Giáo trình tiện phay cnc (nghề cắt gọt kim loại cao đẳng) trường cao đẳng nghề đồng tháp

TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP KHOA CƠ KHÍ – XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: TIỆN PHAY CNC NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:……, ngày……, tháng……, năm 2017 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp năm 2017 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 Giới thiệu xuất xứ giáo trình, quy trình biên soạn, mối quan hệ giáo trình với chương trình đào tạo cấu trúc chung giáo trình Lời cảm ơn quan liên quan, đơn vị cá nhân tham gia Ngày ……… tháng ……….năm 2017 Tham gia biên soạn Chủ biên 2……… 3……… MỤC LỤC Lời giới thiệu PHẦN 1: TIỆN CNC Bài 1: Giới thiệu chung máy tiện CNC Bài 2: Lập trình tiện CNC 19 Cài đặt thông số cho phần mềm điều khiển tiện CNC 19 Cấu trúc chương trình tiện CNC 21 Lệnh, câu lệnh tiện CNC 22 Chế độ cắt tiện CNC 27 Giới thiệu lệnh hổ trợ tiện CNC 28 Giới thiệu lệnh cắt gọt tiện CNC 33 Giới thiệu lệnh chu trình tiện CNC 35 Mô chương trình 40 Xuất, nhập chương trình NC 40 Bài 3: Vận hành máy tiện CNC 41 Kiểm tra máy 41 Mở máy - tắt máy 43 Thao tác di chuyển máy chuẩn máy 44 Thao tác cho trục quay 44 Thao tác di chuyển trục X, Z, C…ở chế độ điều khiển tay 44 Gá dao, gá phôi 45 Cài đặt thông số dao 45 Cài đặt thông số phôi 46 Nhập chương trình 46 10 Mơ phỏng, chạy thử máy tính 46 11 Vệ sinh công nghiệp 47 Bài 4: Gia công tiện CNC 48 Tiện mặt đầu 48 Tiện trụ ngắn, bậc, cong, ngồi, trụ dài 48 Tiện lỗ, lỗ bậc, cong, côn 49 Tiện rãnh, cắt đứt 49 Tiện ren 50 Tiện ren 50 Tiện ren côn 50 PHẦN 2: PHAY CNC 54 Bài 1: Giới thiệu chung máy phay CNC 54 Bài 2: Lập trình phay CNC 66 Cài đặt thông số cho phần mềm điều khiển phay CNC 67 Cấu trúc chương trình phay CNC 70 Lệnh, câu lệnh phay CNC 70 Chế độ cắt phay CNC 71 Giới thiệu lệnh hổ trợ phay CNC 73 Giới thiệu lệnh cắt gọt phay CNC 88 Giới thiệu lệnh chu trình phay CNC 109 Mơ chương trình 120 Xuất, nhập chương trình NC 120 Bài 3: Vận hành máy phay CNC 121 Kiểm tra máy 121 Mở máy – tắt máy 123 Thao tác di chuyển máy chuẩn máy 124 Thao tác cho trục quay 124 Thao tác di chuyển trục X, Y, Z, Q…ở chế độ điều khiển tay 124 Gá dao, gá phôi 125 Cài đặt thông số dao (theo phần mềm điều khiển máy) 126 Cài đặt thông số phôi (theo phần mềm điều khiển máy) 126 Nhập chương trình 126 10 Mơ phỏng, chạy thử máy tính 127 11 Vệ sinh công nghiệp 127 Bài 4: Gia công phay CNC 128 Phay mặt phẳng 128 Phay bậc, cong, cung 128 Phay theo biên dạng 129 Khoan lỗ 130 Tarô 132 Phay mặt 3D lập trình phần mềm CAD/CAM 133 Tài liệu tham khảo 134 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: TIỆN - PHAY CNC Mã mô đun: MĐ 32 Thời gian thực mô đun: 120 giờ, (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành/ thực tập/thí nghiệm/ tập/thảo luận: 82 giờ; Kiểm tra: giờ; Thời gian thi: giờ, hình thức:Thực hành.) I Vị trí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Trước học mơ đun sinh viên phải hồn thành:MH09,MH10, MH11,MH12,MH13,MH14,MH15,MH16,MH17,MH18 - Tính chất: Là mô-đun chuyên môn nghề thuộc mô đun đào tạo nghề II Mục tiêu mô đun: + Kiến thức: Lập chương trình tiện phay CNC phần mềm điều khiển FANUC So sánh điểm giống khác máy tiện ,phay vạn máy tiện , phay CNC Khai báo thiết lập xác thông số máy tiện - phay CNC , chọn chế độ cắt gia công hợp lý , khai báo vị trí phơi , dao + Kỹ năng: Vận hành máy tiện CNC để tiện trụ trơn ngắn, trụ bậc, tiện mặt đầu, tiện côn, cắt rãnh, cắt đứt, khoan lỗ, tiện lỗ, khoét lỗ, tiện trụ dài, tiện ren qui trình qui phạm, đạt cấp xác yêu cầu kỹ thuật, thời gian qui định, đảm bảo an toàn cho người máy Vận hành máy phay CNC để phay mặt phẳng, bậc, rãnh, profile, khoan lỗ, khoét lỗ, tarô qui trình qui phạm, đạt cấp xác , đạt yêu cầu kỹ thuật, thời gian qui định, đảm bảo an toàn cho người máy.Sửa bổ sung lệnh cho phù hợp với phần mềm điều khiển từ chương NC xuất phần mềm CAD/CAM Giải thích dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục tiện-phay máy CNC Hiểu cấu trúc chương trình , sửa bổ sung lệnh cho phù hợp với phần mềm điều khiển từ chương NC xuất phần mềm CAD/CAM + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập III Nội dung mô đun: PHẦN 1: TIỆN CNC Bài 1: GIỚI THIỆU CHUNG MÁY TIỆN CNC Lịch sử phát triển Ý tưởng phát triển điều khiển số (Numerical control = NC) cho máy cơng cụ hình thành vào năm 1950 Viện cơng nghệ Massachusetts Mỹ Vì nhiệm vụ không lực Hoa Kỳ cần chế tạo chi tiết quan trọng máy bay lớn từ vật liệu đồng dùng đinh tán hay hàn vật liệu lại với Khi gia công chi tiết lớn có biên dạng phức tạp với kỹ thuật thơng thường, thời gian gia cơng lớn chi phí sản xuất cao Do sau thời gian nghiên cứu, biên dạng gia công chi tiết lớn dễ dàng thay chức toán học người ta định chế tạo điều khiển để điều khiển máy phay dựa sở Sự phát triển kỹ thuật CIM Về mặt kỹ thuật để thực ý tưởng yêu cầu điều khiển, biên dịch đại lượng đầu vào mô tả dạng nhị phân dạng số cho hành trình chuyển động chức vận hành máy, theo máy phay hiểu sử lý tín hiệu Đây nguyên tắc ứng dụng điều khiển số cho máy cơng cụ Với phát triển nhanh chóng xử lý tín hiệu điện tử tạo điều kiện cho ý tưởng trở thành thực Máy điều khiển số máy phay đứng Các trục bước tiến làm dịch chuyển bàn máy máy phay thực motor riêng biệt Các thông tin hành trình chức máy cần thiết cho trình gia cơng ghi lại băng đục lỗ dạng chuỗi lệnh mã hóa dạng chữ số, gọi chương trình NC Máy công cụ điều khiển số rõ đặc điểm máy NC phát triển sau này: - Tồn chương trình gia cơng ghi lại băng đục lỗ - Máy tính điều khiển việc xử lý thơng tin hành trình chức máy - Truyền động riêng biệt cho trục bước tiến trục để điều khiển chuyển động dao bàn máy - Hệ thống đo kiểm để phản hồi vị