Giáo trình Tiện CNC cơ bản (Nghề: Cắt gọt kim loại - Trung cấp) - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LƢU HUY HẠNH (Chủ biên) PHẠM VĂN TÂM – TẠ THỊ HƢƠNG GIÁO TRÌNH TIỆN CNC CƠ BẢN Nghề: Cắt gọt kim loại Trình độ: Trung cấp (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2018 LỜI GIỚI THIỆU Ngày máy tiện CNC trang bị phổ biến từ công ty, nhà máy lớn đến sở khí nhỏ Với máy tiện CNC việc lập trình tương đối đơn giản, trực tiếp viết chương trình gia cơng cho máy Đó ưu điểm lớn máy tiện CNC Để lập trình vận hành máy tiện CNC địi hỏi người phải có kinh nghiệm gia cơng có khả tốn học Giáo trình thích hợp cho người học lập trình người vận hành máy Nó cung cấp kiến thức lập trình tiện CNC ví dụ cụ thể Cuốn sách viết cho hệ điều khiển Fanuc0 Tuy nhiên khuôn khổ hạn chế mặt thời gian nên q trình biên soạn sách này, khơng tránh thiếu sót nên mong đóng góp ý kiến để giáo trình ngày hồn thiện Địa đóng góp khoa Cơ khí, Trường Cao Đẳng Nghề Việt Nam – Hàn Quốc, Đường Uy Nỗ – Đông Anh – Hà Nội Xin chân thành cảm ơn! Ngày … tháng … năm 2018 Nhóm biên soạn MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Bài 1: Giới thiệu chung máy tiện CNC 1.1 Quá trình phát triển máy tiện CNC 1.2 Cấu tạo chung máy tiện CNC 1.3 Các phận máy 12 1.4 Đặc tính kỹ thuật máy tiện CNC 18 1.5 Lắp đặt, bảo quản, bảo dưỡng máy tiện CNC 19 Bài 2: Lập trình tiện CNC 21 2.1 Cài đặt thông số cho phần mềm điều khiển tiện CNC 21 2.2 Cấu trúc chương trình tiện CNC 21 2.3 Lệnh, câu lệnh tiện CNC 22 2.4 Chế độ cắt tiện CNC 24 2.5 Giới thiệu lệnh hỗ trợ tiện CNC 27 2.6 Giới thiệu lệnh cắt gọt tiện CNC 28 2.7 Giới thiệu lệnh chu trình tiện CNC 54 2.8 Mơ chương trình 60 2.9 Xuất, nhập chương trình NC 60 Bài 3: Vận hành máy tiện CNC 61 3.1 Kiểm tra máy 61 3.2 Mở máy 61 3.3 Thao tác di chuyển máy chuẩn máy 61 3.4 Thao tác cho trục quay 62 3.5 Thao tác di chuyển trục X,Z , C…ở chế độ điều khiển tay 62 3.6 Gá dao, gá phôi 63 3.7 Cài đặt thông số dao 64 3.8 Cài đặt thông số phôi 64 3.9 Nhập chương trình 65 3.10 Mô phỏng, chạy thử 65 3.11 Tắt máy 65 3.12 Vệ sinh công nghiệp 66 Bài 4: Gia công tiện CNC 67 4.1 Tiện mặt đầu 67 4.2 Tiện trụ ngắn,bậc, cong, côn, ngoài, trụ dài 68 4.3 Tiện rãnh, cắt đứt 73 4.4 Tiện ren 79 4.5 Tiện ren côn 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 CHƢƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Tiện CNC Mã số mô đun: MĐ 28 Thời gian mô đun: 60 (LT: 10 giờ; TH: 46 giờ; KT: giờ) I Vị trí, tính chất mơ đun Vị trí: + Trước học mơ đun sinh viên phải hồn thành: MH07; MH08;MH09;MH10 ;MH11; MH12; MH15; MĐ17, MH19; MĐ22; MĐ23; MĐ37; MĐ25; MĐ29; MĐ30; MĐ31 + Đây mô đun học sinh sinh viên nâng cao kỹ nghề 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 CNC phần mềm điều khiển + So sánh điểm giống khác máy tiện vạn máy tiện CNC + Giải thích dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục tiện máy tiện CNC - Kỹ năng: + Cài đặt xác thông số phôi, dao + Vận hành thành thạo 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 8-6, độ nhám cấp 7-10, đạt yêu cầu kỹ thuật, thời gian qui định, đảm bảo an toàn cho người máy - Năng lực tự chủ trách nhiệm: +Sửa bổ sung lệnh cho phù hợp với phần mềm điều khiển từ chương NC xuất phần mềm CAD/CAM +Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập III Nội dung mô đun Nôi