Việc nghiên cứu tìm hiểu, khai thác và xây dựng các bài thực hành trên máy CNC phục vụ công tác nghiên cứu và giảng dạy cho sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí là một yêu cầu có tí
Trang 1MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Trong tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất Nước nền công nghiệp cơ khí của nước ta đang phát triển theo hướng tự động hóa, thiết kế và gia công với sự trợ giúp của máy tính Điều đó đòi hỏi sự hoàn thiện và phát triển không ngừng của các doanh nghiệp sản xuất cơ khí và các cơ sở đào tạo
Để thực hiện mục tiêu trên, các doanh nghiệp cơ khí và các cơ
sở đào tạo trong nước đã và đang đầu tư ngày càng nhiều các máy công cụ hiện đại, xong vấn đề khai thác và sử dụng có hiệu quả kinh
tế kỹ thuật đang là một đòi hỏi bức thiết đặc biệt là vấn đề đào tạo nguồn nhân lực khoa học công nghệ có khả năng tiếp cận, làm chủ
và khai thác hiệu quả các máy CNC hiện đại
Trước tình trạng như vậy Trường Cao đẳng kinh tế kỹ thuật Vĩnh Phúc đã đầu tư một số máy CNC để phục vụ cho việc đào tạo chất lượng cao Việc nghiên cứu tìm hiểu, khai thác và xây dựng các bài thực hành trên máy CNC phục vụ công tác nghiên cứu và giảng dạy cho sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí là một yêu cầu có tính bức thiết
Xuất phát từ lý do đó tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu máy phay CNC VBZ640 và xây dựng một số bài thực hành phục vụ đào tạo Cao đẳng” làm đề tài tốt nghiệp.
2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần
bổ sung cho co sở lý thuyết về nghiên cứu máy CNC để ứng dụng vào công tác giảng dạy
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để nâng cao hiệu quả giảng dạy trong các trường Cao đẳng cũng như
Trang 2nâng cao khả năng thiết kế, vận hành máy CNC của sinh viên tạo ra nguồn nhân lực cao trong Tỉnh
3 Phương pháp nghiên cứu.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về gia công CNC, nghiên cứu về
máy phay CNC, và tiếp cận với phần mềm TopSolid’CAM.
- Xây dựng một số bài thực hành vận hành và gia công trên
máy phay CNC phục vụ chương trình đào tạo tại trường cao đẳng Kinh tế kỹ thuật vĩnh phúc nói riêng và các trường cao đẳng ngành công nghệ cơ khí nói chung
- Gia công mẫu một số bài thực hành
Trang 3CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC
1.1 Lịch sử phát triển của máy CNC
1.2 Khái niệm máy CNC
1.2.1 Khái niệm
CNC là viết tắt của Computer Numerical Control: điều khiển
số bằng máy tính Máy công cụ CNC là loại máy gia công sử dụng các chương trình đã được lập trình sẳn để gia công các chi tiết Các chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào bộ nhớ Khi gia công, Máy tính đưa ra các lệnh điều khiển máy, Máy công cụ CNC có khả năng thực hiện các chức năng như: nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất
kỳ mặt bậc ba nà Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đường kính dụng cụ Tất cả các chức năng trên đều được thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính
1.2.2 Đặc điểm cấu trúc của máy công cụ điều khiển CNC.
* Điều khiển trục quay và trục bước tiến
- Các máy tiện CNC
- Các máy phay CNC
* Hệ thống đo hành trình
- Khi đo trực tiếp
- Khi đo gián tiếp
- Khi đo vị trí tuyệt đối
- Khi đo vị trí tương đối
* Thiết bị kẹp chi tiết
* Thiết bị gá và thay dao
1.2.3 Mô hình khái quát CNC
Trang 4a Phaàn ñieàu khieån
b Phần chấp hành:
1.3 Hệ tọa độ sử dụng trong máy CNC
1.3.1 Hệ tọa độ gốc
- Hệ tọa độ Đề - các
- Hệ tọa độ cực
- Hệ tọa độ liên quan đến chi tiết máy
1.3.2 Các điểm gốc, điểm chuẩn
1.3.2.1 Điểm gốc của máy (M)
1.3.2.2 Điểm chuẩn của máy R
1.3.2.3 Điểm zezo của phôi W và điểm gốc chương trình P
* Điểm gốc của phôi W
* Điểm gốc chương trình P
* Điểm gá đặt
1.3.2.4 Điểm gốc của dụng cụ
* Điểm chuẩn của dao P
* Các điểm gốc của dao
* Điểm thay dao
Trang 51.4 Quan hệ giữa các trục toạ độ:
1.5 Các dạng điều khiển của máy công cụ CNC
1.5.1 Điều khiển điểm-điểm
1.5.2 Điều khiển theo đường thẳng.
1.5.3 Điều khiển biên dạng
- Điều khiển 2D
- Điều khiển 2D1/2
- Điều khiển 3D
- Điều khiển 4D, 5D
1.6 Hình thức tổ chức lập trình trên máy CNC
1.6.1 Lập trình bằng tay
1.6.2 Lập trình bằng máy
1.6.3 Lập trình bằng tay trực tiếp trên máy CNC
1.6.4 Lập trình trên cụm máy CNC khác
1.6.5 Lập trình bằng máy tại phân xưởng chuẩn bị chương trình
1.7 Trình tự thiết lập một chương trình gia công
Kết luận chương 1
Sự ra đời của công nghệ CNC đã làm thay đổi mạnh mẽ nghành cơ khí, từ nền sản xuất cơ khí thuần túy chuyển sang kết hợp giữa Cơ khí với Công nghệ thông tin và Điện tử Quá trình gia công phức tạp trở nên dễ dàng hơn, các đường cong 3D không còn là vấn
đề phức tạp khi gia công nữa và còn một lượng lớn các thao tác do con người làm được giảm thiều Việc ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất đã tạo ra được những sản phẩm cơ khí có độ chính xác cao, giảm được sai sót, tăng khả năng lắp lẫn hoàn toàn của sản phẩm, giảm được sức lao động cũng như thời gian gia công
Trang 6Việc nghiên cứu CNC để ứng dụng vào sản xuất là rất quan trọng chính vì vậy mà những kiến thức về chương 1 đưa ra khá đầy đủ và chi tiết để làm tiền đề nghiên cứu các chương tiếp theo
Trang 7CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MÁY PHAY CNC VBZ640 2.1 Giới thiệu về máy phay CNC VBZ60
2.1.1 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC VBZ640
(Bảng 2.1)
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC VBZ60
TT Thông số kỹ thuật
(Specification)
Đơn vị (Unit) CNC VBZ640
1 Hệ điều khiển (Control)
2 Hành trình trục X, Y, Z (Traval
3 Khoảng cách từ mũi trục chính mm 430
Trang 8tới bàn máy (Spindle nose to
table dist)
4 Kích thước bàn máy (Table size) mm 750x360
5 Chiều cao của bàn (Table
6 Tải trọng của bàn máy (Table
7 Chiều rộng rãnh T (T slot width) mm 100
8 Khoảng cách rãnh T (T slot
9 Số lượng rãnh T (T slot quaitily) rãnh 3
10 Kiểu trục chính (Spindle mount) BT40
11 Tốc độ trục chính (Spindle
speed)
Vg/
phút 60 ÷ 8000
12 Động cơ chính (Spindle motor) KW 5.5 ÷ 7.5
13 Tốc độ dẫn tiến dao nhanh trục
X, Y, Z (Rapid feed X, Y, Z)
mm/
phút 30000
14 Tốc độ cắt (cutting speed) mm/
phút 10-5000
15 Độ chính xác định vị
( Posittioning Accuracy) mm
X/0.025 Y,Z/0.022
16
Độ chính xác lập lại
X/0.015 Y,Z//0.012
17 Đường kính dao lớn nhất (Max
18 Chiều dài dao lớn nhât (Max
Trang 919 Số lượng dao lớn nhất (Max tool
20 Thời gian thay dao (Tool
21 Trọng lượng máy (Weigh) Kg 3600
22 Kích thước máy (Machinne
2200x220x210 0
23 Điện áp (power voltage) V 380
24 Nhiệt độ cho phép 00C 00C ÷ 450C
2.1.2 Những tính năng chính của máy
2.1.3 Không gian làm việc của máy
2.2 Vị trí và chức năng các bộ phận cơ bản của máy
2.2.1 Các bộ phận cơ bản của máy
1 Đế (Base) 9 Bơm bôi trơn (Lubricate pump)
2 Động cơ trục Y (Y axis
motor)
10 Đồng hồ đo áp suất khí Stand column
3 Thanh trượt ngang (Cross
silideway)
11 Bơm làm mát (Cooling pump)
4 Động cơ trục X (X axis
motor)
12 Hộp làm mát (Cooling box)
5 Vỏ bảo vệ ngoài (Outside
protecsion shell)
13 Động cơ trục Z (Z axis motor)
6 Bảng kiểm soát hệ thống
(System control plate)
14 Động cơ trục chính (Main Spindle motor)
7 Ổ tích dao (Tool magazine) 15 Trục chính (Main spindle)
8 Tủ điện (Electric box) 16 Bàn máy (Workbench)
Trang 102.2.2 Giới thiệu về bảng điều khiển và các nút chức năng
Hình 2.4 Bảng điều khiển và các phím chức năng
2.2.3 Bàn phím MDI
Hình 2.5 Bàn phím MDI
Trang 112.2.4 Các phím chức năng
Hình 2.6 Các phím chức năng
2.2.5 Các phím mềm
Trang 12Hình 2.7 Màn hình LCD của bảng điều khiển
2.3 Hệ điều khiển của máy
2.3.1 Nguyên lý làm việc của hệ điều khiển
* Điều khiển trục chính
* Điều khiển nước làm mát
* Điều khiển dung dịch bôi trơn:
* Bộ chuyển đổi TC
* Điều khiển hệ thống
2.3.2 Các tham số của hệ điều khiển
2.3.3 Bảng mã lệnh G
* Các dạng mã lệnh
* Từ và địa chỉ
* Danh sách các mã lệnh G
2.3.4 Xuất, nhập và xóa một chương trình
* Nhập chương trình
* Xuất chương trình
Trang 13* Xóa chương trình
2.3.5 Tạo một chương trình sửa dụng bàn phím MDI
2.3.6 Kết nối máy với máy tính và Internet
Kết luận chương chương 2:
Việc nghiên cứu kỹ về máy phay VBZ 640 và các mã lệnh sẽ giúp cho người học nắm bắt và vận hành máy một cách thuần thục từ cách vận hành bật và tắt máy, sử dụng màn hình và bảng điều khiển một cách dễ dàng, hiệu quả Qua đó sẽ giúp công việc lập trình, gia công chi tiết trên máy trở lên nhanh chóng, hiệu quả, tăng năng suất, giảm giá thành sản phẩm…Những kiến thức của chương là tiền đề để xây dựng các bài thực hành trên máy phay CNC VBZ640
Trang 14CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC VBZ640
3.1 Bài 1: Vận hành và thao tác trên máy
* Điều kiện kỹ thuật làm việc:
* Hướng dẫn vận hành bật máy:
* Hướng dẫn vận hành tắt máy
* Hướng dẫn sử dụng hộp vô lăng điều khiển dẫn tiến bằng tay
* Thay và lắp dao trên máy phay CNC VBZ640
3.2 Bài 2: Xét gốc và bù chiều dài dao trên máy