trí dụng cụ cắt cho hệ điều khiển máy tính Giữa năm 50, hầu hết nhà sản xuất máy công cụ bắt đầu sản xuất phát triển máy phay điều khiển số sau máy tiện NC Sự phát triển nhanh chóng linh kiện vi điện tử vi xử lý máy vi tính tạo điều kiện cho hệ điều khiển NC phát triển thành hệ điều khiển CNC (Computerized numerical control = CNC) vào đầu năm 70 Với đóng góp vi xử lý tốc độ cao ngày gia tăng, tạo điều kiện mở rộng khả hoạt động máy công cụ điều khiển số Các vi xử lý thời hệ điều khiển CNC máy cơng cụ điều khiển chương trình lơ-gic (PLC), nâng cao hiệu chương trình NC độ xác gia cơng, tốc độ dụng cụ cắt công suất cắt Hệ điều khiển CNC đại có nhiều chức khác, có khả lập trình tiếp để gia cơng chi tiết có dạng hình học phức tạp mà khơng phải tính tốn thơng qua hỗ trợ cơng cụ tốn học Sự phát triển khơng ngừng máy cơng cụ CNC diễn hợp tác nhà sản xuất linh kiện vi điện tử, điều khiển CNC, máy cơng cụ dụng cụ cắt Ngồi người sử dụng tạo điều kiện cho nhịp độ phát triển nhanh chóng này, ln địi hỏi cao yêu cầu giải pháp tốt Các trung tâm gia công CNC, hệ thống sản xuất linh hoạt (FFS) nhà máy sản xuất tự động cao (CIM) đánh dấu bước phát triển quan trọng máy công cụ điều khiển chương trình số Các địi hỏi từ phía nhà sử dụng: - Cổng giao tiếp với khả công suất lớn để truyền tải nhanh dung lượng lớn liệu - Các trung tâm gia cơng đồng với độ xác cao Ví dụ: máy tiện từ 7-32 trục NC, nhiều trục gia công dụng cụ phay linh hoạt cắt máy tiện - Gia công với tốc độ cao trường hợp tiện, phay khoan với độ xác cao cho quỹ đạo động - Giảm thiểu cơng việc lập trình cho nhiệm vụ gia cơng - Hệ thống lập trình NC đơn giản hiệu cao với mô động-tương hỗ cho q trình gia cơng - Phân tích lỗi với hỗ trợ đồ họa máy công cụ CNC hệ thống sản xuất chung Cấu tạo chung máy tiện CNC: Bàn dao Mâm cặp (Chuck) Ụ động (Tailstock) Bàn điều khển (Control Thân máy Cấu tạo chung máy tiện CNC Các phận máy tiện CNC a Bàn dao: Bàn dao gắn với hai động Secvor để tạo chuyển động độc lập theo hai phương X Z b Mâm cặp: 10 Mâm cặp gắn với trục để tạo chuyển động quay dùng để kẹp chặt chi tiết gia công Việc kẹp chặt chi tiết điều khiển thuỷ lực, ta đạp vào bàn điều khiển thuỷ lực để kẹp chặt nhả chi tiết c Ụ động: Ụ động dùng để định tâm chi tiết, điều khiển thuỷ lực, nút điều khiển gắn bàn thao tác d Bàn điều khiển: Bàn điều khiển dùng để nhập, hiệu chỉnh chạy chương trình e Trục điều khiển chạy dao: Bộ vítme bi có khả biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ma sát khơng có khe hở truyền dẫn với tốc độ cao Motor truyền động cho bàn máy qua truyền vít me đai ốc bi Kết cấu truyền trục vít đai ốc bi f Hệ thống đo chuyển động - Đo trực tiếp: Khi đo trực tiếp, thước đo gắn bàn xa dao hay bàn máy, độ khơng xác trục khớp nối truyền động khơng ảnh hưởng đến giá trị đo Các giá trị đo nhận biết cảm biến quang học có chia 11 vạch thang