dung tổng quát phân phối thời gian Số TT Thời gian Tên mô đun Tổng Lý số thuyết Thực hành Kiểm tra* Giới thiệu chung máy tiện CNC 4 0 Lập trình tiện CNC 22 16 3 Vận hành máy tiện CNC Gia công tiện CNC 26 24 Cộng 60 10 46 Bài 1: Giới thiệu chung máy tiện CNC Mục tiêu: - Trình bày cấu tạo chung máy phận máy tiện CNC; - So sánh điểm giống khác máy tiện vạn máy tiện CNC; - Nêu đặc tính kỹ thuật máy CNC; - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, chủ động tích cực học tập Nội dung: 1.1 Quá trình phát triển máy tiện CNC Điều khiển số (Numerical Control) đời với mục đích điều khiển q trình cơng nghệ gia cơng cắt gọt máy công cụ Về thực chất, trình tự động điều khiển hoạt động máy (như máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu chi tiết gia công, kho quản lý phôi sản phẩm ) sở liệu cung cấp dạng mã số nhị nguyên bao gồm chữ số, số thập phân, chữ số ký tự đặc biệt tạo nên chương trình làm việc thiết bị hay hệ thống Trước đây, có q trình gia cơng cắt gọt điều khỉên theo chương trình kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình hệ thống thuỷ lực,cam điều khiển mạch logic Ngày nay, với việc ứng dụng thành tiến Khoa học – Công nghệ, lĩnh vực điều khiển số tin học cho phép nhà chế tạo máy nghiên cứu đưa vào máy công cụ hệ thống điều khiển cho phép thực trình gia cơng cách linh hoạt hơn, thích ứng với sản xuất đại mang lại hiệu kinh tế cao Về mặt khoa học: Trong điều kiện nay, nhờ tiến kỹ thuật cho phép giải tốn phức tạp với độ xác cao mà trước chưa đủ điều kiện phức tạp khiến ta phải bỏ qua số yếu tố dẫn đến kết gần Chính cho phép nhà chế tạo máy thiết kế chế tạo máy với cấu có hiệu suất cao, độ xác truyền động cao khả chuyển động tạo hình phức tạp xác Lịch sử phát triển NC bắt nguồn từ mục đích quân hàng không vũ trụ mà yêu cầu tiêu chất lượng máy bay, tên lửa, xe tăng cao nhất( Có độ xác độ tin cậy cao nhất, có độ bền tính hiệu sử dụng cao )Ngày nay, lịch sử phát triển NC trải qua q trình phát triển khơng ngừng với phát triển lĩnh vực vi xử lý từ bit, 8bit đạt đến 32 bit cho phép hệ sau cao hệ trước mạnh khả lưu trữ xử lý - Máy điều khiển số cổ điển chủ yếu dựa cơng trình người có tên John Parsons Từ năm 1940 Parsons sáng chế phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi liệu vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ Máy điều khiển để chuyển động theo tọa độ, nhờ tạo bề mặt cần thiết cánh máy bay - Năm 1948 J Parson giới thiệu hiểu biết cho khơng lực Hoa Kỳ Cơ quan sau tài trợ cho loạt đề tài nghiên cứu phịng thí nghiệm Servomechanism trường Đại học kỹ thuật Massachusetts (MIT) Cơng trình MIT phát triển mẫu máy phay NC cách điều khiển chuyển động đầu dao theo trụ tọa độ Mẫu máy NC đƣợc triển lãm vào năm 1952 Từ 1953 khả máy NC chứng minh - Một thời gian ngắn sau, nhà chế tạo máy bắt đầu chế tạo máy NC để bán, nhà công nghiệp, đặc biệt nhà chế tạo máy bay dùng máy NC để chế tạo chi tiết cần thiết cho họ - Hoa kỳ tiếp tục cố gắng phát triển NC cách tiếp tục tài trợ cho MIT nghiên cứu ngơn ngữ lập trình để điều khiển máy NC Kết qủa việc đời ngôn ngữ APT: Automatically Programmed Tools vào năm 1959 - Mục tiêu việc nghiên cứu APT đảm bảo phương tiện để người lập trình gia cơng nhập câu lệnh vào máy NC Mặc dù APT bị trích thứ ngơn ngữ qúa đồ sộ nhiều máy tính, cơng cụ yếu dùng rộng