Nghiên cứu và xác định sai số bù cho máy phay cnc sử dụng bộ điều khiển iTNC 530

CHẤT LƯỢNG TÍN DỤNG TẠI NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆT NAM CHI NHÁNH ĐÔNG ANHCHẤT LƯỢNG TÍN DỤNG TẠI NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆT NAM CHI NHÁNH ĐÔNG ANHCHẤT LƯỢNG TÍN DỤNG TẠI NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆT NAM CHI NHÁNH ĐÔNG ANHCHẤT LƯỢNG TÍN DỤNG TẠI NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆT NAM CHI NHÁNH ĐÔNG ANHCHẤT LƯỢNG TÍN DỤNG TẠI NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆT NAM CHI NHÁNH ĐÔNG ANHCHẤT LƯỢNG TÍN DỤNG TẠI NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆT NAM CHI NHÁNH ĐÔNG ANHCHẤT LƯỢNG TÍN DỤNG TẠI NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆT NAM CHI NHÁNH ĐÔNG ANHCHẤT LƯỢNG TÍN DỤNG TẠI NGÂN HÀNG NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆT NAM CHI NHÁNH ĐÔNG ANH

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội *************************************** Luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay cnc sử dụng điều khiển itnc 530 Ngành: công nghệ khí Mà số: Trịnh tiến khoẻ Người h­íng dÉn khoa häc: GS-TSKH Bµnh TiÕn Long TS Hoµng Vĩnh Sinh Hà nội 2006 Luận văn thạc sỹ kỹ tht -2- TrÞnh TiÕn Kháe Mơc lơc Trang Mơc lơc Danh mơc c¸c ký hiệu, chữ viết tắt Danh mơc c¸c b¶ng Danh mục hình vÏ Mở đầu Ch­¬ng Tỉng quan vỊ m¸y CNC 1.1 Lịch sử phát triển, hiệu kinh tế máy công cụ CNC dùng công nghiệp 1.2 Hiệu kinh tế máy CNC 11 1.3 M¸y CNC dïng c«ng nghiƯp 12 1.3.1 M¸y khoan CNC (Drilling machines) 12 1.3.2 M¸y phay CNC (Millling machines) 14 1.3.3 Trung tâm gia công (Machining center) 15 1.4 Những định nghĩa máy công cụ NC-CNC 16 1.4.1 Định nghĩa trục trục máy 16 1.4.1.1 Định nghĩa trục 16 1.4.1.2 Định nghĩa trục máy 17 1.4.2 CÊu tróc hƯ trơc m¸y NC - CNC 18 1.4.2.1 Ba trục thẳng thứ nhất: X, Y Z 18 1.4.2.2 Ba trôc quay: A, B vµ C( Rotary axes A, B, C) 20 1.4.2.3 Ba trơc th¼ng thø hai: U, V vµ W(Secondary linear axes) 22 1.4.3 HƯ täa ®é 22 1.4.3.1 Hệ tọa độ Đecac 23 1.4.3.2 HÖ täa ®é cùc 24 1.4.3.3 Täa ®é quy chiÕu 25 Ch­¬ng Nghiên cứu kết cấu động học máy phay CNC5 trơc kiĨu bµn quay 28 2.1 Tỉng quan lùa chän c¬ cÊu 28 2.1.1 Gi¶i thuËt xác định thông số điều khiển động học sử dụng dao đầu cầu 34 2.2 Phân tích ®éng häc m¸y CNC cã cÊu tróc ®éng häc ë hình 38 2.2.1 Bài toán tìm thông số điều khiển thông số động học 38 2.2.2 Tìm miền không gian hoạt động máy không gian gia công:44 Chương Nghiên cứu tham số máy dùng cho điều khiển Heidenhain iTNC 530 50 3.1 Kh¸i niƯm vỊ tham sè 50 3.2 Chế độ hoạt động theo tham số máy chương trình 51 Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trơc sư dơng bé ®iỊu khiĨn iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.7.1 3.7.2 3.8 Ch­¬ng 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 Ch­¬ng 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.2.1 5.2.