào năm 1962 viết Ivan Sutherland thuộc trường kỹ thuật Massachusetts (MIT – Massachusetts Institute of Technology) Hiện giới có hàng ngàn phần mềm CAD phần mềm thiết kế tiếng AutoCAD AutoCAD phiên (Release 1) công bố tháng 12 – 1982 Cho đến năm 1997 có phiên thứ 14 (Release 14) Từ năm 2000 đến nay, gần năm có đời phiên - Cũng hệ CAD, hệ CAM phát triển ứng dụng MIT cho máy gia công điều khiển số CNC (Computer Numerical Control) máy vi tính vào đầu năm 70 - Hệ tích hợp CAD/CAM đời vào năm 70 80 - Hệ tích hợp CAD/CAM có Việt Nam CIMATRON, MasterCAM, Creo Parametric, DELCAM, AnphaCAM, VISI 10 Giáo trình Cơng nghệ CNC 5.2 Chu trình tiện tinh - Chu trình tiện tinh sử dụng sau chu trình tiện thô với cấu trúc sau - G70 P…Q… - Trong đó: P số thứ tự câu lệnh bắt đầu mô tả đường biên dạng cần tiện Q số thứ tự câu lệnh kết thúc mô tả đường biên dạng cần tiện Lưu ý: P, Q sử dụng lại câu lệnh chu trình tiện thơ 5.3 Chu trình tiện rãnh Hình 3: Chu trình tiện rãnh - Chức năng: Chu trình thực việc cắt thơ theo trục X theo lắt cắt khai báo trước - Cấu trúc: G75 R1 G75 X W P Q R2 F - Trong đó: A: Điểm đầu rãnh K: Điểm cuối rãnh R1 (mm): Khoảng lùi dao để thoát phoi X, W: Tọa độ điểm K đáy rãnh P (m): Chiều sâu lần cắt theo trục X Q (m): Khoảng dịch dao theo trục Z (luôn nhỏ bề rộng dao) R2 (mm): Khoảng dịch dao sau lần cắt F: Tốc độ cắt 71 Giáo trình Cơng nghệ CNC Ví dụ: % N10 T0202 N20 G92 S500 M42 N30 G97 S400 M03 N40 G00 X110 Z0 M08 N50 G01 Z-22 F0.5 N60 G75 R1 N70 G75 X90 Z-60 P2000 Q3000 R0 F0.1 N80 G00 X120 Z100 N90 M30 % 72 ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… Giáo trình Cơng nghệ CNC 5.4 Chu trình tiện ren Hình 4: Chu trình tiện ren thường - Chức năng: Chu trình thực việc cắt ren - Cấu trúc: G76 A D F I K U W X Z - Trong đó: A: Góc mũi dao (ren hệ mét A60) D: Chiều sâu lát cắt F: Bước ren I: Độ chênh lệch bán kính ren (độ cơn) K: Chiều cao ren (tính theo bán kính) F: Tốc độ cắt X: Chiều sâu cắt ren tối đa Z: Chiều dài đoạn ren Hình 5: Chu trình tiện ren 73 Giáo trình Cơng nghệ CNC Ví dụ: % O0119; G18 G20 G40 G80 G99 G54; T404; G50 S2000; G97 S1200 M03; G00 X1.2 Z0.3 M08 ; G76 X0.913 Z-0.85 K0.042 D0.0115 F0.0714; G00 X1.5 Z0.5; … M30 ; % 74 ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… Giáo trình Cơng nghệ CNC 5.5 Bài tập áp dụng: Bài tập 1: Lập trình gia cơng cho chi tiết sau 75 Giáo trình Cơng nghệ CNC Bài tập 2: Lập trình gia cơng cho chi tiết sau 76 Giáo trình Cơng nghệ CNC Bài tập 3: Lập trình gia cơng cho chi tiết sau 77 Giáo trình Cơng nghệ CNC Bài tập 4: Lập trình gia công cho chi tiết sau 78 Giáo trình Cơng nghệ CNC Bài tập 5: Lập trình gia cơng cho chi tiết sau 79 Giáo trình Cơng nghệ CNC Chương 6: BÀI TẬP NÂNG CAO Bài tập phay 1: Lập chương trình NC để gia công chi tiết sau Bài tập phay 2: Lập chương trình NC để gia cơng chi tiết sau 80 Giáo trình Cơng nghệ CNC Bài tập phay 3: Lập chương trình NC để gia cơng chi tiết sau Bài tập phay 4: Lập chương trình NC để gia cơng chi tiết sau 81 Giáo trình Cơng nghệ CNC Bài tập phay 5: Lập chương trình NC để gia công chi tiết sau Bài tập phay 6: Lập chương trình NC để gia cơng chi tiết sau 82 Giáo trình Cơng nghệ CNC Bài tập tiện 1: Lập chương trình NC để gia cơng chi tiết sau Bài tập tiện 2: Lập chương trình NC để gia cơng chi tiết sau 83 Giáo trình Cơng nghệ CNC Bài tập tiện 3: Lập chương trình NC để gia cơng chi tiết sau Bài tập tiện 4: Lập chương trình NC để gia cơng chi tiết sau 84 Giáo trình Cơng nghệ CNC E TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nhiều tác giả Lê Tùng Hiếu nhóm dịch (2015), Chuyên ngành khí, NXB TRẺ [2] Trần Thế San – TS Nguyễn Ngọc Phương (2006), Sổ tay lập trình CNC, NXB Đà Nẵng [3] Nguyễn Ngọc Đào (2004), Giáo trình CAD/CAM – CNC bản, NXB Đại học Sư phạm kỹ thuật [4] Autodesk (2014), Fundamentals of CNC Machining [5] https://diy.haascnc.com [6] http://helmancnc.com 85 ... học, giáo trình Cơng nghệ CNC mang đến cho bạn đọc kiến thức lập trình CNC chu trình gia công máy Phay Tiện CNC hãng HASS Quá trình biên soạn giáo trình nhận đóng góp ý kiến chân thành giáo viên... bước thực gia công máy CNC 27 Nghiên cứu công nghệ gia công chi tiết 27 Giáo trình Cơng nghệ CNC 2.5.2 Thiết kế quỹ đạo cắt cho bước công nghệ 27 2.5.3 Lập chương trình điều... giản 12 Giáo trình Cơng nghệ CNC Chương 2: CƠ SỞ LẬP TRÌNH CNC MỤC TIÊU: Sau học xong chương sinh viên có khả  Trình bày hệ trục tọa độ, điểm chuẩn dụng cụ cắt máy CNC  Trình bày bước gia công