Mo phong qua trinh gia cong cnc tren may denford 130943

LờI Nói đầu Ngày cách mạng khoa học kĩ thuật giới phát triển với tốc độ vũ bÃo không ngừng vơn tới đỉnh cao đặc biệt thành tựu khoa học lĩnh vực tự động hoá sản xuất Với trợ giúp máy tính ngời đà nghiên cứu để ngày giảm tới tối đa tác động trực tiếp vào trình sản xuất, đồng thời nâng cao suất chất lợng sản phẩm nớc có công nghiệp phát triển tiên tiến việc ứng dụng máy tính vào nghành kinh tế, kỹ thuật có khí chế tạo đà ®ỵc thùc hiƯn tõ nhiỊu thËp kØ tríc Mét vấn đề định tự động hoá nghành khí kỹ thuật điều khiển số công nghệ máy điều khiển số Máy công cụ điều khiển số (NC CNC) đợc dùng nhiều nớc phát triển ngày phổ biến sử dụng toàn giới nớc ta trung tâm sản xuất đại đà có nhiều máy điều khiển số phục vụ công tác nghiên cứu sản xuất Do nhu cầu phát triển ứng dụng nhanh kỹ thuật khai thác sử dụng máy công cụ điều khiển số (NC CNC) đà có nhiều đề tài nghiên cứu máy công cụ NC CNC Đề tài " Mô trình gia công CNC máy DENFORD " có nhiệm vụ nghiên cứu xây dựng, khai thác sở liệu đợc chơng trình gắn thêm vào đối tợng vẽ thiết kế từ tính toán chế độ gia công sinh mà điều khiển máy CNC Đề tài chủ yếu nghiên cứu mô gia công dạng chi tiết chi tiết nối trục với kích thớc nhỏ phù hợp gia công hệ thống CIM đồng thời tạo công cụ ứng dụng tốt phòng thí nghiệm gia công giúp cho ngời sử dụng kiểm tra đợc chơng trình cách đơn giản hiệu Trong đề tài đà sử dụng hai công cụ phát triển mở rộng ObjectARX OpenGL, ObjectARX hỗ trợ việc xây dựng khai thác hiệu vẽ thiết kế Autocad OpenGL công cụ hỗ trợ tạo môi trờng đồ hoạ, cung cấp công cụ cho trình mô Do khối lợng công việc lớn, thời gian ngắn nên chơng trình nhiều thiếu sót cha thực sù dƠ sư dơng Trong thêi gian tíi em sÏ cố gắng hoàn thiện nâng cấp chơng trình chạy tốt dễ sử dụng Em xin chân thành cảm ơn hớng dẫn tận tình thầy Đinh Văn Phong b môn Cơ học ứng dụng v th thy Lu Văn Nhang bộn môn công nghệ chế tạo máy đà giúp đỡ em trình em làm đồ án môn học I Chơng I Giới thiệu Máy công cụ CNC 1.1.Khái niệm điều khiển số Khi gia công máy công cụ thông thờng bớc gia công ngời thợ thực tay nh điều chỉnh số vòng quay, lợng chạy dao, kiểm tra vị trí dụng cụ cắt để đạt kích thớc gia công nh độ xác gia công hay chất lợng gia công phụ thuộc nhiều vào trình độ tay nghề ngời thợ gia công Ngợc lại máy công cụ điều khiển số trình gia công đợc thực tự động Trớc gia công ngời ta đa vào hệ thống điều khiển chuỗi lệnh điều khiển, hệ thống điều khiển kiểm tra thực xác lệnh chuỗi lệnh Do tính xác tác động yếu tố tâm lý sức khoẻ công nhân gia công nên gia công máy điều khiển số đạt chất lợng gia công cao Ngoài lập trình điều khiển chơng trình sử dụng dể gia công lặp lại nhiều lần nên suất gia công cao Các máy công cụ điều khiển theo chơng trình số đợc gọi máy NC(Numerical Control) máy CNC(Computer Numerical Control) máy CNC loại máy đại kết nối đợc với máy tính nên có nhiều khả mở rộng điều khiển đối tợng nghiên cứu đề tài 1.2.