Báo Cáo Thực Nghiệm Môn Thực Tập Xưởng Trên Máy Cnc.pdf

Các máy công cụ được điều khiển bằng hàng loạt các lệnh được mã hoá Lịch sử phát triển:  1725 – Phiếu đục lỗ được dùng để tạo mẫu quần áo  1808 – Phiếu đục lỗ trên lá kim loại được d

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

-    

-BÁO CÁO THỰC NGHIỆM MÔN

Giảng viên hướng dẫn KS Vũ Trần Hoàng Sinh viên thực hiện Trần Hồng Phương

Mã lớp học

Mã lớp thí nghiệm 708591

Số điện thoại 0911080558

MỤC LỤC

NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM 3

I Đối với sinh viên 3

II Đối với giáo viên hướng dẫn thí nghiệm 3

QUY ĐỊNH AN TOÀN KHI SỬ DỤNG MÁY, THIẾT BỊ 4

I Đối với phòng thí nghiệm 4

II Đối với máy móc thiết bị 4

III Quy trình vận hành máy 4

KHÁT QUÁT CHUNG VỀ MÁY CNC 5

I Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC 5

II So sánh Cấu trúc máy công cụ thông thường và máy CNC 6

III Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC 7

MÁY PHAY CNC 8

I Cấu tạo chung của máy CNC 8

II Các bộ phận chính của máy: 9

III Một số loại dao sử dụng trong máy phay CNC 10

IV Cách set gốc phôi cho máy phay CNC MILL55 12

V Bài tập code: 13

MÁY TIỆN CNC 14

I Các bộ phận chính của máy tiện CNC 14

II Cấu tạo dao tiện CNC 14

III Cách set gốc phôi cho máy tiện CNC TURN 55 15

IV Bài tập code 16

2

NỘI QUY PHÒNG THÍ NGHIỆM

I Đối với sinh viên

1 Đi học đúng giờ, vào muộn quá 15’ sẽ bị coi như hông đi học thực hành tiết đó

2 Phải trang bị bảo hộ lao động: Quần áo, đầu tóc gọn gang, lịch sự; Đi giày hoặc đi dép

có quai hậu

3 Tuân thủ đúng các quy dịnh, quy trình theo hướng dẫn của giáo viên

4 Không tự ý thức hiện các thao tác máy ngoài phạm vi thực tập; không vận hành thay đổi các thong số hoạt động của máy khi chưa có sự đồng ý của giáo viện hướng dẫn

5 Không rời vị trí được phân công khi chưa có sự đồng ý của giáo viên

6 Báo cáo ngay cho giáo viên hướng dẫn khi có sự cố thiết bị hoặc tai nạn lao động

7 Bàn giao máy cần nêu rõ tình trạng của máy trong thời gian làm việc

8 Vệ sinh máy, thiết bị… sau mỗi buổi thí nhiệm theo hướng dẫn của giáo viên

9 Chịu trách nhiệm khắc phục khi gây ra sự cố làm hỏng do không thực hiện theo hướng dẫn của giáo viên hoặc làm mất thiết bị dụng cụ

II Đối với giáo viên hướng dẫn thí nghiệm

1 Chuẩn bị đủ máy, thiết bị, dụng cụ và vật tư trước khi hướng dẫn thí nghiệm

2 Dành 20’ đầu của buổi đầu tiên trong đợt thí nghiệm để phổ biến nội quy, quy định an toàn và tóm tắt các nội dung mà sinh viên sẽ thực hiện

3 Hướng dẫn đúng đủ theo chương trình đã được phê duyệt

4 Quản lý lớp học, thường xuyên kiểm tra, nhắc nhở đảm bảo an toàn cho sinh viên

5 Quản lý và chịu trách nhiệm bảo quản máy, thiết bị, dụng cụ trong suốt thời gian hướng dẫn, ghi đầy đủ nhật kí làm việc

6 Dành 5-10’ cuối mỗi buổi chỉ đạo sinh viên vệ sinh phòng máy

QUY ĐỊNH AN TOÀN KHI SỬ DỤNG MÁY, THIẾT BỊ

I Đối với phòng thí nghiệm

- Máy, thiết bị, dụng cụ, vật tư phải được bố trí ngăn nắp đúng nơi quy định

- Bật điều hòa hoặc bật máy hút ẩm 24/24h đối với thời tiết ẩm quá 80%

- Trang bị đầy đủ, đảm bảo về an toàn, phòng chống cháy nổ theo quy định của nhà trường và pháp luật