rãi công nghiệp ngày nhiều ngôn ngữ lập trình dựa APT Từ máy CNC riêng lẻ (CNC Machines – Tools) phát triển cao trung tâm gia công CNC ( CNC Engineering – Centre) có ổ chứa dao lên tới hàng trăm thực nhiều nguyên công đồng thời vị trí gá đặt Cùng với phát triển công nghệ truyền số liệu, mạng cục liên thông phát triển nhanh tạo điều kiện cho nhà công nghiệp ứng dụng để kết nối hoạt động nhiều máy CNC quản lý máy tính trung tâm DNC ( Directe Numerical Control) với mục đích khai thác cách có hiệu bố trí xếp công việc máy, tổ chức sản xuất quản lý chất lượng sản phẩm Hình 1.1: Mơ hình điều khiển DNC Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động chế tạo khí phát triển đạt đến trình độ cao phân xưởng tự động sản xuất linh hoạt tổ hợp CIM ( Computer Integrated Manufacturing) với việc trang bị thêm robot cấp phôi liệu vận chuyển, hệ thống đo lường quản lý chất lượng tiến tiến, kiểu nhà kho đại đưa vào áp dụng mang lại hiệu kinh tế đáng kể Hình 1.2: Mơ hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM 1.2 Cấu tạo chung máy tiện CNC Máy tiện NC có đặc điểm cấu tạo tương tự máy tiện thông thường Đối với tiện thông thường gia công cắt gọt chi tiết người điều khiển phải theo dõi vị trí dao cắt, thao tác kịp thời chế tạo chi tiết đạt yêu cầu kỹ thuật Độ xác, xuất phụ thuộc vào trình độ tay nghề người điều khiển Máy CNC hoạt động theo chương trình lập trình theo quy tắc chặt chẽ phù hợp với quy trình cơng nghệ soạn thảo cài đặt phần mềm máy Kết làm việc máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề người điều khiển Lúc người điều khiển máy chủ yếu đóng vai trò theo dõi kiểm tra chức hoạt động máy *Ƣu điểm máy điều khiển số so với điều khiển thƣờng: - So với máy công cụ điều khiển tay, kết làm việc máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề thục người điều khiển Người điều khiển máy chủ yếu đóng vai trị theo dõi kiểm tra chức hoạt động máy - So với máy điều khiển tự động theo chương trình cứng (dùng cam, cữ chặn, cơng tắc hành trình…), máy CNC có tính linh hoạt cao cơng việc lập trình, đặc biệt có trợ giúp máy tính, tiết kiệm thời gian chỉnh máy, đạt tính kinh tế cao với sản xuất loạt nhỏ Phương thức làm việc với hệ thống xử lý thông tin ―điện tử- số hoá‖cho phép nối ghép với hệ thống xử lý số phạm vi tồn xí nghiệp, tạo điều kiện mở rộng tự động hố tồn q trình sản xuất ứng dụng kỹ thuật quản lý đại thông qua mạng liên thơng cụ hay tồn cầu *Những nét đặc trƣng máy tiện (NC, CNC): - Tự động hố cao Máy CNC có suất cắt gọt cao giảm tối đa thời gian phụ, mức độ tự động thực lúc nhiều chuyển động khác , tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, tự động kiểm tra kích thước chi tiết qua tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối dao chi tiết, tự động tưới nguội, tự động hút phoi khỏi khu vực cắt - Tốc độ dịch chuyển tốc độ quay lớn (hơn 1000 vịng/phút) - Độ xác cao (sai lệch kích thước lặp lại tiện xong rãnh Trong trình gia cơng máy tự động tính chiều sâu lớp cắt cuối theo phương X bề dày lớp cắt cuối theo phương Z Trong trường hợp lùi dao để cắt lớp tiếp theo, ta muốn dở dao khỏi bề mặt chi tiết, theo phương Z, ta cho thơng số R(  d) , thường bỏ qua Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 77 Tai lieu Luan van Luan an Do an Ví dụ: Hình 4.10 Cắt rãnh rộng theo hướng kính