nghiên cứu phương pháp nâng cao chất lượng gia công thô trên máy phay cnc bằng dao phay đầu cầu

1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG GIA CÔNG THÔ TRÊN MÁY PHAY CNC BẰNG DAO PHAY ĐẦU CẦU DƢƠNG VĂN ĐỨC THÁI NGUYÊN, 2011 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP DƢƠNG VĂN ĐỨC NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG GIA CÔNG THÔ TRÊN MÁY PHAY CNC BẰNG DAO PHAY ĐẦU CẦU CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên, 2011 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Nguyễn Trọng Hiếu HỌC VIÊN Dƣơng Văn Đức KHOA ĐÀO TẠO SĐH BGH TRƯỜNG ĐHKTCN PGS.TS. Nguyễn Đăng Hòe 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng toàn bộ nội dung của luận văn là do tôi thực hiện, các số liệu sử dụng trong thuyết minh, các kết quả phân tích tính toán hoàn toàn trung thực, tuyệt đối không sao chép của đề tài khác. Ngƣời thực hiện Dƣơng Văn Đức 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo - TS. Nguyễn Trọng Hiếu, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn. Em cũng chân thành cảm ơn ThS. Trần Vũ Minh – Cán bộ Trung tâm EMCO - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ tận tình em trong quá trình thực hiện thí nghiệm. Em xin bày tỏ lòng biết ơn đối với các Thầy, Cô giáo Khoa Sau đại học - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành Luận văn này. Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp. 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN Error! Bookmark not defined. LỜI CẢM ƠN 4 MỤC LỤC 5 PHỤ LỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU 7 MỞ ĐẦU 12 CHƢƠNG I 15 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC 15 1.1. Lịch sử phát triển 15 1.2. Các hệ thống điều khiển CNC 16 1.2.1. Điều khiển điểm - điểm 16 1.2.2. Điều khiển đoạn thẳng 17 1.2.3. Điều khiển đường 17 1.3. Hệ thống tọa độ và các điểm gốc, điểm chuẩn 19 1.3.1. Hệ thống tọa độ trên máy CNC 19 1.3.2. Các điểm gốc và điểm chuẩn 22 1.4. Ngôn ngữ và hình thức tổ chức lập trình CNC 27 1.4.1. Chương trình gia công theo hệ tọa độ tuyệt đối 28 1.4.2. Chương trình gia công theo hệ tọa độ tương đối 28 1.4.3. Chương trình theo hệ tọa độ hỗn hợp 29 1.4.4. Chương trình theo hệ tọa độ độc cực 29 1.4.5. Các hình thức tổ chức lập trình gia công CNC 30 CHƢƠNG II 33 PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG GIA CÔNG THÔ 33 2.1 . Lượng dư gia công và vết dao trong quá trình gia công thô. 33 2.1.1. Vết dao trong quá trình gia công thô. 33 2.1.2. Chiều cao nhấp nhô 34 2.1.3. Vai trò của chất lượng bề mặt chi tiết sau khi gia công thô. 35 2.2. Lý thuyết về lượng dư gia công linh động. 36 2.3 .Thiết lập đường dẫn dao cho phương pháp nghiên cứu. 37 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3.1 Bề mặt gia công là mặt phẳng 38 2.3.2. Bề mặt gia công là mặt cong lỏm 41 2.3.3. Bề mặt gia công là mặt cong lồi 43 CHƢƠNG III 48 CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 48 3.1. Giới thiệu thiết bị thí nghiệm 48 3.1.1. Máy phay PC MILL 55 48 3.1.2. Hệ điều khiển SINUMERIK trên máy phay PC MILL 55 51 3.1.2.1. Mã lệnh G 51 3.1.2.3. Các chu trình 69 3.1.2.4. Các câu lệnh hiệu chỉnh 87 3.1.2.5. Chương trình con 92 3.1.2.6. Các lệnh điều khiển trục chính 94 3.2. Tiến hành cắt thử mẫu 96 3.2.1 Gia công bề mặt phẳng. 