II Đối với máy móc thiết bị

- Khởi động hoặc tắt theo đúng quy trình, iểm tra các chế độ an toàn khi vận hành máy

- Bật máy nén hí khi đạt đủ áp mới bật máy công cụ

- Các máy không có lịch làm việc phải được thường xuyên bôi trơn các đường dẫn hướng và bật máy, cho chạy không tải trong thời gian 30 phút mỗi ngày

III Quy trình vận hành máy

- Kiểm tra dầu mỡ của các trục vít me và đường dẫn hướng

- Cho máy chạy không tải 5 phút

- Kiểm tra định vị và kẹp chặt phôi

- Trong quá trình làm việc không để thiết bị, dụng cụ bên trong máy

- Mở công tắc nguồn, mở máy tính, mở phần mềm

- Đưa máy về điểm gốc máy

- Kiểm tra chương trình gia công khi lập trình bằng tay (chế độ cắt, hành trình chạy dao…)

- Tắt chương trình, tắt điện, vệ sinh máy sau khi ngừng sử dụng

4

KHÁT QUÁT CHUNG VỀ MÁY CNC

I Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC

Máy CNC là gì?

NC = Numerical Control

CNC = Computer Numerical Control

Các hoạt động được điều khiển bằng cách nhập trực tiếp dữ liệu số qua đó tự động hoá lập trình vạn năng Các máy công cụ được điều khiển bằng hàng loạt các lệnh được mã hoá

Lịch sử phát triển:

 1725 – Phiếu đục lỗ được dùng để tạo mẫu quần áo

 1808 – Phiếu đục lỗ trên lá kim loại được dùng để điều khiển tự động máy thêu

 1863 – Tự động điều khiển chơi nhạc trên piano nhờ băng lỗ

 1940 – John Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi các dữ liệu

về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ

 1952 – Máy công cụ NC điều khiển số đầu tiên

 1959 - Ngôn ngữ APT được đưa vào sử dụng

 1960s – Điều khiển số trực tiếp (DNC)

 1963 - Đồ hoạ máy tính

 1970s - Máy CNC được đưa vào sử dụng

 1980s – Điều khiển số phân phối được đưa vào sử dụng

Máy điều khiển số cổ điển chủ yếu dựa trên công trình của một người có tên là John Parsons Từ những năm 1940 Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi các dữ liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ Máy được điều khiển để chuyển động theo từng tọa độ, nhờ đó tạo ra được bề mặt cần thiết của cánh máy bay

Năm 1948 J Parson giới thiệu hiểu biết của mình cho không lực Hoa Kỳ Cơ quan này sau đó đã tài trợ cho một loạt các đề tài nghiên cứu ở phòng thí nghiệm

Servomechanism của trường Đại học kỹ thuật Massachusetts (MIT)

Công trình đầu tiên tại MIT là phát triển một mẫu máy phay NC bằng cách điều khiển chuyển động của đầu dao theo 3 trụ tọa độ Mẫu máy NC đầu tiên được triển lãm vào năm

1952 Từ 1953 khả năng của máy NC đã được chứng minh

Một thời gian ngắn sau, các nhà chế tạo máy bắt đầu chế tạo các máy NC để bán, và các nhà công nghiệp, đặc biệt là các nhà chế tạo máy bay đã dùng máy NC để chế tạo các chi tiết cần thiết cho họ

Hoa kỳ tiếp tục cố gắng phát triển NC bằng cách tiếp tục tài trợ cho MIT nghiên cứu ngôn ngữ lập trình để điều khiển máy NC Kết qủa của việc này là sự ra đời của ngôn ngữ APT: Automatically Programmed Tools vào năm 1959

Mục tiêu của việc nghiên cứu APT là đảm bảo một phương tiện để người lập trình gia công có thể nhập các câu lệnh vào máy NC Mặc dù APT bị chỉ trích là thứ ngôn ngữ qúa đồ sộ đối với nhiều máy tính, nó vẫn là công cụ chính yếu và vẫn được dùng rộng rãi trong công nghiệp ngày nay và nhiều ngôn ngữ lập trình mới là dựa trên APT