* Gá phôi
* Bật trục chính quay
* Xét gốc phôi
- Xét theo phương X
- Xét theo phương Y
- Xét theo phương Z
* Xét dao
3.3 Bài 3: Lập trình gia công trực tiếp trên máy
* Dữ liệu đầu bài
Hình 3.1 Chi tiết gia công số 1
Trang 15* Trình tự thực hiện
Bước 1 Gá phôi
Bước 2: Xét gốc và bù chiều dài dao trên máy
Bước 3: Lập trình trực tiếp trên máy
Bước 4: Kiểm tra lại chương trình
Bước 5: Tiến hành gia công chi tiết
3.4 Bài 4: Lập trình bằng tay và gia công trên máy phay CNC VBZ 640
Dữ liệu đầu bài:
Hình 3.5 Chi tiết gia công số 2
Bước 1: Lập trình bằng tay trên máy tính
Bước 2: Gá đặt phôi, xét gốc và bù chiều dài dao (tương tự
như bài 2 và 3)
Bước 3: Chuyển chương trình vưa lập sang máy CNC
Bước 4: Kết nối chương trình với máy phay
Bước 5: Tiến hành gia công
Trang 163.5 Bài 5: Lập trình tự động 2D và gia công trên máy
* Dữ liệu đầu bài:
Hình 3.12 Chi tiết gia công số 2
* Trình tự thực hiện
Bước 1: Thiết lập vùng gia công trên CAM
Bước 2: Chọn dao và thiết lập chế độ cắt
Bước 3: Chạy mô phỏng
Bước 4 Thiết lập gia công trên máy phay CNC VBZ 640 Bước 5 Tạo đường dẫn trên máy tính
Bước 6 Quay về máy phay để coppy
Bước 7 Gia công trên máy
3.6 Bài 6: Lập trình tự động 3D và gia công trên máy
Dữ liệu đầu bài: Cho chhi tiết đã được thiết kế sắn (hình 3.40) phôi có kích thước 95 x100x50
Trang 17Hình 3.42 Chi tiết gia công số 4
* Trình tự thực hiện
Bước 1: thiết lập vùng gia công
Bước 2: Chọn dao và thiết lập chế độ cắt (tương tự như bài 3)
Bước 3: Chạy mô phỏng
Bước 4: Thiết lập gia công trên máy phay CNC VBZ 640
(tương tự như bài 5)
Bước 5: Tạo đường dẫn trên máy tính (tương tự như bài 5) Bước 6: Quay về máy phay để coppy (tương tự như bài 5)
Bước 7: Gia công trên máy
Kết luận chương
Việc nghiên cứu, xây dựng một số bài thực hành vận hành, gia công bằng tay, trên máy, 2D và 3D trên máy CNC VBZ640 nhằm mục đích là giúp cho người học tiếp cận với việc vận hành và gia công thực tế trên máy phay Qua đó sinh viên sẽ nắm bắt được các phần mềm hỗ trợ gia công, các thông số của máy cũng như chế
độ cắt tối ưu trên máy Từ đó tạo cho sinh viên lòng tự tịn, tính độc lập, rèn luyện cả lý thuyết lẫn tay nghề khi tiếp xúc với các máy CNC và các phương pháp gia công công nghệ cao
Trang 18KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì việc ứng dụng công nghệ số vào sản xuất đã mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật to lớn, giúp giảm thiểu sức lao động, gia công được những biên dạng phức tạp một cách dễ ràng Nhưng để đạt được hiệu quả như vậy đòi hỏi trình độ hiểu biết về cách thức tổ chức sản xuất, lập trình và thành thạo về máy là rất cao của các kỹ sư và đội ngũ công nhân đứng máy.Tuy công nghệ này đã có những bước phát triển khá mạnh
mẽ ở nước ta nhưng việc ứng dụng công nghệ này vào thực tế thì còn nhiều hạn chế do trình độ, điều kiện về thiết bị và chất lượng lực lực lượng lao động