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 -3- Trịnh Tiến Khỏe Vào tham số máy 52 Định dạng đầu vào 52 Danh sách tham số hoạt ®éng cđa m¸y 54 Thay ®ỉi giá trị đầu vào 55 Ghi đè lên tham số 56 Thay đổi giá trị vào đường PLC 56 Tham sè m¸y file 57 Danh s¸ch c¸c tham sè m¸y 58 Tham sè Encoders máy 58 Gán đầu vào cho trục quay 60 C¸c trơc PLC cđa m¸y 62 Nghiên cứu phương pháp đo bù sai số cho hệ thống bàn 69 Các dạng sai sè cÇn bï sai sè 69 Bï cho khe hë 69 PhÇn bï däc theo trơc 71 Bï c¸c trục không thẳng 72 PhÇn bï cđa d·n në nhiƯt 78 Bù sai số đảo chiều đông quay gia công vòng tròn 80 Bù sai sè cho ma s¸t tÜnh 82 Bï sai sè cho ma sát trượt( cho trục dùng tín hiệu số) 84 Kết bàn luận 85 Đặt vấn đề 85 Xây dng b thông số thực nghiệm 85 Điều kiện thùc nghiệm 85 Kết thùc nghiệm 86 Sai sè cần bù cho khe hở backlash hai đầu trục 86 Sai sè cÇn bï cđa khe hở bước bước trục máy 88 KÕt qu¶ sau bï 96 Th¶o luËn kÕt qu¶ 96 Kết luận hướng nghiên cứu 97 Nghiên cứu xác định sai sè bï cho m¸y phay CNC trơc sư dơng điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trịnh Tiến Khỏe -4- Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Kí hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt SPL Spline đường cong ướn lượn APT Automatically Programmed Tool hệ thống lập trình chi tiết đa chức mạnh Nó bắt đầu phát triển vào năm 1956 Mỹ ASCII American Standard Cốt mà nhị phân øng dơng phỉ biÕn kü tht sè Code for Information để trình bày kí tự chức khác cần cho việc truyền Interchange liệu CAD Computer Design CAE Computer Aided Engineering Sử dụng máy tính vào việc mô hình hoá tự động CAM Computer Aided Manufacturing Sử dụng máy tính vào quản lý, điều khiển vận hành sản xuất CAP Computer Aided Planning Sử dụng máy tính vào việc lập kế hoạch CG Computer Graphic Đồ hoạ máy tính CIM Computer Intergraded Manufacturing Sự liên kết toàn CAD CAM vào trình giám sát điều khiển hoàn toàn máy tính CLD Cutter Location Data Dữ liệu định vị dụng cụ cắt CNC Computer Numerical Control Hệ thống dựa máy vi tính, chứa một vài máy vi tính (bộ vi xử lý) phần mềm giữ chức thi hành thuật toán việc điều khiển máy công cụ CPU Central Unit FMS Flexible Manufacturing System Thuật ngữ dùng để phận chế tạo, điều khiển máy vi tính mà tự động gá đặt để sản xuất chi tiết khác nhóm thành họ NC Numerical Control phương pháp hệ thống điều khiển máy công cụ lệnh dạng số, thông tin ghi lại ký tự nhờ sử dụng mà số chữ hay phím chức Aided Sử dụng máy tính vào việc thiết kế tự động Processing Bộ xử lý trung tâm (máy tính), bao gồm vi xử lý, vào nhớ trung tâm Nghiên cứu xác định sai sè bï cho m¸y phay CNC trơc sư dơng điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -5- Trịnh Tiến Khỏe Danh mục bảng Bảng 3-1: Chia nhãm tham sè m¸y 50 Bảng 3-2: Các phím chức 51 Bảng 3-3: Bảng biểu tượng danh s¸nh m¸y 55 Bảng 3-4: Bảng danh sách than số 58 Bảng 3-5: Bảng vị trí đầu vào bé gi¶i m· 60 Bảng 3-6: Các tham số cho trục quay 61 Bảng 5-1: Kết đo khe hở Backlash trªn trơcX 87 Bảng 5-2: Kết đo khe hở Backlash trôcY 87 Bảng 5-3: Kết đo khe hở Backlash trục Z 88 Bảng 5-4: Bảng giá trị đo trục X 89 Bảng 5-5: Bảng giá trị đo trục Y 92 Bảng 5-6: Bảng giá trị đo trục Z 94 B¶ng 5-7 B¶ng kÕt phay chi tiÕt cã ®­êng kÝnh 200 96 Nghiên cứu xác định sai số bï cho m¸y phay CNC trơc sư dơng bé điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -6- Trịnh Tiến Khỏe Danh mục hình vẽ Trang Hình 1-1: M¸y phay CNC 14 H×nh 1-2: HƯ trục máy có trục thẳng đứng 19 Hình 1-3: Máy phay CNC ba trục thăng 20 Hình 1-4: Các trục quay ABC 21 Hình 1-5: Máy phay CNC kiểu bµn quay 21 Hình 1-6: Ba trục thẳng