Đặc trng máy CNC - Nh trình bày u điểm máy công cụ CNC tính linh hoạt tốc độ thay đổi nhanh chơng trình gia công với can thiệp tối thiểu tay - Để xác định tơng quan hình học vùng làm việc máy, phạm vi chi tiết gia công cách rõ ràng, ta đa vào hệ toạ độ điểm gốc chuẩn - Để thống hóa mối tơng quan cho máy khác nhau, ngời ta tiêu chuẩn hoá hệ trục toạ độ chiều chuyển động chúng - Các chiều chuyển động máy công cụ điều khiển số đợc xác định hệ toạ độ vuông góc bàn tay phải : - Trục X có híng däc theo ngãn tay ph¶i - Trơc Z cã hớng dọc theo ngón (khi ngón choÃi vuông góc với lòng bàn tay ) - Trục Y có hóng dọc theo ngón trỏ (cùng mặt phẳng lòng bàn tay) Hệ toạ độ luôn gắn chi tiết Khi lập trình chi tiết đợc coi đứng yên Các chuyển động thuộc phần dao cụ - Các trục quay tơng ứng với X, Y, Z đợc kÝ hiƯu A, B, C +Z +C +Y ChiỊu quay dơng ứng với chiều quay thuận kim đồng hồ, ta nhìn dọc theo chiều dơng trục tÞnh tiÕn  Trơc Z - Thêng n»m song song với trục công tác, đờng tâm trục - Nếu máy trục công +B +A +X tác (máy bào, máy gia công điện hoá ) trục Z trục vuông gãc víi bµn kĐp chi tiÕt  Truc X Trơc X trục toạ độ nằm mặt phẳng định vị hay song song với bề mặt kẹp chi tiết, thòng u tiên theo phơng nằm ngang Chiều trục X đợc xác định nh sau : Trên máy có dao quay tròn a Nếu trục Z đà nằm ngang chiều dơng trục X hớng bên phải ta nhìn trục hớng vào chi tiết b Nếu trục Z thẳng đứng máy có thân máy chiều dơng trục X hớng bên phải ta nhìn từ trục hớng vào chi tiết Nếu máy có hai thân máy chiêù dơng trục X hớng bên phải ta nhìn từ trục hớng vào thân máy bên trái Trên máy có chi tiết quay tròn Trơc X n»m theo ph¬ng híng kÝnh cđa chi tiÕt từ trục chi tiết đến bàn kẹp dao Trên máy trục công tác Trục x chạy song song theo hớng gia công Trục Y Vị trí trục Y đợc xác định sau trục X trục Z đà đợc định nghĩa Các trục phụ Nếu trục X,Y,Z có trục điều khiển độc lập khác, ta dïng kÝ hiƯu kh¸c U( // X), V(//Y), W(// Z) C¸c trơc song song kh¸c ( so víi trơc toạ độ ) nhận kí hiệu P,Q,R 1.3.Các điểm điểm chuẩn máy CNC Trong thiết kế chế tạo vẽ thiết kế thờng cha phù hợp toạ độ so với giới hạn toạ độ quy định máy CNC nên lập trình tự động hoá qúa trình lập trình việc xác định xác hay hiểu rõ điểm điểm chuẩn quan trọng, sau nghiên cứu đặc điểm các điểm điểm chuẩn 1.3.1.Điểm máy M Các điểm máy M diểm gốc hệ thống toạ độ máy nơi chế tạo máy xác định theo kết cấu máy Trên máy phay, điểm máy thờng nằm điểm giới hạn dịch chuyển bàn máy 1.3.2.Điểm chi tiết W §iĨm cđa chi tiÕt lµ gèc cđa hƯ thèng toạ độ gắn lên chi tiết Vị trí điểm W ngời lập trình lựa chọn xác định Song ngời lập trình cần xác định cho kích thớc vẽ gia công trực tiếp giá trị toạ độ hệ thống toạ độ 1.3.3.Điểm chơng trình P0 Điểm chơng trình điểm mà dụng cụ trớc gia công Để hợp lý điểm chơng trình đợc chọn chi tiết gia công dụng cụ đợc thay đổi cách dễ dàng 1.3.4.Các điểm chuẩn a Các điểm chuẩn máy R Trong máy có hệ thống đo dịch chuyển, giá trị thực đo đợc bị nguồn điện cố theo.Trong trờng hợp để đa hệ thống đo trở lại trạng thái đà có trớc điểm O máy phải chạy tất trục máy Trong nhiều trờng hợp không thực đợc điều vớng vào chi tiết đà kẹp máy hay đồ gá Do cần thiết xác lập điểm chuẩn thứ hai trục, điểm chuẩn máy R b Điểm tỳ A Điểm tỳ A giao điểm đờng trục mặt phẳng tỳ Trên máy tiện, mặt phẳng tỳ nằm mâm cặp chấu cặp c Điểm thay dao Ww Để tránh va đập vào chi tiết gia công thay dao tự động dao phải chạy đến điểm thay dao d Điểm điều chỉnh dao E Khi sử dụng nhiều dao, kích thớc dao phải đợc xác định trớc thiết bị điều chỉnh dao để có thông tin đa vào hệ thống điều khiển nhằm hiệu chỉnh tự động kích thớc dao e Điểm gá dao N Khi dụng cụ đợc lắp vào giá dao điểm giá dao N điểm điều chỉnh dao E phải trùng Trên máy phay điểm gá dao N nằm vành trục Trên máy tiện, điểm gá dao N nằm mặt phẳng đầu rơvonve f Điểm cắt dao P Điểm điểm đỉnh dao thực lý thuyết g Điểm chuẩn bàn trợt F Tất điểm bàn trợt liên quan đến điểm h Điểm chuẩn gá dao Vị trí dao(đầu dao rơvonve) đợc xác định nhờ điểm Nó đợc dùng nh điểm xuất phát tất kích thớc đầu rơvonve Vị trí điểm chuẩn điểm máy tiện Điểm máy M 1.4.Các dạng điều khiển W Điểm chi tiết Do máy CNC có khả PO Điểm chơng trình R Điểm chuẩn máy gia công đợc bề mặt khác A Điểm tỳ nh lỗ, mặt phẳng, W Điểm thay dụng cụ mặt định hình Vì có w dạng điều khiển E Điểm điều chỉnh dụng cụ máy nh : N Điểm đón dụng cụ điều khiển điểm điểm, điều P Điểm cắt dụng cụ khiển theo đờng F Điểm chuẩn bàn trợt thẳng T Điểm chuẩn giá dao theo đờng biên dạng (đờng contour) 1.4.1.Dạng điều khiển điểm - điểm - Điều khiển điểm - điểm (theo vị trí ) đợc dùng để gia công lỗ phơng pháp khoan, khoét, doa, cắt ren lỗ Chi tiết gia công dợc gá cố định bàn máy, dung cụ cắt thực chạy dao nhanh tới vị trí đà lập trình (hoặc chạy bàn máy) Khi đạt tới điểm đích dao băt đầu cắt - Vị trí lỗ đợc điều khiển đồng thời theo trục toạ độ 1.4.2 Dạng điều khiển theo đờng thẳng Là điều khiển mà gia công dụng cụ cắt thực lợng chạy dao theo đờng thẳng Trên máy tiện dụng cụ cắt chuyển động song song vuông Z góc với trục chi tiết (trục Z) Trên máy phay dụng cụ cắt chuyển động song song X víi trơc Y hc trơc X (dơng cụ cắt chuyển động độc lập theo trục) 1.4.3 Dạng điều khiển theo biên dạng (contour) Điều khiển theo biên dạng cho phép thực chạy dao nhiều trục lúc Các chuyển động theo trục có quan hệ hàm số ràng buộc với Dạng điêu khiển đợc áp dụng máy tiện máy phay trung tâm gia công (Machining Center) Có dạng điều khiển: điều khiển contour 2D, 2 D điều khiển 3D (D kích thớc) §iỊu khiĨn contour 2D: cho phÐp thùc hiƯn ch¹y dao theo trục đồng thời mặt phẳng gia công (ví dụ mặt phẳng XZ, YZ) Trục thứ đợc điều khiển hoàn toàn độc lập với trục - - §iỊu khiĨn contour 2 D: Cho phép ăn dao đồng thời theo trục để gia công bề mặt mặt phẳng định Trên máy CNC có trục X, Y, Z ta điều khiển đợc đồng thời X Y, X Z, Y Z Trên máy phay điều có nghĩa chiều sâu cắt đợc thực trục trục trục để phay contour Điều khiển contour D: Cho phép đồng thời chạy dao theo trục X,Y, Z Điều khiển contour D đợc áp dụng để gia công khuôn mẫu, gia công chi tiết có bề mặt không gian phức tạp 1.5 Các tiêu gia công máy CNC a Thông số hình học Thông số hình học máy CNC hay vùng gia công thông số không gian mà dụng cụ cắt mà chi tiết gia công tác động qua lại vị trí Nh máy gia công chi tiết quay vùng gia công