Xuất phát từ lý do đó, tác giả đã nghiên cứu và thực hiện đề
tài “Nghiên cứu máy phay CNC VBZ640 và xây dựng một số bài thực hành phục vụ đào tạo Cao đẳng” Nội dung của luận văn nêu
ra những nghiên cứu về công nghệ CNC, nghiên cứu máy phay CNC
và thiết lập một số bài thực hành gia công trên máy
Dựa trên những nghiên cứu về gia công, lập trình CNC, các phần mềm hỗ trợ gia công (Topsolid) và nghiên cứu máy phay CNC VBZ640 tác giả đã xây dựng mô đun thực hành CNC cho hệ cao đẳng công nghệ cơ khí Mô đun trình bày về các thao tác, vận hành
sử dụng máy và cách thức lập trình bằng tay, trên máy, 2D, 3D Mô đun nhằm tạo kỹ năng vận hành, thao tác máy phay CNC VBZ640, cách thức lập trình bằng tay và tự động từ việc nhập chương trình, xuất chương trình, kết nôi máy tình, internet, chạy mô phỏng và gia công trực tiếp trên máy Từ những kiến thức này sẽ tạo cho sinh viên lòng tự tịn, tính độc lập, rèn luyện cả lý thuyết lẫn tay nghề khi tiếp xúc với các máy CNC và các phương pháp gia công công nghệ cao
Trang 19Do điều kiện về thời gian và yêu cầu trong phạm vi luận văn nên tác giả đã không thể giới thiệu sâu về tính năng của phần mềm
hỗ trợ gia công (Topsolid/CAM), các mô đun mới chỉ đưa ra được các cách thức từ việc lập trình đến gia công chưa đưa ra được nhiều biên dạng gia công để từ đó phân tích được tính tối ưu của quá trình gia công Tác giả hy vọng qua những kết quả trong luận văn sẽ tạo điều kiện và là tiền đề cho sinh viên làm quen và tiếp cận với các máy CNC và các phần mềm khác
Trang 20TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt
1 PGS.TS Trần Văn Địch (2004), Công nghệ CNC, NXB Khoa học kỹ
thuật
2 Trần Thế San – TS Nguyễn Ngọc Phương (2006), Sổ tay lập trình CNC,
NXB Đà Nẵng
3 Nguyễn Anh Tuấn (2004), Cơ sở kỹ thuật CNC, Trường ĐH sư phạm
-Thành phố Hồ Chí Minh
4 PGS.TS Trần Văn Địch (200), Công nghệ phay, Nhà xuất bản Khoa
học và Kỹ thuật, Hà Nội
5 Nguyễn Tiến Đào (2007), Nguyễn Tiến Dũng, Kỹ thuật phay, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
6 Trần Văn Địch (2000), Công Nghệ gia công trên máy CNC, NXB Khoa
học và Kỹ thuật, Hà Nội
7 Trần Hữu Thể “Nghiên cứu xây dựng chương trình môn học và hệ
thống bài thực hành gia công cắt gọt theo chương trình số (NC, CNC), giảng dạy trong trường cao đẳng công nghiệp chuyên nghành cơ khí”.
Trường Đại học bách khoa Hà Nội
8 Trương Thị Thu Hương (2008) “Nghiên cứu nâng cao độ chính xác gia
công chi tiết hình dáng hình học phức tạp trên trung tâm gia công ba trục
CNC bằng phương pháp bù sai số” Luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên
ngành Công nghệ chế tạo máy, Trường ĐH KT công nghiệp Thái Nguyên
9 Đặng Văn Anh “Chuyên đề CNC” Đại học giao thông vận tải.
Tiếng anh
10 TopSolid’Cam 2008
11 Seoul institute for vocational training in advanced technology
12 EMCO, Siemens AG 1990, SINUMERIK System 800,
Cycles,USM 4 (PG).