G50 S500 T0100; G97 S50 M03; G00 X90 Z1 T0101; X83 Z-70.; G75 R1.; G75 X60 P3000 F0.02; G00 X83 Z-50.; G75 R1.; G75 X60 Z-30 P3000 Q9000 F0.02; G00 X100.; X200 Z200 T0100; M30; Lưu ý: cắt rãnh Z Q bỏ qua *Trƣờng hợp cắt nhiều rãnh: Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 78 Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 4.11 Cắt nhiều rãnh theo hướng kính G50 S500 T0100; G97 S50 M03; G00 X90 Z1 T0101; X83 Z-60.; G75 R1.; G75 X60 P3000 Q2000 F0.1; G00 X100.; X200 Z200 T0100; M30; 4.4 Tiện ren ngồi *Sử dụng chu trình tiện ren G76 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 79 Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình 4.12 Sơ đồ chu trình cắt ren theo chu trình G76 Trong số lần cắt ren là: Hình 4.13 Sơ đồ biểu thị số lần Cấu trúc câu lệnh: G00 X(U)_ Z(W)_ ; G76 P(m)(r)(a) Q (  dmin) R(  d); G76 X(U) Z(W) R(i) P(k) Q( d) F(f); Trong đó: X(U)_ Z(W)_ : Vị trí ban đầu dao P (m) : Số lần cắt tinh để có ren hồn chỉnh Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 80 Tai lieu Luan van Luan an Do an (r) : Khoảng vuốt chân ren (a) : Góc ren Q( dmin) : Chiều sâu cắt nhỏ (Q1000 = mm) R(  d) : Chiều sâu lớp cắt cuối cùng, lượng dư gia công tinh (R1000 = mm) Thông thƣờng Q(  dmin) < R(  d) X(U) : Đƣờng kính chân ren theo phƣơng X X(U) = đường kính đỉnh ren – *Chiều cao ren Z(W) : Tọa độ điểm cuối ren theo phương Z R(i) : độ sai lệch đường kính theo phương X, dùng gia công ren côn R - : Côn theo hướng X+ (tiện ren ngồi) R + : Cơn theo hướng X- (tiện ren côn trong) P(k) : Chiều cao ren (P1000 = 1mm) ( Chiều cao ren =0.64x Bước ren) Q(d ): Chiều sâu lớp cắt theo phương X, tính theo bán kính (Q1000 = 1mm) F : Tốc độ tiến dao tiện ren F (mm/phút) = N(vòng/phút) x Bước ren F (mm/vòng) = Bước ren Lƣu ý: Trước chạy chu trình gia cơng ren dao phải cách mặt phôi theo phương X khoảng H lớn bề dày lớp cắt đầu tiên, H>Q(d) Nếu gọi khoảng cách từ mặt phôi đến dao H ta có H = (X ban đầu – X A )/2 Chiều sâu cắt bước cắt Q(d) Chiều sâu cắt bước tính theo cơng thức: Bước cắt tương ứng với n=0 Khi chạy chu trình gia cơng ren G86 hay G87 điều khiển máy tự động xác định bề dày số bước cắt dựa Q(d), Q (  dmin) R(  d) Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 81 Tai lieu Luan van Luan an Do an Q trình gia cơng thơ diễn đến P n < Q (  dmin) máy bắt đầu gia cơng tinh lần cuối Chiều sâu cắt bước cắt gia công tinh ren tổng lượng dư gia cơng thơ cịn lại (bước P n+1 ) lượng dư gia công tinh R(  d) Như ta thấy cho giá trị Q(d) Q ( dmin) nhỏ q trình gia cơng ren phải trải qua nhiều bước Do để giảm số bước cắt ta nên tăng Q(d) Q( dmin), nên tăng giá trị Q(d) khơng nên tăng Q(  dmin) tăng Q(  dmin) dẫn đến chiều sâu lớp cắt tinh qua lớn gây hư dao Lưu ý tốc độ tiến dao F phải bước ren Góc vào dao ảnh hưởng đến cách tiến dao gia công ren Ảnh hưởng góc dao gia cơng ren sau: HÌnh 4.14.