thứ hai 22 Hình 1-7: Hệ tọa độ Đecac 23 Hình 1-8: Hệ tạo độ cực 24 Hình 1-9: Điểm gốc chương trình 26 H×nh 2-1b: Một số dạng máy song song CHLB Đức chế tạo 28 Hình 2-8: Cấu trúc máy phay năm trục 31 H×nh 2-11: Bố trí hệ trục toạ độ 35 H×nh 2-12: Đặt hệ trục cho máy 38 H×nh 2-13: MiỊn gia c«ng 45 H×nh 2-14: Gia công đoạn thăng miền 45 Hình 2-15: Miền gia công ch÷ nhËt 46 Hình 2-16: Miền gia công hình hép ch÷ nhËt 46 Hình 2-17: Miền gia công hình vành khăn 47 H×nh 2-18 48 Hình 2-19: Miền gia công thực tế 48 Hình 2-20: Phần mô 49 H×nh 4-1: Bàn máy dịch chuyển dương dịch chuyển âm 70 Hình 4-2: Bàn máy ®­ỵc bï thêi gian trƠ 71 H×nh 4-3: Bï däc trục theo đường thẳng 72 Hình 4-4: Các trục không th¼ng 73 Hình 4-5: Sai số trục không thẳng 73 Hình 4-6: Bảng bù giá trị sai sè trªn trơc Y 75 Hình 4-7: Bảng bù giá trị sai số trục Z 75 Hình 4-8: Bảng bù giá trị sai số trục không song song 77 Nghiªn cøu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trịnh Tiến Khỏe -7- Mở đầu Trong thời đại ngày loài người chứng kiến rÊt nhiỊu nh÷ng tiÕn bé cđa khoa häc kü tht Một thành tựu quan trọng khoa học kỹ thuật tự động hoá trình sản xuất, tự động hoá sản xuất đà đưa đến hình thức sản xuất linh hoạt nước công nghiệp phát triển sản xuất linh hoạt thay có hiệu lao động đắt giá, điều có quan hệ nhiều nhiều nước phát triển, dựa vào chi phí lao động thấp để cạnh tranh giá thị trường Trong dây chuyền sản xuất linh hoạt máy công cụ điều khiển số CNC đóng vai trò quan trọng Sử dụng máy công cụ điều khiển số cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ xác gia công hiệu kinh tế, đồng thời rút ngắn chu kỳ sản xuất Chính nhiều nước giới đà ứng dụng rộng rÃi máy điều khiển số vào lĩnh vực khí chế tạo Việt Nam máy CNC nhập sử dụng rộng rÃi để chế tạo chi tiết khí, đặc biệt chế tạo khuôn mẫu xác, chi tiết phục vụ công nghiệp quốc phòng Chúng ta có mục tiêu quốc gia nhằm mục đích tự chế tạo máy công cụ điều khiển số CNC Để đạt mục tiêu sản xuất máy CNC đòi hỏi phải có nhiều bước đi, bước đào tạo đội ngũ cán kỹ thuật có trình độ hiểu biết máy công cụ điều khiển máy công cụ CNC Trong luận văn tốt nghiệp tác giả đà sâu nghiên cứu tìm hiểu cấu trúc động học, tham số máy phương pháp bù sai số máy CNC Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, đến tác giả đà hoàn thành nội dung luận văn, kết đo thực nghiệm Việt Nam vấn đề nghiên cứu thiết kế náy CNC mẻ, đồng thời khả kinh nghiệm thân hạn chế nên luận văn có thiếu sót, tồn Tôi mong bảo người để kết tìm hiểu, nghiên cứu luận văn hoàn thiện Nhân dịp Tôi xin chân thành cảm ơn GS-TSKH Bành Tiến Long, TS Hoàng Vĩnh Sinh đà tận tình hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành luận văn Tác giả Ks Trịnh Tiến Khỏe Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -8- Trịnh Tiến Khỏe Chương TổNG QUAN Về MáY CNC 1.1 Lịch sử phát triển, hiệu kinh tế máy công cụ CNC dùng công nghiệp Máy điều khiển số (Computer Numerical Control - CNC) đà đời từ lâu Người ta cho kiện đời máy dệt dùng thép có lỗ để tự ®éng ®iỊu khiĨn ®­êng chun ®éng cđa kim dƯt Joseph M Jacquard chế tạo năm 1808 thời điểm đời máy điều khiển số Máy dệt điều khiển sở thông tin hai trạng thái, trạng thái thứ kim vị trí có lỗ, tương ứng với mức logic trạng thái thứ hai kim vị trí lỗ, tương ứng với mức logic Khi thay đổi quy luật vị trí lỗ thép cho kiểu áo cần gia công quy luật lỗ thép chương trình điều khiển máy Chương trình điều khiển máy mà thông tin điều khiển viết dạng gọi chương trình điều khiển số máy điều khiển theo chương trình gọi máy điều khiển theo chương trình số Tấm thép mang chương trình điều khiển tự động hoàn chỉnh xem vật lưu trữ chương trình điều khiển máy Khi nói đến hình thành phát triển dạng máy công cụ điều khiển số không nói tới đời phát triển máy tính số Phát minh máy tính bước ngoặt quan trọng điều khiển số Máy tính lần Pascal chế tạo vào năm 1642 Máy tính hình thành sở tổ hợp truyền bánh Cho đến năm 1834 Babbage chế tạo máy tính máy tính với độ xác cao Máy Babbage không thực phép tính số học mà hình thành nhiều hàm toán học máy tính ngày Đặc biệt máy tính có khả lưu trữ, nhớ, nhập xuất liệu Do kết cấu máy phức tạp nên không hội phát triển đến năm 1940 Aiken (người Mỹ) Zuse Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trơc sư dơng bé ®iỊu khiĨn iTNC530 Ln văn thạc sỹ kỹ thuật -9- Trịnh Tiến Khỏe (người Đức) đà thiết kế máy tính sở tổ hợp rơ le Ba năm sau, Mauchly Eckert thiết kế chế tạo máy tính điện tử đặt tên ENIAC chữ viết tắt tiếng Anh (Electronic numerical intergrator and computer) ENIAC ®· sư dơng gần hai chục nghìn bóng điện tử, điện tích lắp đặt thiết bị lên tới hàng nghìn mét vuông, trọng lượng máy hai ba chục tiêu hao hàng trăm kW, chương trình điều khiển máy phức tạp Máy tính điện tử ổn định làm việc hoạt động vài phút Hệ điều khiển máy ENIAC thực hàm logic sở hàng nghìn chuyển mạch rơle độ tin cậy làm việc thấp Máy gồm nhiều bóng điện tử làm việc lúc nên làm tăng nhanh nhiệt độ máy nhiệt độ tăng theo thời gian làm việc Bước ngoặt quan trọng làm cho công nghệ máy tính phát triển mạnh mẽ phát minh đèn bán dẫn năm 1948 Đèn bán dẫn có nhiều ưu điểm kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ tin cậy cao, tiêu thụ lượng nhiệt sinh trình làm việc không đáng kể nên nhanh chóng thay bóng điện tử Trên sở phát triển kỹ thuật bán dẫn, năm 1949 sè kü s­ ng­êi Mü tiÕn hµnh thiÕt kÕ thµnh công hệ thống điều khiển dùng linh kiện bán dẫn cho máy phay ba trục Máy có khả thực di chuyển dụng cụ đến điểm đà tính toán tự động từ trước Trong trình gia công khí, nhiều chi tiết yêu cầu gia công đạt độ bóng, độ xác cao, thay đổi nhanh chóng dạng sản phẩm Do máy công cụ cần phải hoàn thiện mặt thiết kế điều khiển nhằm nâng cao độ xác gia công.Vì điều khiển số đà nhanh chóng ứng dụng vào hệ thống điều khiển máy công cụ, đồng thời máy tính ứng dụng để tính toán,lưu trữ liệu đường dẫn dụng cụ băng đục lỗ, băng từ thiết bị khác Cùng với bước phát triển ứng dụng điều khiển số máy công cụ thành công có ý nghĩa to lớn hệ thống máy công cụ điều Nghiên cứu xác định sai sè bï cho m¸y phay CNC trơc sư dơng điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -10- TrÞnh TiÕn Kháe khiĨn sè cđa MIT (Masachusette institute of technology - MIT) thiết kế chế tạo thành công hệ dẫn động động secvo dùng để điều khiển trục máy công cụ Và thành công thúc đẩy ngành máy công cụ điều khiển số phát triển mạnh mẽ ngày Năm 1959, mạch IC (integrated circuits) đời nhanh chóng thay thÕ bãng b¸n dÉn IC lag mét chip nhá, người ta lắp số lớn linh kiện (tới hàng triệu linh kiện) để thực trình điều khiển IC có kích thước nhỏ, độ tin cậy cao, công suất tiêu hao nhỏ sở để hình thành vi xử lý sau IC đưa vào sử dụng nhiều sản xuất bắt đầu vào năm 1965 Do IC có nhiều ưu điểm đà nói nên nhanh chóng ứng dụng vào nghệ chế tạo máy tính điện tử Trên sở mạch IC người ta thiết kế chế tạo thành công vi xử lý (microprocessor) cho máy tính số Năm 1958 ng­êi ta sư dơng mét sè tõ tiÕng Anh ký tự để hình thành chương trình điều khiển máy Hệ điều khiển máy gồm: chương trình điều khiển, chương trình tính toán thông số hình học, tính toán lựa chọn chế độ gia công tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt, bôi trơn làm mát tập hợp ký tự hình thành chương trình dùng để điều khiển máy gọi ngôn ngữ APT (Automatically programmed Tool) ưu điểm ngôn ngữ APT thuận lợi cho người viết chương trình, dễ dàng chuyển đổi thành chương trình mà máy hiểu Trên sở APT người ta phát triển nhiều dạng chương trình điều khiển khác: ADAPT AUTOSPOT cña IBM; CINTURIN cña Cincinati Milacron; EXAPT I, EXAPT II, EXAPT III cđa §øc; GENTURN cđa General Electric; MILTURN cña Metaalinstitut ë Netherland; NEL 2PL, NEL 2C, NEL 2CL Ferranti; Năm 1976, máy điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình mà thông tin viết dạng số gọi máy điều khiển số NC (Numerical Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -85- Trịnh Tiến Khỏe Chương Kết bàn luận 5.1 t Một mục têu sản phẩn thiết kế chế tạo máy CNC có độ tin cậy cao xác, việc đảm bảo độ xác vị trí, profin chi tiết cần gia công Tuy nhiên chất lượng sản phẩm ảnh hưởng nhiều vào độ xác bước vít me đai ốc, độ không song song vuông góc bàn máy Như trục X Y, không vuông góc với trục Z, độ không song song trục X, Y A, B sai số sai số nhà chế tạo sai số lắp đặt tạo lên Vì vậy, ta cần phải nghiên cứu khảo sát làm thực nghiệm để tìm phương pháp đo sai số phương pháp bù sai số nhằm tạo hệ thống gia công xác theo yêu cầu kỹ thuật xác nh sai số ta cần phải xác định phương pháp đo chọn đồng hồ đo cho đảm bảo kích thước đo xác Trong qua trình phân tích ta thấy nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sai số máy là: 1.Sai số bước vÝt me Sai sè khe hë gi÷a bi vµ vÝt me bi Sai sè chun hƯ trục tọa độ Sai số độ không vuông góc trục Z trục lại Sai số trục vít me trục động không đồng trục 5.2 Xõy dng cỏc b thụng s thực nghiệm 5.2.1 Điều kiện thùc nghiệm - Thùc nghiÖm: làm phép đo máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC 530 Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sü kü thuËt -86- TrÞnh TiÕn Kháe - Bộ điều khin: Heidenhain iTNC 530 - xác: độ cần đạt sau bù sai số cho điều khiển nhỏ 0,005 mm - Dụng cụ đo: Dùng thước điện tử có cấp xác 0,002mm, dài 500mm đến 700mm Đồng hồ so có sai số 0,01mm - Số lần thực phép đo: Các phép đo thực lặp lặp lại lần - Mục đích đo: Mc tiêu “ kiểm tra sù sai lƯch gi÷a hƯ thèng th­íc gắn bàn máy hệ thống thước ®iỊu khiĨn” 5.2.2 Kết thùc nghiệm 5.2.2.1 Sai sè cần bù cho khe hở backlash hai đầu trục Trong bé vÝt me ®ai èc bi bao giê cịng cã khe hở nhỏ, để khử khe hở bắt đầu chạy đến điểm bàn máy phải chạy gốc bàn máy Từ điểm chạy tiến lên đoạn 1mm lùi lại đoạn 1mm đểm lùi máy đính gốc bàn ®Ĩ khư khe hë däc trơc VÝ dơ: Khi ch¹y Trong chương trình máy: 0.000; -1.000; 0.000 Trên hệ thống thước đo kiểm bên ngoài: 0.000; -1.07; -0.080 Tương tự cuối bàn may, bàn máy chạy Trong chương trình máy: 560.000; 561.00; 560.000 Trên hệ thống thước đo kiểm bên ngoài: 559.860; 560.915; 560.065 Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trơc sư dơng bé ®iỊu khiĨn iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trịnh Tiến Khỏe -87- bảng kết thực nghiệm ta đo được, tiến đến điểm A lùi điểm B, L khoảng cách tiến lùi đoạn 1mm Trong lần đo ta có Ltb Bảng 5-1: Kết đo khe hở Backlash trụcX LÇn thø I LÇn thø II LÇn thø III Ltb A1 B1 L1 A2 B2 L2 A3 B3 L3 §i -1,07 -0,08 -0,995 -1,06 -0,075 -1,005 -1,07 -0,076 -1,004 -0.990 VÒ 1,055 0,065 0,99 1,06 0,065 0,995 1,06 0,065 0,995 0,993 Sai số khe hở hai đầu trục X l (mm) = Ltb Vậy giá trị cần phải bù cho khe hở backlash hai đầu trục trục X là: Khe hở backlash đầu trục X Δl® = 1- 0.990 = 0.01 Khe hë backlash t¹i ci trơc X Δlc = 1- 0.993 = 0.007 Tương tự ta có sai số khe hở backlash trục Y Bảng 5-2: Kết đo khe hở Backlash trụcY Lần thứ I Lần thứ II LÇn thø III B1 L1 A2 B2 L2 A3 §i -0,99 -0,01 -0,98 -0,98 -0,01 -0,97 -0,99 -0,076 -0,914 -0,955 VÒ 1,01 0,025 0,985 1,01 0,02 0,99 1,02 B3 0,065 L3 Ltb A1 0,955 Khe hở backlash đầu trơc Y Δl® = 1- 0.955 = 0.045 Khe hë backlash t¹i ci trơc Y Δlc = 1- 0.977 = 0.023 Tương tự ta có sai số khe hở backlash trục Z Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC530 0,977 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trịnh Tiến Khỏe -88- Bảng 5-3: Kết đo khe hở Backlash trục Z Lần thứ I A1 Đi -0,955 Về 1,18 B1 Lần thứ II L1 -0,04 -0,915 0,265 0,915 LÇn thø III Ltb A2 B2 L2 A3 B3 L3 -0,98 -0,04 -0,94 -0,99 -0,04 -0,95 -0,935 1,25 0,275 0,975 1,21 0,28 0,93 0,940 Khe hở backlash đầu trục Z lđ = 1- 0.935 = 0.065 Khe hë backlash t¹i ci trơc Z Δlc = 1- 0.940 = 0.06 5.2.2.2 Sai sè cÇn bï khe hở bước bước trục máy Dưới ta có bảng kết đo sai số bước khe hở bước trục X,Y,Z Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -89- Trịnh Tiến Khỏe Bảng 5-4: Bảng giá trị đo trục X Gá trị máy Giá trị đo lần X Giá trị đo lần X X Giá trị đo lần X X Giá trị đo TB X Xtb Xtb Sai số TB sai sè X sai sè Y -0,08 0,06 -0,075 0,000 0,060 0,000 -0,080 0,000 0,08 0 0,000 0,000 20 19,89 19,97 20,070 20,01 19,890 19,965 20,075 20,015 19,910 19,990 20,065 19,985 19,975 20,003 0,015 -0,003 40 39,885 39,965 40,070 40,01 39,890 39,965 40,075 40,015 39,900 39,980 40,055 39,975 39,970 40,000 0,025 0,000 60 59,86 59,94 60,060 60 59,875 59,950 60,050 59,990 59,890 59,970 60,060 59,98 59,953 59,990 0,02 0,010 80 79,895 79,975 80,076 80,016 79,890 79,965 80,080 80,020 79,895 79,975 80,075 79,995 79,9717 80,010 0,005 -0,010 100 99,855 99,935 100,060 100 99,880 99,955 100,075 100,015 99,880 99,960 100,060 99,98 99,95 99,998 0,02 0,002 120 119,87 119,95 120,065 120,005 119,885 119,960 120,055 119,995 119,880 119,960 120,055 119,975 119,957 119,992 0,025 0,008 140 139,87 139,95 140,075 140,015 139,880 139,955 140,075 140,015 139,880 139,960 140,060 139,98 139,955 140,003 0,02 -0,003 160 159,867 159,947 160,060 160 159,880 159,955 160,060 160,000 159,890 159,970 160,050 159,97 159,957 159,990 0,03 0,010 180 179,865 179,945 180,055 179,995 179,895 179,970 180,055 179,995 179,890 179,970 180,050 179,97 179,962 179,987 0,03 0,013 200 199,855 199,935 200,070 200,01 199,870 199,945 200,055 199,995 199,880 199,960 200,060 199,98 199,947 199,995 0,02 0,005 220 219,865 219,945 220,065 220,005 219,870 219,945 220,060 220,000 219,890 219,970 220,070 219,99 219,953 219,998 0,01 0,002 240 239,86 239,94 240,065 240,005 239,875 239,950 240,060 240,000 239,890 239,970 240,045 239,965 239,953 239,990 0,035 0,010 260 259,855 259,935 260,065 260,005 259,865 259,940 260,055 259,995 259,880 259,960 260,045 259,965 259,945 259,988 0,035 0,012 280 279,86 279,94 280,070 280,01 279,875 279,950 280,060 280,000 279,885 279,965 280,050 279,97 279,952 279,993 0,03 0,007 300 299,855 299,935 300,065 300,005 299,870 299,945 300,060 300,000 299,885 299,965 300,055 299,975 299,948 299,993 0,025 0,007 320 319,86 319,94 320,070 320,01 319,860 319,935 320,075 320,015 319,880 319,960 320,065 319,985 319,945 320,003 0,015 -0,003 Nghiên cứu xác định sai sè bï cho m¸y phay CNC trơc sư dụng điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuËt -90- TrÞnh TiÕn Kháe 340 339,86 339,94 340,085 340,025 339,870 339,945 340,080 340,020 339,875 339,955 340,065 339,985 339,947 340,010 0,015 -0,010 360 359,855 359,935 360,070 360,01 359,860 359,935 360,060 360,000 359,875 359,955 360,060 359,98 359,942 359,997 0,02 0,003 380 379,865 379,945 380,060 380 379,860 379,935 380,065 380,005 379,870 379,950 380,060 379,98 379,943 379,995 0,02 0,005 400 399,86 399,94 400,075 400,015 399,870 399,945 400,060 400,000 399,885 399,965 400,050 399,97 399,95 399,995 0,03 0,005 420 419,865 419,945 420,056 419,996 419,865 419,940 420,060 420,000 419,875 419,955 420,060 419,98 419,947 419,992 0,02 0,008 440 439,88 439,96 440,070 440,01 439,875 439,950 440,080 440,020 439,870 439,950 440,070 439,99 439,953 440,007 0,01 -0,007 460 459,875 459,955 460,055 459,995 459,875 459,950 460,050 459,990 459,870 459,950 460,050 459,97 459,952 459,985 0,03 0,015 480 479,865 479,945 480,08 480,02 479,875 479,950 480,080 480,020 479,870 479,950 480,055 479,975 479,948 480,005 0,025 -0,005 500 499,88 499,96 500,065 500,005 499,875 499,950 500,065 500,005 499,880 499,960 500,060 499,98 499,957 499,997 0,02 0,003 520 519,875 519,955 520,055 519,995 519,875 519,950 520,055 519,995 519,875 519,955 520,065 519,985 519,953 519,992 0,015 0,008 540 539,88 539,96 540,06 540 539,875 539,950 540,060 540,000 539,870 539,950 540,055 539,975 539,953 539,992 0,025 0,008 560 559,86 559,94 560,05 559,99 559,855 559,930 560,055 559,995 559,860 559,940 560,060 559,98 559,937 559,988 0,02 0,012 Nghiªn cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trơc sư dơng bé ®iỊu khiĨn iTNC530 Ln văn thạc sỹ kỹ thuật -91- Trịnh Tiến Khỏe Đồ thị biểu diễn sai số trục X 0,040 0,035 0,030 0,025 0,020 0,015 0,010 0,005 0,000 -0,005 40 80 120 160 200 240 280 320 -0,010 -0,015 Nghiªn cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trơc sư dơng bé ®iỊu khiĨn iTNC530 360 400 440 480 520 560 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -92- Trịnh Tiến Khỏe Bảng 5-5: Bảng giá trị đo trục Y Giá trị đo lần Giá trị Máy Yđi Giá trị đo lần Y Yđi Giá trị đo lần Yvề Y Y Gía trị đo TB Sai số TB Y tb Y vÒ tb Sai sè X Sai sè Y -0,01 0,025 -0,01 0,02 -0,01 0,02 0 0 20 19,99 20 20,025 20 19,99 20 20,025 20,005 19,98 19,99 20,025 