96 3.2.1.1 Gia công bề mặt phẳng theo phương pháp thông thường. 98 3.2.1.2 Gia công bề mặt phẳng theo phương pháp nghiên cứu. 100 3.2.1.3 So sánh 2 mẫu cắt được. 102 3.2.2 Gia công bề mặt cong. 102 3.2.2.1 Gia công bề mặt cong theo phương pháp thông thường. 103 3.2.2.2 Gia công bề mặt cong theo phương pháp nghiên cứu. 105 3.2.2.3 So sánh 2 mẫu gia công. 106 Kết luận chương 3 107 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn PHỤ LỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Chương I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC Hình 1.1 Lịch sử phát triển công nghệ CAD/CAM-CNC Hình 1.2 Điều khiển điểm – điểm Hình 1.3 Điều khiển đoạn thẳng Hình 1.4 Điều khiển 2D Hình 1.5 Điều khiển 3D Hình 1.6 Điều khiển 2D Hình 1.7 Điều khiển 4D và 5D Hình 1.8 Hệ tọa độ trên máy CNC Hình 1.9 Chiều chuyển động của các trục trên máy CNC Hình 1.10 Hệ tọa độ trên máy tiện 3D với bàn dao phía sau Hình 1.11 Hệ tọa độ trên máy phay đứng Hình 1.12 Hệ tọa độ trên máy phay ngang Hình 1.13 Điểm gốc và điểm chuẩn trên máy phay đứng và máy tiện Hình 1.14 Điểm gốc phôi W, gốc chương trình P và gốc máy M Hình 1.15 Ví dụ chọn điểm W và điểm P khi khoan hệ lỗ cùng nằm trên một đường tròn Hình 1.16 Điểm chuẩn P của dao Hình 1.17 Các điểm gốc của dụng cụ Hình 1.18 Hệ tọa độ tuyệt đối Hình 1.19 Hệ tọa độ tương đối Hình 1.20 Hệ tọa độ hỗn hợp Hình 1.21 Hệ tọa độ độc cực 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Chương II PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG GIA CÔNG THÔ Hình 2.1 Chiều cao nhấp nhô h và bước tiến dao ngang g Hình 2.2 Bước tiến của dao phay ngón đầu cầu Hình 2.3 Bước tiến của dap phay ngón phẳng Hình 2.4 Quá trình gia công tinh Hình 2.5 Đường dẫn dao ở các lớp cắt khác nhau Hình 2.6 Chiều cao nhấp nhô và bước tiến dao ngang. Hình 2.7 Chiều cao nhấp nhô, chiều sâu cắt và bước tiến ngang Hình 2.9 Đường dẫn dao khi gia công bề mặt cong lỏm theo phương pháp thông thường Hình 2.10 Đường dẫn dao khi gia công bề mặt cong lỏm theo phương pháp nghiên cứu Hình 2.11 Lượng dư còn lại khi gia công bề mặt cong lỏm theo phương pháp nghiên cứu Hình 2.12 Đường dẫn dao khi gia công bề mặt cong lồi theo phương pháp thông thường Hình 2.13 Đường dẫn dao khi gia công bề mặt cong lồi theo phương pháp nghiên cứu Hình 2.14 Lượng dư còn lại khi gia công bề mặt cong lồi theo phương pháp nghiên cứu Hình 2.8 Mô phỏng gia công trên phần mềm CATIA bằng dao phay đầu cầu 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Chƣơng III TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM CẮT THỬ Hình 3.1 Máy phay PC MILL 55 Hình 3.2 Gá đặt chi tiết trên máy phay PC MILL 55 Hình 3.3 Bàn phím điều khiển Hình 3.4 Gia công Contour trên máy phay PC MILL 55 Hình 3.5 Sản phẩm trên máy phay PC MILL 55 Hình 3.6 Gia công trên máy phay PC MILL 55 Hình 3.7 Chèn vát góc, lượn góc Hình 3.8 Nội suy cung tròn Hình 3.9 Nội suy 3 điểm S, E, M Hình 3.10 Nội suy 2 điểm S, E và R Hình 3.11 Nội suy với góc chắn cung Hình 3.12 Nội suy 3 điểm S, E và điểm trung gian Hình 3.13 