đo Cảm biến đo biến đổi giá trị đo xác định sang tín hiệu điện chuyển chúng cho hệ điều khiển Đo vị trí trực tiếp - Đo gián tiếp: Khi đo vị trí gián tiếp, hành trình di chuyển chuyển thành số vịng quay trục vít bi có gắn đĩa xung dùng làm thước đo Bộ phát xung ghi nhận số vòng quay đĩa xung chuyển đến cho điều khiển Dựa số xung đĩa quay, điều khiển tính tốn xác khoảng dịch chuyển vị trí Đo vị trí gián tiếp - Đo vị trí tuyệt đối: Đo vị trí tuyệt đối Khi đo vị trí tuyệt đối, thang đo mã hóa hiển thị vị trí trực tiếp bàn máy liên quan tới điểm định hướng cố định máy Điểm điểm “0” máy, xác định nhà chế tạo máy Phương pháp 12 giả định trước vùng đọc lớn vùng gia công mã hóa thước đo hệ nhị phân - Đo vị trí tƣơng đối: Đo vị trí tương đối Khi đo vị trí tương đối, thước đo bao gồm vạch sáng tối song song Chuyển động bàn máy từ vị trí tới vị trí xác định cảm biến đếm số vạch sáng tối tính tốn vị trí tức thời bàn máy dựa vào khác biệt tới vị trí bàn máy trước g Cơ cấu kẹp phơi: Trên máy CNC dùng đồ gá để định vị kẹp chặt chi tiết Đồ gá phải thiết kế để kẹp chặt chi tiết xác, vững cho phép gia cơng từ nhiều phía, kẹp nhiều chi tiết Trong máy tiện, dùng mâm cặp khác điều khiển để kẹp chặt chi tiết Các mâm cặp thiết kế cho phép ghép với truyền thủy lực hay khí nén Lực kẹp điều chỉnh cho phù hợp với trọng lượng kích thước, vật liệu điều kiện gia công Mâm cặp với đĩa xoắn ốc Kẹp rút có khả kẹp chi tiết có dạng trụ cách xác nhanh chóng, sử dụng gia cơng loạt lớn 13 Kẹp rút Kẹp hai mũi chống tâm ứng dụng cho chi tiết dài Chi tiết gia công phải khoan mặt khoan tâm hai mặt Mũi tâm h Thiết bị gá thay dao Máy công cụ CNC trang bị với thiết bị điều khiển để thay dao tự động Tùy thuộc vào dạng cấu trúc phạm vi ứng dụng, thiết bị thay dao đồng thời chứa nhiều dao khác lắp đặt dao vào vị trí cơng tác theo chương trình NC Thường có loại sau: Đầu rơvolve chứa dao 14 Hệ thống gá dao máy tiện CNC Đặt tính kỹ thuật máy CNC - Cấu trúc: Máy công cụ CNC thiết kế giống máy công cụ thông thường Sự khác phận liên quan đến tiến trình gia công máy công cụ CNC điều khiển máy tính Các hướng dịch chuyển phận máy công cụ điều khiển CNC xác định hệ trục tọa độ, hệ trục tọa độ liên quan đến chi tiết gia công thể trục bước tiến, chúng nằm song song với dịch chuyển - thẳng máy Những chuyển động cần thiết cho tiến trình gia cơng phận máy (bàn máy, đầu revolver phận khác) tính tốn, điều khiển kiểm tra máy tính Với mục đích này, chuyển 15 động phận máy có hệ thống đo riêng để tính tốn, kiểm tra vị trí tương ứng phản hồi thông tin hệ điều khiển - Chức năng: Bảng so sánh chức máy công cụ thông thường, máy công cụ NC máy công cụ CNC  Ƣu điểm máy tiện CNC -Tăng suất gia cơng -Chất lượng gia cơng ổn định, phế phẩm -Tăng độ xác kích thước gia cơng nhờ độ xác cao máy CNC (1/1000mmm) 16 -Rút ngắn thời gian gia công thông qua việc tổ chức sản xuất trùng lắp công việc -Hệ số sử dụng máy lợi nhuận cao -Tăng tính linh hoạt nhờ hệ thống gia công gia công hợp lý cho loạt nhỏ gia công đơn với độ phức tạp cao Máy công cụ thông Máy công cụ NC thường Máy công cụ CNC Nhập liệu: Nhập liệu: Nhập liệu: Thợ có tay nghề điều chỉnh máy tay theo vẽ Kẹp chặt phơi thơ chỉnh dụng cụ Chương trình NC truyền đến cho điều khiển NC từ băng đục lỗ Chương trình NC đưa vào máy CNC từ bàn phím, đĩa từ cổng giao tiếp (seriell, Bus) Nhiều chương trình NC chứa nhớ máy đĩa cứng Điều khiển: Điều khiển: Điều khiển: Thợ thiết lập giá trị thông số công nghệ (số vòng quay, lượng chạy dao, ) điều khiển việc gia công thông qua tay quay Bộ điều khiển NC xử lý thông tin đường dịch chuyển dao chức máy chương trình NC đưa tín hiệu điều khiển tương ứng tới phận máy Máy vi tính điều khiển CNC phần mềm tương ứng thực tất chức điều khiển máy CNC Bộ nhớ máy lưu trữ chương trình chương trình con, liệu máy, kích thước dụng cụ Thơng thường phần mềm phân tích lỗi tích hợp hệ điều khiển CNC Kiểm tra: Kiểm tra: Kiểm tra: Thợ gia công đo kiểm tra kích thước tay, cần thiết lập lại tiến trình gia cơng Máy NC đảm nhận gia cơng đạt kích thước chi tiết phản hồi thường xuyên hệ thống đo motor servo Máy CNC đảm nhận gia cơng đạt kích thước chi tiết phản hồi liên tục hệ thống đo motor servo điều chỉnh số vịng quay Nhờ có cảm biến đo 17 tích hợp mà việc kiểm tra kích thước đạt suốt q trình gia cơng Song song với việc gia cơng, làm việc điều khiển CNC, ví dụ thử tối ưu hóa chương trình NC Lắp đặt bảo quản, bảo dƣỡng máy tiện CNC Khi điều chỉnh vận hành máy CNC cần đặc biệt quan tâm vấn đề: - Thông thường, cho phép điều chỉnh máy ngưng Ngoại trừ trường hợp điều chỉnh cần phải mở máy, trường hợp rà chi tiết gia công - Người vận hành không nên vào vùng có chuyển động quay vùng làm việc máy, vùng máy thực chuyển động quay đầu rơvolve hay chuyển động tịnh tiến bàn máy - Phải tuân theo dẫn an toàn nhà sản xuất máy - Dừng trục hồn tồn trước thay đổi dao, hiệu chỉnh phôi, đồ gá - Tắt nguồn trước hiệu chỉnh hay thay đổi chi tiết máy - Không khởi động máy dao chạm phôi - Đảm bảo vùng làm việc có ánh sáng - Khơng sử dụng máy mơi trường dễ cháy nổ - Để kéo dài tuổi thọ đảm bảo độ xác máy, q trình vận hành cần ý đến thơng số đầu vào như: + Điện áp + Cường độ dịng điện + Có biện pháp khắc phục tình trạng thông số lưới điện dao động phạm vi cho phép máy + Kiểm tra phận bôi trơn cho phận truyền động cổ trục chính, hệ vít me đai ốc + Tuân thủ quy trình bơi trơn cho ổ lăn, thường xun kiểm tra lượng dầu bình dầu bơi trơn + Thực chế độ bảo dưỡng định kỳ phương pháp nhằm nâng cao tuổi thọ máy Thơng qua việc bảo dưỡng định kỳ, phát phận, chi tiết hư hỏng máy để xử lý kịp thời, tránh tình trạng chi tiết hỏng làm ảnh hưởng đến phận, chi tiết khác 18 + Mặt khác, phải khống chế chế độ cắt giới hạn cho phép, không nên nhằm tăng suất vài ca làm việc, mà nâng cao tốc độ cắt hặc chiều sâu cắt dẫn tới tượng tải cấu truyền động, làm giảm tuổi thọ máy - Đối với hệ máy CNC, điều cần lưu ý nói trên, q trình sử dụng máy cần ý thêm đến số yếu tố khác làm ảnh hưởng đến tuổi thọ, độ xác gia cơng máy Tồn hệ điều khiển loại máy mạch điện tử, yếu tố thời tiết, khí hậu nhiệt độ, độ ẩm ảnh hưởng lớn đến độ bền linh kiện Các linh kiện điện tử có dải tham số làm việc liên quan đến nhiệt độ, độ ẩm, nên vượt qua giới hạn này, điều khiển không làm việc xác Vì vậy, cần có biện pháp khống chế tham số như: + Trang bị thêm hệ thống quạt làm mát cho máy (không kể hệ thống làm mát có sẵn máy) + Trang bị hệ thống hút ẩm trường hợp độ ẩm khơng khí thường xun mức cao - Đã có nhiều trường hợp doanh nghiệp bố trí loại máy vào phân xưởng, phịng lớn trang thiết bị máy điều hồ làm mát cho hệ thống - Bụi bẩn tác nhân làm giảm tuổi thọ ảnh hưởng đến độ xác gia cơng máy Các hạt bụi bám vào bề mặt mạch điện tử gặp khơng khí ẩm nối thơng linh kiện, dẫn đến làm hỏng khối điều khiển Khi hạt bụi bám vào bề mặt hệ thống đo quang học, làm sai giá trị phép đo, nên tủ điều khiển phải lắp túi lọc bụi cửa thoáng cửa thơng gió Có chế độ định kỳ vệ sinh túi lọc bụi này, nhằm làm tăng khả lưu thơng khơng khí tủ điều khiển - Yếu tố rung động từ máy xung quanh làm ảnh hưởng đến độ xác gia cơng chi tiết, mà ảnh hưởng đến độ bền linh kiện phận điều khiển Chính vậy, lắp đặt máy cần chọn địa điểm cách xa máy đột đập, máy búa nhằm giảm thiểu độ rung động ảnh hưởng đến máy - Bên cạnh yếu tố kể trên, yếu tố nhiễu từ trường yếu tố bên gây nên ảnh hưởng lớn đến độ xác gia công - Khi thay thế, sửa chữa cần đảm bảo nguyên tắc thay chủng loại linh kiện, cáp dẫn chống nhiễu Các điểm nối đất cần để ý lắp đặt theo yêu cầu 19 Câu hỏi ơn tập Trình bày cấu tạo chung cúa máy tiện CNC ? Nêu phân máy tiện CNC ? Trình bày cách lắp đặt bảo dưỡng máy tiện CNC ? Bài 2: LẬP TRÌNH TIỆN CNC Cài đặt thông số cho phần mềm điều khiển tiện CNC Trong máy tiện CNC, trục công tác (trục mang chi tiết) xác định trục Z (trùng với trục quay) Chiều dương trục Z xác định chiều chuyển động dụng cụ cắt rời xa khỏi chi tiết gia công Trục X đặt vuông góc với trục Z Tuy nhiên, chiều trục X phụ thuộc vào dụng cụ cắt đặt phía trước hay phía sau tâm quay Ngồi cón có trục quay, trục C trục điều khiển 20 ... câu lệnh tiện CNC 22 Chế độ cắt tiện CNC 27 Giới thiệu lệnh hổ trợ tiện CNC 28 Giới thiệu lệnh cắt gọt tiện CNC 33 Giới thiệu lệnh chu trình tiện CNC ... 70 Chế độ cắt phay CNC 71 Giới thiệu lệnh hổ trợ phay CNC 73 Giới thiệu lệnh cắt gọt phay CNC 88 Giới thiệu lệnh chu trình phay CNC 109 Mơ chương trình ... tập Trình bày cấu tạo chung cúa máy tiện CNC ? Nêu phân máy tiện CNC ? Trình bày cách lắp đặt bảo dưỡng máy tiện CNC ? Bài 2: LẬP TRÌNH TIỆN CNC Cài đặt thơng số cho phần mềm điều khiển tiện CNC