II So sánh Cấu trúc máy công cụ thông thường và máy CNC

Máy công cụ CNC được thiết kế cơ bản giống như máy công cụ vạn năng Sự khác nhau thật sự là ở chỗ các bộ phận liên quan đến tiến trình gia công của máy công cụ CNC được điều khiển bởi máy tính

 Các hướng chuyển động của các bộ phận máy công cụ CNC được xác định bởi một

hệ trục tọa độ

 Mỗi chuyển động của các bộ phận máy có một hệ thống đo riêng để tính toán các vị trí tương ứng và phản hồi thông tin này về hệ điều khiển

So sánh chức năng

 Nhập dữ liệu: Dùng chương trình NC

 Điều khiển: Máy tính được tích hợp trong hệ điều khiển CNC và phần mềm tương ứng kiểm soát toàn bộ các chức năng điều khiển của máy công cu

 Kiểm tra: Trên máy công cụ CNC, kích thước của chi tiết gia công được đảm bảo trong suốt quá trình gia công với sự phản hồi liên tục của hệ thống đo

6

III Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC

Ngày nay các máy sử dụng kỹ thuật NC và CNC được sử dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau như:

Các ứng dụng của điều khiển số được ứng dụng rộng rãi hiện nay đặc biệt là trong gia công kim loại:

- Khoan và các nguyên công tương tự

- Tiện trong

- Tiện

- Mài

- Cắt dây

Hệ thống điều khiển NC cũng được dùng trong các lĩnh khác:

- In bản vẽ tự động

- Máy lắp ráp

- Máy cắt gió

- Máy cắt bằng Plasme

- Các công nghệ Laser

MÁY PHAY CNC

I Cấu tạo chung của máy CNC

Phần điều khiển: Gồm chương trình điều khiển và các cơ cấu điều khiển

- Chương trình điều khiển: Là tập hợp các tín hiệu (gọi là lệnh) để điều khiển máy, được mã hóa dưới dạng chữ cái, số và môt số ký hiệu khác như dấu cộng, trừ, dấu chấm, gạch nghiêng Chương trình này được ghi lên cơ cấu mang chương trình dưới dạng mã số (cụ thể là mã thập - nhị phân như băng đục lỗ, mã nhị phân như bộ nhớ của máy tính)

- Các cơ cấu điều khiển: Nhận tín hiệu từ cơ cấu đọc chương trình, thực hiện các phép biến đổi cần thiết để có được tín hiệu phù hợp với điều kiện hoạt động của cơ cấu chấp hành, đồng thời kiểm tra sự hoạt động của chúng thông qua các tín hiệu được gửi về từ các cảm biến liên hệ ngược Bao gồm các cơ cấu đọc, cơ cấu giải mã, cơ cấu chuyển đổi, bộ xử lý tín hiệu, cơ cấu nội suy, cơ cấu so sánh, cơ cấu khuyếch đại, cơ cấu đo hành trình, cơ cấu đo vận tốc, bộ nhớ và các thiết bị xuất nhập tín hiệu Đây là thiết bị điện – điện tử rất phức tạp, đóng vai trò cốt yếu trong hệ thống điều khiển của máy NC

Phần chấp hành: Gồm máy cắt kim loại và một số cơ cấu phục vụ vấn đề tự động hóa

như các cơ cấu tay máy, ổ chứa dao, bôi trơn, tưới trơn, hút thổi phoi, cấp phôi Cũng như các loại máy cắt kim loại khác, đây là bộ phận trực tiếp tham gia cắt gọt kim loại để tạo hình chi tiết Tùy theo khả năng công nghệ của loại máy mà có các bộ phận: Hộp tốc

độ, hộp chạy dao, thân máy, sống trược, bàn máy, trục chính, ổ chứa dao, các tay máy Kết cấu từng bộ phận chính chủ yếu như máy vạn năng thông thường, nhưng có một vài

8

khác biệt nhỏ để đảm bảo quá trình điều khiển tự động được ổn định, chính xác, năng suất

và đặc biệt là mở rộng khả năng công nghệ của máy

- Hộp tốc độ: Phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn, thường là truyền động vô cấp, trong đó

sử dụng các ly hợp điện từ để thay đổi tốc độ được dễ dàng

- Hộp chạy dao: Có nguồn dẫn động riêng, thường là các động cơ bước Trong xích truyền động, sử dụng các phương pháp khử khe hở của các bộ truyền như 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 khi dao bị mòn Trong các máy CNC có thể sử dụng các dạng điều khiển thích nghi khác nhau bảo đảm một hoặc nhiều thông số tối ưu như các thành phần lực cắt, nhiệt độ cắt, độ bóng bề mặt, chế độ cắt tối ưu, độ ồn, độ rung