Nội suy theo đường xoắn ốc Hình 3.14 Dừng chính xác Hình 3.15 Gia công theo contour Hình 3.16 Xác định mặt phẳng làm việc Hình 3.17 Gia công ren Hình 3.18 Taro Hình 3.19 Bù bán kính dụng cụ Hình 3.20 Dịch chuyển tại góc phôi Hình 3.21 Bù trái G41 Hình 3.22 Bù phải G42 Hình 3.23 Dịch chuyển điểm 0 Hình 3.24 Kích thước tuyệt đối/ tương đối Hình 3.25 Hệ tọa độ cực Hình 3.26 Tiếp cận và rời đi của dụng cụ 10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.27 Hướng dịch chuyển với G430/G431 Hình 3.28 Hướng tiếp cận và rời đi của dụng cụ với NORM, KONT Hình 3.29 Chu trình phay bề mặt 71 Hình 3.30 Phương thức di chuyển của dụng cụ Hình 3.31 Chu trình phay contour 72 Hình 3.32 Ví dụ chu trình 72 Hình 3.33 Chu trình gia công ren 90 Hình 3.34 Ví dụ chu trình 90 Hình 3.35 Ví dụ gia công rãnh Hình 3.36 Gia công rãnh dài trên đường tròn Hình 3.37 Ví dụ Longhole Hình 3.38 Gia công rãnh, rãnh cong trên đường tròn Hình 3.39 Ví dụ SLOT1 Hình 3.40 Ví dụ SLOT2 Hình 3.41 Gia công hốc chữ nhật, hốc tròn Hình 3.42 Ví dụ Pocket1 Hình 3.43 Ví dụ Pocket2 Hình 3.44 Gia công hốc POCKET3/4 Hình 3.45 Ví dụ Pocket3 Hình 3.46 Ví dụ Pocker4 Hình 3.47 Ví dụ chu trình 76 Hình 3.48 Ví dụ chu trình 77 Hình 3.49 Các câu lệnh hiệu chỉnh Hình 3.50 Tính theo điểm 0 hiện hành G54-G599 Hình 3.51 ATRANS tính theo điểm 0 tồn tại trước đó G54-G599, TRANS Hình 3.52 Xoay hệ tọa độ Hình 3.53 Ví dụ xoay hệ tọa độ Hình 3.54 Lấy tỷ lệ Hình 3.55 Ví dụ lấy tỷ lệ [...]... II PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG THÔ 2.1 Lƣợng dƣ gia công và vết dao trong quá trình gia công thô 2.1.1 Vết dao trong quá trình gia công thô Vết dao khi phay bằng dao phay đầu cầu trong phương pháp phay từng lớp được thấy trong hình 2.1 Chiều cao nhấp nhô h là chiều cao của phần vật liệu chưa gia công để lại khi thay đổi đường chạy dao Đây là một thông số quan trọng khi đo đạc chất lượng. .. Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm - Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ gia công trên máy phay CNC - Nghiên cứu thực nghiệm tiến hành trên máy phay EMCO Concept Mill 5 Phạm vi nghiên cứu Trong khuôn khổ của đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu công nghệ gia công trên máy phay EMCO Concept Mill 55 từ đó tiến hành cắt thử mẫu theo phương pháp nghiên cứu và phương pháp thông... đề tài: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ sung cho cơ sở lý thuyết về nghiên cứu máy CNC và lập trình gia công trên máy - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ ứng dụng vào việc nâng cao chất lượng gia công thô trên máy phay CNC 3 Mục đích của đề tài - Mục đích của đề tài là nghiên cứu một phương pháp gia công thô bằng cách xem xét đến lượng dư gia công linh động... tốt hơn, từ đó có thể loại bỏ được lần gia công bán tinh dẫn đến giảm thời gian gia công, và giảm giá thành sản phẩm Tuy nhiên, cho tới nay, chưa có nghiên cứu nào về việc tăng chất lượng bề mặt sau gia công thô được tiến hành Xuất phát từ thực tế đó tác giả đã chọn đề tài Nghiên cứu phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng gia công thô trên máy phay CNC bằng dao phay đầu cầu làm đề tài tốt nghiệp 2 Ý