Nghiên cứu mô phỏng quá trình gia công trên máy NC CNC để phát hiện và ngăn chặn va chạm

iv TịMăTTăLUNăVĔN Lun văn nghiên cu mô phỏng quá trình gia công trên máy NC/CNC để phát hin và ngăn nga va chm. Lun văn nghiên cu xây dựng phn mềm kiểm tra chương trình NC, để kiểm tra va chm, tránh được nhng sự cố đáng tiếc có thể xy trong quá trình gia công thực tế trên máy CNC, đáp ng được nhu cu của xã hi trong lƿnh vực sn xut, va còn đáp ng được nhu cu thực tp của sinh viên trong nhà trưng. Phn mềm ng dụng cho trưng hợp phay CNC 3 trục, dùng phôi dng hình hp, dụng cụ ct là các loi dao phay ngón, vi các trang thiết bị công ngh thông dụng. Phn mềm được xây dựng bằng lp trình matlab vi giao din gm các khối mô đun về máy phay, dụng cụ ct, đu kp dao, phôi, đ gá, kiểm tra và hiển thị kết qu. Kết qu xây dựng, th nghim, kiểm tra phn mềm đt được các yêu cu đt ra trong phm vi gii hn đề tài của lun văn. v ABSTRACT Thesis research process simulation machining on NC / CNC to detect and prevent collisions Thesis research build software test NC programs to test and avoid unfortunate incidents can happen during the actual processing on CNC machines meet the needs of society in productive capacity , has also met the needs of the students practice in schools . Application software for CNC Milling case, use the box workpieces , cutting tools are machetes fingers type , with equipment commonly used technology . Built by Matlab software, the software interface consists of modular blocks on model machine, toolsize, toolholders, workpiece, workpiceholder, test and display the results. Build results, testing, software testing to achieve the requirements set forth in the limited scope of the thesis topic. vi MCăLC Lý lịch khoa học i Li cam đoan ii Li cm ơn iii Tóm tt lun văn iv Abstract v Mục lục vi Danh sách các hình ix Danh sách các bng xii Chng 1 M ĐU 1 1.1 Đt vn đề 1 1.2 Tính cp thiết của đề tài 2 1.3 Ý nghƿa khoa học và thực tiển của đề tài 2 1.4 Mục tiêu nghiên cu của đề tài 3 1.5 Đối tượng và phm vi nghiên cu 3 1.5.1 Đối tượng nghiên cu 3 1.5.2 Phm vi nghiên cu của đề tài 3 1.6 Phương pháp nghiên cu 4 1.7 Kết cu của lun văn tốt nghip 4 Chng 2 TNG QUAN 5 2.1 Tng quan chung về lƿnh vực nghiên cu 5 2.1.1 Gii thiu sơ lược về máy NC/CNC 5 2.1.2 Nhng đc điểm cơ bn của máy CNC 5 2.1.3 Định nghƿa va chm 6 2.1.4 Phân loi va chm 6 2.1.5 nh hưng của sự va chm trên máy CNC 6 2.1.6 Mt số phn mềm mô phỏng tránh va chm hin nay 7 2.2 Các kết qu nghiên cu trong và ngoài nưc đã công bố 8 vii 2.2.1 Trong nưc 8 2.2.2 Ngoài nưc 8 2.2.3. Kết lun 11 Chng 3 C S LÝ THUYT 12 3.1. Gii thiu sơ lược về G-M code 12 3.2 Cu trúc của mt chương trình NC 13 3.2.1 Ký hiu (%) 14 3.2.2 Tên chương trình 14 3.2.3 Th tự khối lnh 14 3.2.4 Địa chỉ lnh 14 3.2.5 Lnh 15 3.2.6 Nhóm lnh thực hin chc năng chuẩn bị 15 3.2.7 Nhóm lnh thực hin chc năng định vị trí và hình học 16 3.2.8 Nhóm lnh thực hin chc năng công ngh: S, F, T 16 3.2.9 Nhóm lnh thực hin chc năng phụ 19 3.2.10 Khối Lnh 19 3.3 Li trong chương trình NC 20 3.3.1.Định nghƿa và phân loi li 20 3.3.2 Li chương trình NC 22 3.3.3 Li khi gia công 38 Chng 4 Ý TNG VÀ GII PHÁP 45 4.1 Ý tưng 45 4.2 Phương án thiết kế 45 4.2.1 Phương án 1 45 4.2.2 Phương án 3 46 4.2.3 Lựa chọn phương án 46 4.3 Gii pháp xây dựng phn mềm 46 4.3.1 Dùng ngôn ng lp trình C++ 46 4.3.2 Dùng lp trình matlab 47 viii 4.3.3 Lựa chọn gii pháp 47 4.4 Kết lun 47 Chng 5 XÂY DNG PHN MM 48 5.1 Xây dựng phn mềm 48 5.1.1 Chc năng và nhim vụ của phn mềm 48 5.1.2 Các mô đun của phn mềm 48 5.2 Lưu đ gii chung của phn mềm kiểm tra va chm 49 5.3 Lưu đ gii thut mô đun xác định li gia công 53 5.4 Lưu đ gii thut mô đun xác định li dao va chm đ gá 53 5.5. Xây dựng phn mềm kết qu đt được 54 5.5.1 Giao din của phn mềm 54 5.5.2. Chc năng các khối mô đun trong giao din phn mềm 55 Chng 6 TH NGHIM-ĐÁNHăGIÁ 60 6.1. Th nghim kiểm tra 60 6.1.1 Bn vẽ chi tiết gia công phay CNC 60 6.1.2 Dùng phn mềm kiểm tra tránh va chm 61 6.2 Đánh giá kết qu th nghim kiểm tra 67 6.3. Mô phỏng kiểm tra đu kp dao va chm chi tiết gia công 70 6.4 Đánh giá kết qu th nghim kiểm tra 71 KT LUN VÀ HNG PHÁT TRIN 73 1 Kết Lun 73 1.1 Nhng vn đề đã làm được 73 1.2 Vn đề còn tn ti 73 2 Hưng phát triển cho tương lai 73 TÀI LIU THAM KHO 75 PH LC 77 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Tỉ l % của sự va chm trong các sự cố gia công trên máy NC/CNC[10]. 7 Hình 2.2: Mt phẳng quét trong nhn dng va chm vi phôi trên máy CNC 5 trục[11] 8 Hình 2.3: Va chm gia đu máy phay vi cu kết cu máy và phôi[12]. 9 Hình 2.4: Trng thái của h thống máy va chm theo hưng trục và hưng kính[13] . 9 Hình 2.5: Kiểm tra về sự va chm dụng cụ trên máy Tin[14] 10 Hình 2.6: Kiểm tra va chm gia vòi m trà vi dụng cụ ct[15] 11 Hình 3.1: Sơ đ li trong mt chương trình NC 21 Hình 3.2: Hình biểu thị li ký hiu m đu hoc kết thúc chương trình % 23 Hình 3.3: Hình biểu thị li tên chương trình O 24 Hình 3.4: Hình biểu thị li th tự khối lnh 26 Hình 3.5: Hình biểu thị li nhóm lnh thực hin chc năng chuẩn bị G 27 Hình 3.6: Hình biểu thị li ký hiu ch cái X,Y,Z 29 Hình 3.7: Hình biểu thị li hành trình bàn máy theo trục X 30 Hình 3.8: Hình biểu thị li hành trình bàn máy theo trục Y 31 Hình 3.9: Hình biểu thị li hành trình bàn máy theo trục Z 32 Hình 3.10: Hình biểu thị li lnh về tốc đ vòng S 33 Hình 3.11: Hình biểu thị li lnh về tốc đ chy dao 34 Hình 3.12: Hình biểu thị li lnh về dụng cụ ct T 36 Hình 3.13: Hình biểu thị li nhóm lnh thực hin chc năng phụ M 37 Hình 3.14: Li 01- dụng cụ ct va chm vi chi tiết gia công 38 Hình 3.15: Chi tiết gia công 38 Hình 3.16: Hình biểu thị li 0001- dụng cụ ct va chm vi chi tiết gia công 39 Hình 3.17: Li dụng cụ ct va chm vi hàm đ gá 40 Hình 3.18: Hình biểu li dụng cụ ct va chm vi hàm đ gá 41 Hình 3.19: Li 03-dụng cụ ct va chm thân đ gá 41 Hình 3.20:Hình biểu thị li 0003- dụng cụ ct va chm vi thân đ gá 42 x Hình 3.21: Li đu kp dao va chm vi chi tiết 43 Hình 3.22: Hình biểu thị li 0004-đu kp dao va chm vi chi tiết 44 Hình 4.1: Hình giao din của phn mềm được thiết kế 54 Hình 4.2: Hình giao din của mô đun model machine 55 Hình 4.3: Hình giao din của mô đun tool size 56 Hình 4.4: Hình giao din của mô đun tool holder 56 Hình 4.5: Hình giao din của mô đun workpiece 57 Hình 4.6: Hình giao din của mô đun workpice holder 58 Hình 4.7: Hình giao din của mô đun open 58 Hình 4.8: Hình giao din của mô đun test 59 Hình 4.9: Hình giao din của mô đun exit 59 Hình 6.1: Bn vẽ chi tiết gia công phay CNC cn kiểm tra 60 Hình 6.2: M file, chọn máy, nhp kích thưc dao phay, kích thưc đu kp dao, kích thưc phôi, kích thưc đ gá. 61 Hình 6.3: Kết qu kiểm tra dụng cụ ct va chm chi tiết 62 Hình 6.4: Hình biểu thị li 0001 - dụng cụ ct va chm chi tiết 62 Hình 6.5: Hình thông báo dòng lnh bị li dụng cụ ct va chm vi chi tiết 63 Hình 6.6: Thay đi kích thưc của đ gá kp chi tiết 63 Hình 6.7: Kết qu kiểm tra dụng cụ ct va chm đ gá 63 Hình 6.8: Hình biểu thị li 0002 - dụng cụ ct va chm đ gá 64 Hình 6.9: Hình thông báo dòng lnh bị li dụng cụ ct va chm vi hàm đ gá 64 Hình 6.10: Thay đi kích thưc phôi, kích thưc đ gá kp chi tiết và kích thưc dao T2 64 Hình 6.11: Kết qu kiểm tra đu kp dao va chm chi tiết 65 Hình 6.12: Hình biểu thị li 0004 - đu kp dao va chm chi tiết 65 Hình 6.13: Hình thông báo dòng lnh bị li đu kp dao va chm vi chi tiết 66 Hình 6.14: Hình thay đi kích thưc phôi và kích thưc dao T2, T3 66 Hình 6.15: Kết qu kiểm tra dụng cụ ct va chm thân đ gá 66 Hình 6.16: Hình biểu thị li 0003 - dụng cụ ct va chm thân đ gá 67 xi Hình 6.17: Hình thông báo dòng lnh bị li dụng cụ ct va chm đ gá 67 Hình 6.18: Bn vẽ chi tiết gia công phay CNC cn kiểm tra 68 Hình 6.19: M file, chọn máy, nhp kích thưc dao phay, kích thưc đu kp dao, kích thưc phôi, kích thưc đ gá. 69 Hình 6.20: Kết qu kiểm tra đu kp dao va chm chi tiết 70 Hình 6.21: Hình biểu thị li 0004 - đu kp dao va chm chi tiết 70 Hình 6.22: Hình thông báo dòng lnh bị li đu kp dao va chm vi chi tiết 71 Hình 6.23: Kết qu kiểm tra đu kp dao va chm chi tiết 71 Hình 6.24: Hình mô phỏng đu kp dao va chm chi tiết 72 xii DANHăSÁCHăCÁCăBNG Bng 3.1: Bng tốc đ ct V (m/phút) ng vi vt liu phôi và vt liu dụng cụ ct 17 Bng 3.2: Bng lượng chy dao vòng (mm/vòng) ng vi vt liu dao phay và vt liu phôi 18 Bng 3.3: Bng lượng chy dao vòng S v (mm/vòng), lượng chy dao phút S f (mm/phút), lượng chy dao răng S z (mm/răng) ng vi đưng kính dao phay D, số răng dao phay z và tốc đ ct V. 18 1 Chngă1 M ĐU 1.1 Đặt vnăđ Trong nhng năm gn đây, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thut đã thúc đẩy các ngành công nghip sn xut tự đng phát triển theo. Trong lƿnh vực cơ khí chế to, sự ra đi của máy công cụ điều khiển bằng chương trình số vi sự trợ giúp của máy tính, gọi tt là máy CNC, đã đưa ngành cơ khí chế to sang mt thi kỳ mi, thi kỳ sn xut hin đi. Hu hết các khu công nghip  nưc ta hin nay ít nhiều đều được bố trí các máy công cụ CNC để phục vụ sn xut, bao gm các loi máy Phay, Tin, Bào, Mài, Khoan có số trục điều khiển 2, 3, 4, 5. Đng thi trong các trưng học kỹ thut cũng được trang bị các máy NC/CNC để phục vụ cho nhu cu học tp của học sinh. Do tiến b của khoa học ậ công ngh, các trang thiết bị dùng cho quá trình gia công ct gọt ngày càng hin đi, trong đó máy NC/CNC đóng vai trò chủ đo đã thay thế phn ln kh năng gia công của con ngưi bằng lp trình gia công tự đng thông qua các phn mềm đ họa phục vụ trong lƿnh vực thiết kế 3 chiều, mô phỏng chuyển đng, h trợ lp trình gia công trên máy công cụ NC/CNC ln lượt được gii thiu  các nưc phát triển như: Mastercam, Solid Work, Cimatron, Catia, Pro/Engineer, Unigrafic Các phn mềm tin ích này cũng đã có mt  Vit Nam. Đây là nhng phn mềm rt mnh, cho phép chúng ta nhanh chóng thiết lp được các bn vẽ 2D, 3D của chi tiết máy và cho phép tự đng chuyển mã chương trình gia công trên máy công cụ CNC. Trong đó có tính năng phát hin các li sai xót khi lp trình hay các li sẽ va chm trong quá trình gia công thực gây ra đó là nhng li có thể làm hỏng mt phn, thit hi đ gá, hoc gãy vỡ dụng cụ ct. Vì là trang thiết bị hin đi nên chế đ công ngh của máy rt cao dẫn đến năng sut gia công rt cao, đng thi vốn đu tư cho sn xut ngày càng tăng. Vi chế đ công ngh rt cao trên vì mt lý do nào đó chẳng hn như lp trình sai, các loi dụng cụ gá đt không chuẩn, không hợp lý, sẽ gây ra sự va chm trong quá trình gia công trên máy [...]... sự cố va ch m trên máy phay NC/ CNC về phương di n l p trình - Nghiên c u xây dựng ph n mềm kiểm tra các l i va ch m trong quá trình gia công phay thực tế trên máy NC/ CNC 1.5 Đ iăt 1.5.1 Đ iăt ng và ph m vi nghiên c u ng nghiên c u  Máy phay NC/ CNC và trang bị công ngh trên máy phay NC/ CNC  T p l nh G-code (ISO 6983)  Cách th c l p trình gia công phay trên máy NC/ CNC  V n hành máy phay NC/ CNC 1.5.2... máy NC/ CNC trang thiết bị hi n đ i đ t tiền nên số lượng có h n, nhu c u thực t p CNC của sinh viên nhiều r t d x y ra nh ng sự cố va ch m Ph n mềm sẽ giúp sinh viên tránh được các sự cố va ch m đáng tiếc x y ra khi thực t p trên máy NC/ CNC 1.4 M c tiêu nghiên c u c aăđ tài - Nghiên c u quá trình thực hi n các chương trình gia công chi tiết phay trên máy NC/ CNC để phát hi n và ngăn ng a va ch m - Nghiên. .. Mặtăphẳngăquétătrongănh năd ng va ch măv iăphôiă trên máy CNC 5ătr c[11] 8 Trong công trình nghiên c u về ắH u x lý NC và mô phỏng NC cho các ho t đ ng phay 5 trục tự đ ng tránh va ch m‖ của Kruth và c ng sự [12], đã nghiên c u quá trình h u x lý NC, mô phỏng kiểm tra các vị trí công cụ có thể va ch m khi thực hi n gia công và h u x lý NC sẽ đề nghị lựa chọn thay thế m t cách chủ đ ng Hình 2.3: Va ch m gi a đ u máy. .. nh ng máy CNC điều khiển nhiều trục có sự phối hợp nhiều chuyển đ ng ph c t p thì công vi c này tr nên khó khăn r t nhiều Va ch m chiếm 11% trong t ng số các các sự cố gây ra trong quá trình gia công trên máy NC/ CNC, đây là nh hư ng không nhỏ trong qua trình gia công c t gọt trên các trên các trang thiết bị hi n đ i.[10] 6 Hình 2.1: Tỉ l % của sự va ch m trong các sự cố gia công trên máy NC/ CNC[ 10]... a phôi và các thành ph n của máy  Gi a các b ph n khác của máy v i nhau 2.1.5 nhăh ngăc aăs va ch m trên máy CNC Va ch m gi a các thiết bị trên máy CNC trong quá trình gia công là m t l i r t nghiêm trọng vì m t nhiều th i gian và chi phí s a ch a l n điều này làm nh hư ng r t l n đến tiến đ s n xu t, nh hư ng đến hi u qu kinh tế và gi m năng su t gia công của doanh nghi p V i nh ng máy CNC 3 trục,... MÁY TÍNH Máy CNC có thể gia công ra nh ng chi tiết ph c t p theo yêu c u của công ngh hi n đ i đó có sự phát triển nhanh chóng v i nh ng tiến b trong máy tính, ta có thể th y được CNC dư i d ng máy ti n, máy phay, máy c t laze, máy c t tia nư c có h t mài và nhiều máy công cụ công nghi p khác [1] 2.1.2 Nh ngăđặcăđi măc ăb năc a máy CNC Kh năng tự đ ng hoá cao Năng su t gia công cao, th i gian phụ (thay... vi c nghiên c u phát hi n ra các l i va ch m gây ra sự cố cho toàn máy NC/ CNC mà có bi n pháp ngăn ng a và x lý hi u qu nh t Về m t thực ti n, áp dụng kết qu nghiên c u vào quá trình gia công thực tế sẽ không x y ra sự cố va ch m trên toàn máy NC/ CNC, gi m chi phí s a ch a hay 2 mua s m trang thiết bị máy móc, tăng năng su t lao đ ng và gi m giá thành s n phẩm, qua đó nâng cao tính c nh tranh trên. .. chương trình NC, làm cho chương trình NC được so n th o không còn phù hợp khi ch y th t trên máy CNC hay lựa chọn trang bị công ngh không phù hợp gây ra nh ng sự cố va ch m đáng tiếc trong quá trình gia công trên thực tế Phân lo i l i: L i trong chương chình NC ta có thể phân thành 2 lo i sau đây: l i chương trình, l i gia công L iăch ng trình: Là nh ng l i x y ra trong quá trình so n th o chương trình NC. .. gá k p dụng cụ c t ho c các b ph n khác của máy NC 10 Hình 2.6: Kiểm tra va ch m gi a vòi m trà v i dụng cụ c t[15] 2.2.3 K t lu n - Trên thế gi i, tuy đã có nghiên c u nhưng chưa đ y đủ - Vi t Nam đó là m t lƿnh vực đang được quan tâm Do v y đề tài "Nghiên c u mô phỏng quá trình gia công trên máy NC/ CNC để ngăn ng a và phát hi n va ch m" là r t c n thiết và có tính ng dụng cao 11 Ch C ăS 3.1 Gi i... bị này điều hi n đ i và đ t tiền, do đó nếu x y ra sự cố va ch m trong quá trình gia công thì chi phí s a ch a kh c phục sẽ r t l n Để gi m thiếu tối đa nh ng rủi ro trong s n xu t thì vi c s dụng m t ph n mềm để mô phỏng ngăn ng a và tránh va ch m khi gia công trên máy NC/ CNC là r t c n thiết Trong gi ng d y: Do thiết bị máy CNC r t đ t tiền nên các trư ng kỹ thu t trang bị r t ít, số lượng sinh viên . Điătng nghiên cu  Máy phay NC/ CNC và trang bị công ngh trên máy phay NC/ CNC  Tp lnh G-code (ISO 6983)  Cách thc lp trình gia công phay trên máy NC/ CNC  Vn hành máy phay NC/ CNC 1.5.2. Lun văn nghiên cu mô phỏng quá trình gia công trên máy NC/ CNC để phát hin và ngăn nga va chm. Lun văn nghiên cu xây dựng phn mềm kiểm tra chương trình NC, để kiểm tra va chm, tránh. - Nghiên cu quá trình thực hin các chương trình gia công chi tiết phay trên máy NC/ CNC để phát hin và ngăn nga va chm. - Nghiên cu xác định các nguyên nhân gây ra sự cố va chm trên máy