II Các bộ phận chính của máy phay CNC:

Trục chính: Trục chính của máy phay CNC có phần côn ở đầu dùng để gá dao

Ụ trục chính: Ụ trục chính có đường trượt để dẫn hướng cho đầu dao di chuyển lên

xuống theo phương Z

Bàn máy: Bàn máy có công dụng để gá phôi Bàn máy có thể di chuyển theo

phương X và Y

Thân máy: Thân máy có công dụng để đỡ các bộ phận của máy.

Bộ phận thay dao tự động: Bộ phận thay dao tự động có ổ tích dao và tay máy để

thay dao tự động theo chương trình

III Một số loại dao sử dụng trong máy phay CNC

a Dao phay mặt phẳng:

b Dao phay ngón:

C)Mũi khoan:

d) Dao khoét:

e) Dao doa:

10

f) Mũi khoan tâm:

h Mũi ta rô:

IV Cách set gốc phôi cho máy phay CNC MILL55

- Chuyển máy về chế độ điều khiển bằng tay.

- Cho chạy dao

- Điều khiển vị trí của từng trục X, Y, Z sao cho dao vừa chạm vào phôi thì đọc giá trị toạ độ trên màn hình

Ví dụ, chọn gốc phôi tại tâm phôi

 Bước 1 : Điều khiển các trục toạ độ để đầu dao tiến vào phôi từ phía bên trái, khi dao vừa chạm vào phôi ta vào bảng toạ độ đặt X=0, lùi dao ra và thực hiện tiến dao vào phôi từ phía bên phải, khi dao vừa chạm vào phôi, ta nhìn vào màn hình hiển thị toạ độ tuyệt đối của dao, lấy giá trị này chia 2 và nhập vào bảng OFFSET tại một điểm gốc phôi lựa chọn ( ví dụ G54) Làm lần lượt với trục Y

 Bước 2 : với trục Z, không cho chạy dao mà dùng 1 tờ giấy để kiểm tra mũi dao đã chạm mặt phôi chưa, set Z=0, đọc giá trị toạ độ máy hiển thị trên màn hình và nhập vào bảng set gốc phôi ở toạ độ Z

12

V Bài tập code:

O0001

N5 G90 G54 G00 X0 Y0 Z20 ;

N10 G00 X25 Y-27;

N15 G00 Z-7.5;

N20 G97 M03 S1000 F500;

N25 G01 G42 D1 X25 Y-25;

N30 G01 Y25;

N35 G01 X-25;

N40 G01 Y-25;

N45 G01 X25;

N50 G00 Z20;

N55 M30;

O0002

N5 G90 G54 X-25 Y-25 Z20;

N10 G97 M03 S1000;

N15 M98 P00070003;

N20 M30;

O0003

N5 G91 G01 Z-1 F300;

N10 G90 G42 X-25 Y-25 D1;

N15 G01 X-22 Y-25;

N20 G01 Y-5;

N25 G01 X-13;

N30 G03 X-13 Y5 R5;

N35 G01 X-22;

N40 G01 Y18;

N45 G02 X-18 Y22 R4;

N50 G01 X-4;

N55 G01 Y13;

N60 G03 X4 Y13 R4;

N65 G01 Y22;

N70 G01 X12;

N75 G02 X22 Y12 R10;

N80 G01 Y5;

N85 G01 X13;

N90 G03 X13 Y-5 R5;

N95 G01 X22;

N100 G01 Y-18;

N105 G02 X18 Y-22 R4;

N110 G01 X4;

N115 G01 Y-13;

N120 G03 X-4 Y-13 R4;

N130 G01 X-12;

N135 G02 X-22 Y-12;

N140 G40 X-25 Y-25;

N145 M99;

O0004

N5 G90 G54 G00 X-18 Y18 Z10;

N10 G97 M03 S1000 F500;

N15 G01 Z-15 ;

N20 G01 Z 10;

N25 G00 X12 Y12;

N30 G01 Z-15;

N35 G01 Z10;

N40 G00 X18 Y-18;

N45 G01 Z-15;

N50 G01 Z10;

N55 G00 X-12 Y-12 ;

N60 G01 Z-15;

N65 G01 Z10;

N70 G00 X0 Y0 Z10;

N75 M30;

14

MÁY TIỆN CNC

I Các bộ phận chính của máy tiện CNC

1 Thân máy ( Bed ): Thân máy đóng vai trò là chân đế của toàn bộ máy nơi các bộ phận khác nhau được gắn vào nó Nói chung rất cứng chắc về cấu trúc, thân máy được đúc bằng gang cường lực Băng máy tiện có băng bi ( thanh ray trượt ) và băng cơ trong đó băng cơ cứng vững hơn, bền hơn băng bi

2 Ổ dao (Carriage): Được sử dụng để gắn và di chuyển dao tiện theo chiều ngang và chiều dọc để thực hiện quá trình cắt gọt

3 Mâm cặp: Được gắn trên trục chính dùng để giữ phôi

4 Bảng điều khiển CNC: Trung tâm lưu trữ của máy, bảng điều khiển CNC lưu trữ tất cả các chương trình và hướng dẫn CNC, thực hiện các thao tác vận hành máy tại bảng này

5 Trục chính: Thực hiện chuyển động quay tròn của phôi

6 Động cơ truyền động chính: Động cơ truyền động giúp xoay mâm cặp, do đó điều khiển toàn bộ máy Nên chọn động cơ AC Servo Fanuc đít đỏ là đời cao hơn loại động cơ đít vàng

7 Ụ động: Có thể lắp đầu chống tâm khi tiện trục dài hoặc lắp mũi khoan khi thực hiện khoan tâm trên trục Ụ động di chuyển dọc theo trục Z của máy tiện

II Cấu tạo dao tiện CNC

Dao tiện trên máy CNC được chọn lựa theo yêu cầu, đặt điểm của bề mặt chi tiết gia công Dao có hai phần: phần cắt (phần làm việc) và phần cán (phần thân)

Phần cắt dao tiện CNC : Thường dùng là các loại mảnh dao (insert) tiêu chuẩn Có các loại mảnh dao: hình bình hành (ký hiệu A, B, K), hình thoi (ký hiệu C, D, E, M, V), hình chữ nhật (L), hình tròn (R), hình vuông (S), hình tam giác (T), hình 3 góc (W), hình bác giác (O), ngũ giác (P), lục giác (H);

Phần cán dao tiện CNC được chia thành nhiều loại như: Tiện thô, tinh ngoài và trong Khi tiện tinh ngoài và trong chú ý chọn góc nghiêng chính và phụ cho phù hợp với đặc điểm bề mặt gia công, loại mảnh dao và phương chạy dao sau

III Cách set gốc phôi cho máy tiện CNC TURN 55

Quy trình lấy gốc tọa độ dao:

Gá phôi vào mâm cặp 3 chấu tự định tâm Cho phôi quay

Đo X: Đo đường kính phôi

- Bước 1: quay mâm cặp, tiện tinh đường kính phôi 1 đoạn 2 đến 3 cm

Dừng máy, sử dụng thước cặp đo đường kính phôi vừa tiện

- Bước 2: lấy kết quả X trong tọa độ tương đối (machine) trừ đi kết quả đo được giá trị bao nhiêu nhập vào “offset/geometry” ở cột X của dao cần đo

Đo Z: Đo chiều dài phôi

16

- Bước 1: Tiện khỏa mặt đầu, cho cạnh của ổ dao chớm chạm vào mặt đầu tiên khỏa đó (dùng 1 tờ giấy để xác định xem ổ đã chớm chạm hay chưa), rồi cho Z trên tọa độ tương đối về 0

- Bước 2: đưa ổ dao về vị trí an toàn theo chiều Z> 0, cách mặt đầu phôi 10 mm,

so với con dao cần đo hoặc con dao gần chi tiết nhất

Gọi dao cần đo về

- Bước 3: trên tọa độ Z, nhập tọa độ vào ‘offset’ ở cột Z của dao cần đo

IV Bài tập code

N05 0002

N10 T0202

G97 S1000 Mo3

N15 G00 X90 Z0

N20 G01 X-0.5 F01

N25 G00 X90 Z5

N30 G73 U0.5 R1

N35 G73 P35 Q110 U0.5 W0.5

N40 G00 X12

N45 G01 Z0

N50 G01 X16 Z-2

N55 G01 Z-16

N60 G01 X20