nghĩa... chương trình gia công Hình 3.66 Đường dẫn dao theo phương pháp thông thường Hình 3.67 Chi tiết đang gia công Hình 3.68 Mẫu gia công thô thu được với chế độ cắt trên Hình 3.69 Đo sơ bộ kích thước đỉnh nhấp nhô của chi tiết Hình 3.70 Đường dẫn dao theo phương pháp mới Hình 3.71 Lát cắt trên đỉnh nhấp nhô của phương pháp nghiên cứu Hình 3.72 Chi tiết đã gia công xong bằng phương pháp nghiên cứu Hình 3.73... đến lượng dư gia công linh động trong quá trình gia công Mục đích của phương pháp là xây dựng đường chạy dao tối ưu dựa trên lượng dư mà đường chạy dao trước đó để lại, và cắt đi phần lượng dư này Từ đó đem lại chất lượng bề mặt gia công thô tốt hơn mà không làm tăng thời gian gia công khi phay thô trên máy CNC Đối tượng nghiên cứu của đề tài là máy phay EMCO Concept Mill 55 sử dụng hệ điều khiển SINUMERIK... đến trong quá trình gia công thô Trong thực tế, bước gia công thô tốc độ cao đóng vai trò quan trọng hơn so với khi gia công thô thông thường Bước gia công thô tốc độ cao phải để lại một lượng dư đều nhau hơn cho gia công bán tinh và gia công tinh so với khi gia công thông thường Điều này rất quan trọng vì nó sẽ giữ cho tốc độ bóc tách phoi không đổi trong quá trình gia công tốc độ cao Điều này sẽ giữ... đề cập ở trên, bước tiến ngang nhỏ sẽ làm tăng thời gian gia công dẫn đến giảm năng suất Nếu như có một phương pháp mà làm tăng chất lượng bề mặt sau gia công thô mà không làm tăng thời gian gia công, phương pháp đó sẽ rất hữu ích trong gia công cắt gọt 2.2 Lý thuyết về lƣợng dƣ gia công linh động Lượng dư gia công linh động là một trạng thái tức thời của mẫu được lập ra trong quá trình gia công hiện... 3.74 Hai mẫu gia công Hình 3.75 Phôi gia công bề mặt cong Hình 3.76 Đường dẫn dao theo phương pháp thông thường Hình 3.77 Kết quả cắt thử theo phương pháp thông thường trên phôi nhựa và phôi nhôm Hình 3.78 Đường chạy dao theo phương pháp nghiên cứu Hình 3.79 Kết quả cắt thử theo phương pháp mới trên phôi nhựa và phôi nhôm Hình 3.80 Hai mẫu gia công với phôi nhôm Hình 3.81 Hai mẫu gia công với phôi... http://www.lrc-tnu.edu.vn 27 Điểm thay dao Trong quá trình gia công, có thể ta phải dùng đến một số dao và số lượng dao là tùy thuộc vào yêu cầu của bề mặt gia công, vì thế ta phải thực hiện việc thay dao .Trên các máy có cơ cấu thay dao tự động thì yêu cầu khi thay dao phải không được để chạm vào phôi hoặc máy, vì thế cần phải có điêm thay dao Đối với máy phay hoặc các trung tâm gia công thì thông thường bàn máy chạy về điểm . vào việc nâng cao chất lượng gia công thô trên máy phay CNC. 3. Mục đích của đề tài - Mục đích của đề tài là nghiên cứu một phương pháp gia công thô bằng cách xem xét đến lượng dư gia công linh. HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP DƢƠNG VĂN ĐỨC NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG GIA CÔNG THÔ TRÊN MÁY PHAY CNC BẰNG DAO PHAY ĐẦU CẦU CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN. trình gia công CNC 30 CHƢƠNG II 33 PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG GIA CÔNG THÔ 33 2.1 . Lượng dư gia công và vết dao trong quá trình gia công thô. 33 2.1.1. Vết dao trong quá trình gia công thô.