Ảnh hưởng góc dao Ví dụ: Tiện ren hệ mét bước mm, góc ren 600 sau: Hình 4.15 Tiện ren trụ thẳng G00 X37 Z2.; G76 P021060 Q50 R100; G76 X31.1 Z-45 R0 P1950 Q500 F3.; Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 82 Tai lieu Luan van Luan an Do an 4.5 Tiện ren Cắt ren cấu trúc lệnh sau: G32; G92 X(U)_ Z(W) R_ F_; R = (D-d)/2 Ví dụ: Tiện ren theo chu trình sau: Mẫu câu lệnh tương tự tiện ren trụ thẳng Hình 4.16 Tiện ren G00 X86 Z200.; G76 P021060 Q50 R100; G76 X140 Z-50 R-28 P1950 Q500 F3.; Ví dụ cần cắt ren với bước ren 3.5mm, 1= mm, 2 = 1.0mm, chiều sâu cắt 1.05 mm theo phương X (hai lần cắt) Đọan chương trình viết sau: Hình 4.17 Ví dụ tiện ren côn Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 83 Tai lieu Luan van Luan an Do an G00 X12 Z72.; G32 X41 Z29 F3.5; G00 X50.; Z72.; X10.; G32 X39 Z29.; G00 X50.; Z72.; Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 84 Tai lieu Luan van Luan an Do an BÀI TẬP ỨNG DỤNG Hãy lập trình gia cơng chi tiết hình vẽ: Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 85 Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 86 Tai lieu Luan van Luan an Do an ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP T T Tiêu chí đánh giá Cách thức phƣơng Điểm pháp đánh giá tối đa IKiến thức 1Lập tọa độ điểm Làm bài, đối chiếu với 1,5 nội dung học Lập chương trình gia Làm bài, đối chiếu với 2 công chi tiết cho nội dung học Phương pháp gia công chi tiết 6,5 3Trình bày phương pháp kiểm tra máy,mở máy Trình bày phương pháp Vấn đáp đối chiếu chạy khởi động đo dao, với nội dung học đo phơi Trình bày phương pháp nhập chương trình, chạy thử 3Trình bày phương pháp chạy chương trình 1,5 Cộng: I 10 đ I Kỹ Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, Kiểm tra công tác 1thiết bị theo yêu cầu chuẩn bị, đối chiếu với thực tập kế hoạch lập Vận hành thành thạo máy Quan sát thao tác, 2tiện CNC, đồ dùng kiểm đối chiếu với quy trình 1,5 tra vận hành 3Chuẩn bị đầy đủ nguyên Kiểm tra công tác 1,5 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 87 Kết thực ngƣời học Tai lieu Luan van Luan an Do an nhiên vật liệu theo chuẩn bị, đối chiếu với yêu cầu thực tập kế hoạch lập Kiểm tra yêu cầu, Thực trình tự đối chiếu với tiêu tiện chi tiết máy CNC chuẩn Quan sát thao tác Sự thành thạo chuẩn xác đối chiếu với quy trình thao tác thao tác Kiểm tra chất lượng chi tiết .1 Đúng kích thước Độ trụ, độ trịn Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy trình kiểm tra 6Đảm bảo độ bóng theo yêu cầu kỹ thuật Cộng: II 10 đ I Thái độ 1Tác phong công nghiệp Đi học đầy đủ, Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với nội 1Không vi phạm nội quy lớp quy trường học 1Bố trí hợp lý vị trí làm việc Tính cẩn thận, xác Theo dõi q trình làm việc, đối chiếu với tính 1,5 chất, u cầu cơng việc Quan sát việc thực 1,5 tập Theo dõi thời gian Đảm bảo thời gian thực thực tập, đối 2hiện tập chiếu với thời gian quy định Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 88 Tai lieu Luan van Luan an Do an Đảm bảo an toàn lao động vệ sinh công nghiệp Tuân thủ quy định an toàn sử dụng máy tiện Theo dõi việc thực 1,5 hiện, đối chiếu với quy CNC định an toàn vệ 3Đi giày bảo hộ, mặc quần sinh công nghiệp áo bảo hộ quy định 3Vệ sinh xưởng thực tập quy định 0,5 Cộng: 10 đ Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 89 Tai lieu Luan van Luan an Do an KẾT QUẢ HỌC TẬP Kết thực Tiêu chí đánh giá Hệ số Kiến thức 0,3 Kỹ 0,5 Thái độ 0,2 Kết học tập Cộng: CÂU HỎI Câu Hãy trình bày cấu trúc chương trình gia cơng máy tiện CNC, cấu trúc lệnh, câu lệnh ? Câu Khi gia công chi tiết máy CNC, gặp cố máy (va chạm ụ dao mâm cặp) ta phải xử lý nào? Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn 90 Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn