Giáo trình công nghệ cadcam cnc (nghề cắt gọt kim loại)

CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI II GIÁO TRÌNH CƠNG NGHỆ CAD/CAM- CNC NGHỀ CẮT GỌT KIM LOẠI (Ban hành theo định số 59/QĐ-CĐHHII, ngày 25 tháng năm 2021 Hiệu trưởng Trường Cao Đẳng Hàng Hải II) ( Lưu hành nội bộ) TP.HCM, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN (font 14, Bold) 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 -1- LỜI GIỚI THIỆU Máy CNC khơng quan trọng ngành khí mà nhiều ngành khác may mặc, giày dép, điện tử v.v Bất máy CNC cải thiện trình độ tự động hóa doanh nghiệp q trình vận hành, xảy hỏng hóc, thời gian gia cơng dự báo xác, người vận hành khơng địi hỏi phải có kỹ thao tác (chân tay) cao điều khiển máy công cụ truyền thống Các máy CNC gia cơng sản phẩm có độ xác độ phức tạp cao mà máy cơng cụ truyền thống khó làm Ngành chế tạo máy tảng công nghiệp chế tạo máy Chính Đảng nhà nước ta quan tâm đặc biệt đến ngành chế tạo máy công cụ Trong lĩnh vực chế tạo máy cơng cụ cơng nghệ chế tạo máy đóng vai trị quan trọng Nó nghiên cứu quy luật tác động trình chế tạo sản phẩm nhằm nâng cao suất, chất lượng giảm chi phí gia cơng Mơn học cơng nghệ CAD/CAM/CNC mơn học chuyên ngành chương trình đào tạo cho HSSV nghề Cắt gọt kim loại trường Cao đẳng hàng hải II, cung cấp cho người học kiến thức gia cơng với độ xác cao, giá thành, chất lượng… Giáo trình dùng cho làm tài liệu cho HSSV nghề Cắt gọt kim loại thuộc hệ cao đẳng trung cấp trường Cao đẳng hàng hải II Trong trình biên soạn chắn khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận đóng góp ý kiến q Thầy – Cơ bạn HSSV Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2021 -2- MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Bài 1: Cấu tạo chung máy phay CNC công tác bảo quản, bảo dưỡng máy Cấu tạo chung máy phay CNC 1.1 Phần điều khiển: 1.2 Phần chấp hành: Các phận máy: 2.1 Trục chính: 2.2 Ụ trục chính: 2.3 Bàn máy: 2.5 Bộ phận thay dao tự động: 2.6 Một số dao gia công trung tâm gia công: Đặc tính kỹ thuật máy phay CNC: .10 Bảo quản, bảo dưỡng máy: 11 Bài Đặc điểm, đặc trưng máy phay CNC 12 Hệ trục toạ độ qui ước 12 Các điểm (Zêrô) điểm chuẩn: .15 Bài Trang bị đồ gá máy phay CNC 18 Đặc điểm đồ gá sử dụng máy phay CNC: .18 Các loại đồ gá 18 2.1 Êtô: 19 2.2 Đòn kẹp: 19 2.3 Gá kẹp chi tiết hàm kẹp: .19 2.4 Gá kẹp chi tiết khối V: 19 2.5 Đầu phân độ: .20 Cách gá điều chỉnh êtô cặp máy 20 Bài Cấu trúc chương trình gia cơng máy phay CNC 22 Cấu trúc chương trình gia công: 22 Cấu trúc câu lệnh .23 Bài Các chức vận hành 25 Chức chọn dao: T .25 Chức chọn tốc độ trục chính: S 25 Chức chọn lượng tiến dao: F .25 Chức phụ: M 25 Bài 6: Lập trình gia cơng máy phay CNC 28 Lập trình theo toạ độ tuyệt đối: G90 28 Bài 7: Lập trình gia cơng biên dạng có bù bán kính dao tự động (G40, G41, G42) .32 Bù bán kính dao tự động bên phải Contour (G42) .32 Bỏ bù bán kính dao (G40) 33 Bài 8: Kiểm tra sửa lỗi chạy thử chương trình 35 Nhập (hoặc soạn thảo) chương trình vào máy .35 1.1 Gọi chương trình từ nhớ .35 2.2 Xóa chương trình nhớ 36 2.3 Chỉnh sửa chương trình gia cơng 36 Kiểm tra sửa lỗi 36 Chạy mô chương trình 37 -3- Chạy thử chương trình (Chạy khơng cắt gọt) 37 Bài 9: Vận hành máy phay CNC .39 Gá dao, đo kích thước dao nhập thơng số kích thước vào nhớ dao 39 1.1 Cài đặt chiều dài dao 39 1.2 Cài đường kính dao: 41 1.3 Lượng mòn dao theo chiều dài 41 Gá phôi 42 Xác định điểm W .42 3.1 Lệnh lưu tọa độ điểm “0” chi tiết G54-G59 42 3.2 Lệnh thiết lập tọa đọ điểm “0” chi tiết theo vị trí dao G92 43 Thiết lập chế độ vận hành 43 Khởi động máy 43 Cho máy điểm “O” HOME 44 Di chuyển bàn dao: 44 Chạy chương trình gia cơng 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 522 -4- GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN Tên môn học/mô đun: Công nghệ CAD/CAM/CNC Mã môn học/mơ đun: MĐ 38 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: + Trước học mơ đun học sinh phải hồn thành:MH 08, MH 09, MĐ 35, MĐ 36, MĐ 37, mơ đun chun mơn nghề bắt buộc - Tính chất: + Đây mô đun sinh viên nâng cao kỹ nghề + Là mô-đun chuyên môn nghề thuộc mô đun đào tạo nghề bắt buộc - Ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: + Trang bị cho sinh viên kiến thức kỹ Phay CNC gia gia công tự động hóa + Tính tốn chọn chế độ cắt cho phù hợp q trính gia cơng Phay CNC… Mục tiêu môn học/mô đun: -Về kiến thức: + Lập chương trình phay CNC phần mềm điều khiển + So sánh điểm giống khác máy phay vạn vá máy phay CNC + Cài đặt xác thơng số phơi, dao - Về kỹ năng: + Vận hành thành thạo máy phay CNC để phay mặt phẳng, bậc, rãnh, profile, khoan lỗ, kht lỗ, tarơ qui trình qui phạm, đạt cấp xác 8-6, độ nhám cấp 7-9, đạt yêu cầu kỹ thuật, thời gian qui định, đảm bảo an tồn cho người máy + Giải thích dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục phay máy phay CNC + Sửa bổ sung lệnh cho phù hợp với phần mềm điều khiển từ chương NC xuất CAD/CAM - Về thái độ: + Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập -5- Nội dung môn học/mô đun: Số TT Tên mô đun Cấu tạo chung máy phay CNC công tác bảo quản, bảo dưỡng máy Đặc điểm, đặc trưng máy phay CNC Trang bị đồ gá máy phay CNC Cấu trúc chương trình gia cơng máy phay CNC Các chức vận hành Lập trình gia cơng máy phay CNC Lập trình gia cơng biên dạng có bù bán kính dao tự động (G40, G41, G42) Kiểm tra sửa lỗi chạy thử chương trình Tổng số Vận hành máy phay CNC Tổng cộng -6- Thời gian Lý Thực thuyết hành Kiểm tra* 2 2 1 25 21 15 12 25 21 14 90 20 65 1 Bài 1: Cấu tạo chung máy phay CNC công tác bảo quản, bảo dưỡng máy Mã : MĐ 38-1 Giới thiệu: Máy Phay CNC máy công cụ điều khiển nhờ trợ giúp máy tính Mục tiêu: - Trình bày cấu tạo chung máy phận máy phay CNC trục chính, bàn máy, hệ thống dao - Nhận dạng đặc tính kỹ thuật máy CNC công tác bảo quản, bảo dưỡng máy Nội dung chính: Cấu tạo chung máy phay CNC Phần điều khiển Phần chấp hành Chương trình điều khiển Bàn phím điều khiển - ĐK tay - ĐK tự động Cơ cấu điều khiển - Chuyển động - Vận tốc Phôi Máy cắt kim loại - Vị trí - Báo lỗi Tín hiệu Màn hình Chi tiết gia công 1.1 Phần điều khiển: Gồm chương trình điều khiển cấu điều khiển - Chương trình điều khiển: Là tập hợp tín hiệu (gọi lệnh – trình bày kỹ chương II) để điều khiển máy, mã hóa dạng chữ cái, số môt số ký hiệu khác dấu cộng, trừ, dấu chấm, gạch nghiêng Chương trình ghi lên cấu mang chương trình dạng mã số (cụ thể mã thập - nhị phân băng đục lỗ, mã nhị phân nhớ máy tính) - Các cấu điều khiển: Nhận tín hiệu từ cấu đọc chương trình, thực phép biến đổi cần thiết để có tín hiệu phù hợp với điều kiện hoạt động cấu chấp hành, đồng thời kiểm tra hoạt động chúng thơng qua tín hiệu gửi từ cảm biến liên hệ ngược Bao gồm cấu đọc, cấu giải mã, cấu chuyển đổi, xử lý tín hiệu, cấu nội suy, cấu so sánh, cấu khuyếch đại, cấu đo hành trình, cấu đo vận tốc, nhớ thiết bị xuất nhập tín hiệu Đây thiết bị điện – điện tử phức tạp, đóng vai trị cốt yếu hệ thống điều khiển máy NC Việc tìm hiểu nguyên lý cấu tạo thiết bị địi hỏi có kiến thức từ giáo trình chuyên ngành khác, giới thiệu khái quát -7- 1.2 Phần chấp hành: Gồm máy cắt kim loại số cấu phục vụ vấn đề tự động hóa cấu tay máy, ổ chứa dao, bôi trơn, tưới trơn, hút thổi phoi, cấp phôi Cũng loại máy cắt kim loại khác, phận trực tiếp tham gia cắt gọt kim loại để tạo hình chi tiết Tùy theo khả cơng nghệ loại máy mà có phận : Hộp tốc độ, hộp chạy dao, thân máy, sống trược, bàn máy, trục chính, ổ chứa dao, tay máy Kết cấu phận chủ yếu máy vạn thơng thường, có vài khác biệt nhỏ để đảm bảo trình điều khiển tự động ổn định, xác, suất đặc biệt mở rộng khả công nghệ máy - Hộp tốc độ: Phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn, thường truyền động vơ cấp, sử dụng ly hợp điện từ để thay đổi tốc độ dễ dàng - Hộp chạy dao: Có nguồn dẫn động riêng, thường động bước Trong xích truyền động, sử dụng phương pháp khử khe hở truyền vít me – đai ốc bi - Thân máy cứng vững, kết cấu hợp lý để dễ thải phoi, tưới trơn, dễ thay dao tự động Nhiều máy có ổ chứa dao, tay máy thay dao tự động, có thiết bị tự động hiệu chỉnh dao bị mịn Trong máy CNC sử dụng dạng điều khiển thích nghi khác bảo đảm nhiều thông số tối ưu thành phần lực cắt, nhiệt độ cắt, độ bóng bề mặt, chế độ cắt tối ưu, độ ồn, độ rung Các phận máy: Trung tâm gia cơng máy phay CNC có hệ thống thay dao tự động Trung tâm gia cơng có loại trục đứng trục ngang Z Y X Hình 1.1:Trung tâm gia cơng trục đứng -8- Y X Z Hình 1.2:Trung tâm gia cơng trục ngang Trung tâm gia cơng có phận sau: 2.1 Trục chính: Trục giống trục máy phay CNC có phần đầu dùng để gá dao 2.2 Ụ trục chính: ụ trục có đường trượt để dẫn hướng cho đầu dao di chuyển lên xuống theo phương Z 2.3 Bàn máy: Bàn máy có cơng dụng để gá phơi Bàn máy di chuyển theo phương X Y 2.4 Thân máy: Thân máy có cơng dụng để đỡ phận máy 2.5 Bộ phận thay dao tự động: Bộ phận thay dao tự động có ổ tích dao tay máy để thay dao tự động theo chương trình 2.6 Một số dao gia công trung tâm gia công: a) Dao phay mặt phẳng: b) Dao phay ngón: -9- Cho giá trị S F 20% giá trị chạy gia cơng Chạy chương trình theo dịng phím: Chạy chương trình đầy đủ phím: Hoạt đơng nhóm nhỏ: Sau giáo viên hướng dẫn chia lớp thành nhóm nhỏ, nhóm khoảng học sinh nhóm thực hiên cơng việc cụ thể sau: Đọc nghiên cứu thảo luân theo nôi dung câu hỏi giáo viên cung cấp tài liệu câu hỏi phát tay cho học viên - 38 - Bài 9: Vận hành máy phay CNC Mã : MĐ 38-9 Giới thiệu: Máy Phay CNC máy công cụ điều khiển nhờ trợ giúp máy tính Chế độ làm việc tự động nên viwwcj vận hành máy hiểu bước vận hành điều kiện để gia công chi tiết Mục tiêu: Thực bước vận hành, cách xác định điểm W, thiết lập chế độ vận hành vận hành thành thạo máy để gia công chi tiết hồn chỉnh đảm bảo u cầu Nội dung chính: Gá dao, đo kích thước dao nhập thơng số kích thước vào nhớ dao Đối với dao Phay CNC cần cài đặt dao theo thông số sau: - Chiều dài dao - Đường kính dao - Lượng mòn dao theo chiều dài - Lượng mòn dao theo đường kính Trong lượng mịn dao theo chiều dài lượng mịn dao theo đường kính xác định theo kinh nghiệm người vận hành máy 1.1 Cài đặt chiều dài dao Mỗi dao có kích thước chiều dài gá vào đài dao khác chúng có chung điểm chuẩn N Có nhiều phương pháp xác định chiều dài dao, giáo trình ta xác định chiều dài dao theo phương pháp lựa chọn dao làm chuẩn sau so sánh chiều dài dao(hình 3.5) - 39 - Hình 3.5: sơ đồ cài đạt dao Trình tự thực hiện: * Cài dao thứ nhất: - Gọi vị trí dao máy: Vào MDI – nhập lệnh M T _ ; - Lắp dao vào vị trí vừa gọi lên trục - Chọn chế độ HANDLE đưa dụng cụ tiếp xúc với TOOLMASTER ( thiết bị đo chiều dài dao) đến đèn báo TOOLMASTER sáng vị trí TOOLMASTER đặt lên mặt phẳng máy, dao chạm vào TOOLMASTER TOOLMASTER sáng đèn vạch - Bấm POS để hiển thị tọa độ máy, → chọn REL( hệ tọa độ tương đối máy) → bấm Z → ORIGIN Lúc tọa độ Z = 0.000 - Nhấn phím OFFSET SETING → OFFSET → chọn [GEOM] nhìn tọa độ Z tọa độ REL nhập vào vị trí cột H hàng theo số dụng cụ vừa gọi Vì dao cài đặt dao nên Z = 0.000, ta nhập 0.0 → INPUT vào vị trí dao(hình 3.7) - 40 - Hình 3.6: Sơ đồ so dao Hình 3.7: Các thông số cài đặt dao Cài dao tiếp theo: - Gọi vị trí dao máy: Vào MDI – nhập lệnh M T _ ; - Lắp dao vào vị trí vừa gọi lên trục - Chọn chế độ HANDLE đưa dụng cụ tiếp xúc với TOOLMASTER ( thiết bị đo chiều dài dao) đến đèn báo TOOLMASTER sáng vị trí - Nhấn phím OFFSET SETING → OFFSET → chọn [GEOM] nhìn tọa độ Z tọa độ REL nhập vào vị trí cột H hàng theo số dụng cụ vừa gọi Ví dụ: Hình vẽ bảng OFFSET: Dao T1 gọi cài đặt nên giá trị T1 bảng GEOM (H) =0.000 Tiếp theo cài dao T3, ta điều chỉnh dao chạm vào TOOLMASTER quan sát tọa độ dao T3, Z = -46,221 ta nhập giá trị “-46.221” vào cột 1.2 Cài đường kính dao: Ta nhập bán kính dao vào GEOM (D) Ví dụ: Hình vẽ bảng OFFSET: Dao T1 có đường kính ∅10, - dao T2 có đường kính ∅16, - dao T3 có đường kính ∅20 ta nhập vào cột GEOM (D) tương ứng với dao giá trị bán kính dao hình vẽ 1.3 Lượng mịn dao theo chiều dài - 41 - Dựa vào q trình gia cơng thực tế để cài đặt giá trị Dựa vào q trình gia cơng thực tế để cài đặt giá trị Gá phôi Trên máy phay: chủ yếu dùng đồ gá vạn ê tơ(hình 3.4), bích kẹp kẹp Trong sản xuất lớn dùng đồ gá chuyên dùng Các cấu kẹp tự động hố xi lanh thuỷ lực khí nén Hình 3.4:Ê tô dùng máy phay Xác định điểm W Để cho máy hiểu vị trí tọa độ điểm “0” chi tiết ta phải tiến hànhg Offset dao Có hai cách thiết lập tọa độ điểm “0” chi tiết dùng lệnh lưu tọa độ Offset dao, lệnh G54 – G59 dùng lệnh thiết lập tọa độ điểm “0” chi tiết theo vị trí dao, lệnh G92 3.1 Lệnh lưu tọa độ điểm “0” chi tiết G54-G59 Sau Offset dao tìm khoảng cách vị trí điểm “0” chi tiết điểm “0” máy Ta đem giá trị khoảng cách X, Y Z tìm nhập vào ô nhớ lệnh G54 - G59 máy CNC, Hình 3.2 G54 Khi gọi dao ụ dao để gia cơng ta cần phải gọi lệnh lưu tọa độ Offset dao Hình 3.2 Tọa độ điểm “O” - 42 - Lưu ý: không gọi sai lệnh lưu tọa độ Offset dao gọi sai xảy va chạm xấu gây va chạm làm ảnh hưởng đến độ xác máy Trong trường hợp gia công nhiều chi tiết lần gia cơng nên cần nhiều gốc tọa độ ta sử dụng lệnh từ G54 đến G59 để lưu gốc tọa độ chi tiết chi tiết, Hình 3.3 Hình 3.3 Gia cơng nhiều chi tiết 3.2 Lệnh thiết lập tọa đọ điểm “0” chi tiết theo vị trí dao G92 Đối với số máy NC khơng có G54-G59 để ghi nhớ tọa đọ Offset dao, ta phải sử dụng lệnh thiết lập tọa đọ điểm “0” chi tiết theo vị trí dao G92 Cấu trúc câu lệnh sau: G92 X_ Y_ Z_ ; Với X_, Y_, Z_ : tọa độ vị trí dao so với điểm “0” cần thiết lập Lệnh thường không sử dụng máy có G54 – G59 Ví dụ: Để thiết lập tọa độ điểm “0” chi tiết ta biết tọa độ dao so với điểm “0” cần thiết lập (40, 50, 25) ta dùng lệnh G92 sau: G92 X40 Y50 Z25.; Thiết lập chế độ vận hành Khởi động máy - 43 - Đóng cầu dao điện Đóng cơng tắt nguồn máy CNC Bấm nút POWER ON , chờ khoảng phút Xoay nút dừng khẩn cấp theo chiều mũi tên mặt nút xoay Cho máy điểm “O” HOME Thông thường máy CNC sau khởi động phải cho máy trở điểm “O” Chuyển nút xoay sang vị trí HOME Bấm nút POS để hiển thị tọa độ Bấm ALL để xem tọa độ ( MACHINE) Bấm nút Z+ để máy bắt đầu di chuyển điểm chuẩn theo phương Z đến đèn báo HOME sáng lên Tuần tự theo phương X Y ta bấm X- Y+ máy HOME theo phương X Y Khi hình toạ độ MACHINE máy 0,0,0 đèn báo điểm chuẩn HOME hết nhấp nháy Máy điểm chuẩn xong Ta cần cho máy điểm chuẩn lần sau mở máy, sau khơng cần phải cho máy điểm chuẩn Di chuyển bàn dao: Để di chuyển dao ta chuyển sang chế độ quay tay để dùng tay quay để di chuyển theo trục tương ứng Khi dùng tay quay để ý trí nút xoay x1, x10, x100 X1 vạch tay quay tương ứng 0.001 mm X10 vạch tay quay tương ứng 0.01 mm X100 vạch tay quay tương ứng 0.1 mm Có thể di chuyển tự động cách chọn vị trí di chuyển tự động , lưu ý nút điều khiển tốc độ chi chạy tự động CHỈ NÊN DI CHUYỂN BẰNG TAY QUAY KHI CHƯA QUEN CÁCH ĐỊNH HƯỚNG TRỤC DAO Chạy chương trình gia cơng Chọn chế độ EDIT > Chọn chương trình cần gia cơng > Bấm mũi tên hướng xuống Bấm nút RESET cho dấu nháy trở đầu chương trình - 44 - Chuyển sang vị trí MEM Bấm nút START Bấm nút POS để khiểm tra giá trị tọa độ Nếu ta bấm nút chạy câu lệnh SBLK sau máy chạy xong câu lệnh ta bấm nút START để chạy câu lệnh Sau máy chạy ổn định ta tăng nút tốc độ chạy dao nhanh lên 25% 50% * Dừng tạm thời chương trình gia cơng Bấm FEEDHOLD Để gia công tiếp ta bấm START - 45 - BÀI TẬP TỔNG HỢP Phay mặt phẳng - 46 - Phay bậc, cong, cung - 47 - Phay theo biên dạng - 48 - Khoan lỗ - 49 - Tarô - 50 - Phay mặt 3D lập trình phần mềm CAD/CAM - 51 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Quang Lê Kỹ thuật phay NXB Công nhân kỹ thuật – 1980 [2] A.Barơbasốp Kỹ thuật phay NXB Mir – 1995 [3] PGS.TS Trần Văn Địch Công nghệ máy CNC Nhà xuất KHKT 2000 [4] Tạ Duy Liêm Máy công cụ CNC Nhà xuất KHKT 1999 [5] Đoàn Thị Minh Trinh Cơng nghệ lập trình gia cơng điều khiển số Nhà xuất KHKT -2004 [6] PGS.TS Trần Văn Địch Công nghệ máy CNC NXB KHKT, 2000 [7] Tạ Duy Liêm Máy công cụ CNC Nhà xuất KHKT, 1999 [8] Đồn Thị Minh Trinh Cơng nghệ lập trình gia công điều khiển số NXB KHKT, 2004 [9] Các cataloge hướng dẫn sử dụng phần mềm điều khiển - 52 -