khối lăng trụ đợc xác định bán kính chiều dài dịch chuyển toạ độ Trên máy gia công chi tiết hình hộp chữ nhật vùng gia công khối hộp đợc xác định chiều dài dịch chuyển toạ độ (hình vẽ) điểm giới hạn vùng làm việc đợc đánh số tơng tự ký hiệu số ma trận Để thuận tiện dễ nhớ ngời ta đánh thứ tự số theo quy tắc sau: số thứ chữ số ký hiệu điểm theo trục thẳng đứng, số thứ chữ số ký hiệu ®iĨm tho trơc däc (trơc Z), cßn sè thø chữ số ký hiệu điểm theo trục nằm ngang (trục X) b Thông số gia công Là tốc độ chuyển động cấu chấp hành công suất động Ngời ta dựa vào thông số hình học nh kích thớc bàn máy phay hay chiều cao tâm máy tiện để chọn công suất động cơ, tốc độ quay trục lợng chạy dao để gia công chi tiết hình hộp chữ nhật ngời ta chọn thông số gia công nh sau: - Bề rộng bàn máy(mm) 400 630 630 1000 - Công suất động (KW) 11 -15 - Tốc độ chạy dao (m/ph) 3150 – 4000 3150 – 4000 - Tèc ®é ch¹y dao nhanh 1- 10 (m/ph) – 10 - Thêi gian thay dao tù ®éng - (s) 2.4 – – 10 - 10 c Năng suất gia công Là số chi tiết gia công đơn vị thời gian Công thức tính c«ng suÊt gia c«ng tÝnh nh sau: Q = To = [( i−1 k m t + t + ∑ t+ ∑ t td + ∑ t kt n cbkt ct 1 ) −1 ] o T _thời gian trung bình (ph) m_số loạt chi tiết đợc sản xuất năm n_số lợng chi tiết đợc sản xuất năm i_số lợng nguyên công cần thiết để gia công chi tiết k_số lợng nguyên công kiểm tra t ct _thời gian thay đổi chi tiết gia công t td _thời gian thay dao t o _thời gian t kt t cbkt _thêi gian kiĨm tra _thêi gian chn bÞ kết thúc Để tăng suất ta phải giảm t ct , t td , to , t cbkt , thêi gian phơ Mn gi¶m t cbkt ta ph¶i dïng đồ gá vệ tinh giảm số lợng loại chi tiết gia công máy (trên máy CNC không nên gia công 30 50 loại chi tiết năm) Muốn giảm t td dùng hệ thống thay dao tự động Trên máy thay dao tay nên sử dụng cấu kẹp nhanh Muốn giảm t o tăng tốc độ cắt (tăng công suất động cơ), sử dụng dao có khả cắt với tốc độ cao, gia công với chế độ cắt tối u gia công đồng thời nhiều dao Muốn giảm thời gian phụ thì tăng tốc độ chạy nhanh cấu chấp hành dao (cố gắng tăng tốc độ chạy dao nhanh tới 10 15 m/ph) d Độ xác máy CNC Sai số gia công tổng cộng máy CNC xuất hêh thống chyển động máy, hệ thống điều khiển kiểm tra thân chi tiết gia công (hình vẽ) Các sai số gia công đợc ký hiệu giải thích nh sau: δ , δ , δ , δ _ sai sè lËp tr×nh, néi suy, hiƯu chØnh néi suy, vµ sai sè “lƯnh trë vỊ ®iÓm O” δ , δ _ sai số bớc bên sai số tích luỹ đattric _sai số cấu chuyển ®ỉi tÝn hiƯu δ _sai sè cđa dreipha ®Ỉc tính chuyển động (sai số thời gian phát sinh) , δ 10 , δ 11 _sai sè cđa trun ®éng (lùc, m«men, tèc ®é) δ 12 _sai sè cđa trơc vÝt bi δ 13 _sai sè h×nh häc cđa máy 14 , 15 _sai số biến dạng đàn hồi máy đồ gá 16 _sai số kích thớc gá đặt dao 17 _sai số mòn dao 18 _sai số biến dạng đàn hồi dao 19 _sai số gá đặt cđa chi tiÕt gia c«ng δ 20 _sai sè biÕn dạng đàn hồi chi tiết gia công 21 _sai số biến dạng nhiệt chi tiết gia công Sai số tổng cộng đợc xác định theo công thức Δ ∑ = Δ1 + Δ2 + Δ3 + Δ4 + Δ5 Trong ®ã: Δ1 = δ + δ + δ + δ Δ2 = δ + δ + δ Δ3 = δ + δ + δ 10 + δ 11 + δ 12 , Δ = δ 16 + δ 17 + δ 18  = δ 19 + δ 20 + δ 21