20,005 19,997 20,0033 0,003 -0,003 40 39,99 40 40,03 40,005 39,99 40 40,025 40,005 39,99 40 40,03 40,01 40,000 40,007 -0,007 60 59,99 60 60,03 60,005 59,99 60 60,025 60,005 59,99 60 60,03 60,01 60,000 60,007 -0,007 80 79,99 80 80,03 80,005 79,99 80 80,025 80,005 79,99 80 80,03 80,01 80,000 80,007 -0,007 100 99,985 99,995 100,025 100 99,985 99,995 100,025 100,01 99,98 99,99 100,025 100,005 99,993 100,003 0,007 -0,003 120 119,975 119,985 120,015 119,99 119,975 119,985 120,015 120 119,97 119,98 120,015 119,995 119,983 119,993 0,017 0,007 140 139,97 139,98 140,01 139,985 139,97 139,98 140,01 139,99 139,965 139,975 140,01 139,99 139,978 139,988 0,022 0,012 160 159,965 159,975 160,01 159,985 159,965 159,975 160,01 159,99 159,96 159,97 160,01 159,99 159,973 159,988 0,027 0,012 180 179,96 179,97 180,01 179,985 179,95 179,96 180,01 179,99 179,95 179,96 180,01 179,99 179,963 179,988 0,037 0,012 200 199,95 199,96 200,005 199,98 199,95 199,96 200,005 199,99 199,95 199,96 200,005 199,985 199,960 199,983 0,040 0,017 220 219,95 219,96 220 219,975 219,945 219,955 220 219,98 219,945 219,955 220 219,98 219,957 219,978 0,043 0,022 240 239,945 239,955 239,99 239,965 239,94 239,95 239,985 239,97 239,945 239,955 239,99 239,97 239,953 239,967 0,047 0,033 260 259,96 259,97 259,985 259,96 259,93 259,94 259,985 259,97 259,935 259,945 259,985 259,965 259,952 259,963 0,048 0,037 280 279,965 279,975 279,985 279,96 279,93 279,94 279,98 279,96 279,93 279,94 279,985 279,965 279,952 279,962 0,048 0,038 300 299,97 299,98 299,995 299,97 299,98 299,99 299,995 299,98 299,925 299,935 299,985 299,965 299,968 299,970 0,031 0,030 320 319,955 319,965 319,99 319,965 319,96 319,97 319,97 319,95 319,915 319,925 319,99 319,97 319,953 319,962 0,047 0,038 340 339,965 339,975 339,98 339,955 339,95 339,96 339,98 339,96 339,975 339,985 339,965 339,945 339,973 339,953 0,026 0,047 360 359,975 359,985 359,985 359,96 359,97 359,98 359,975 359,96 359,92 359,93 359,96 359,94 359,965 359,952 0,035 0,048 Nghiên cứu xác định sai số bï cho m¸y phay CNC trơc sư dơng bé điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật -93- Trịnh Tiến Khỏe Đồ thị biểu diễn sai số trôc Y 0,060 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 -0,010 Nghiªn cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trơc sư dơng bé ®iỊu khiĨn iTNC530 Ln văn thạc sỹ kỹ thuật Trịnh Tiến Khỏe -94- Bảng 5-6: Bảng giá trị đo trục Z Gía trị Máy Giá trị đo lần Z Giá trị đo lần Z Z Giá trị đo lần Z Z Z Giá trị ®o TB Sai sè TB Z®i tb Sai sè Sai sè tb Z tb Z Z vÒ tb -0,04 0,265 -0,04 0,275 -0,04 0,28 0 0 20 19,985 20,025 20,28 20,015 19,95 19,99 20,28 20,005 19,98 20,02 20,28 20 20,012 20,007 -0,012 -0,007 40 39,96 40 40,28 40,015 39,965 40,005 40,28 40,005 39,96 40 40,28 40 40,002 40,007 -0,002 -0,007 60 59,98 60,02 60,28 60,015 59,985 60,025 60,275 60 59,98 60,02 60,285 60,005 60,022 60,007 -0,022 -0,007 80 79,98 80,02 80,28 80,015 79,985 80,025 80,285 80,01 79,98 80,02 80,285 80,005 80,022 80,010 -0,022 -0,010 100 99,975 100,015 100,295 100,03 99,985 100,025 100,3 100,025 99,975 100,015 100,3 100,02 100,018 100,025 -0,018 -0,025 120 119,975 120,015 120,305 120,04 119,98 120,02 120,31 120,03 119,98 120,02 120,3 120,02 120,018 120,030 -0,018 -0,030 140 139,97 140,01 140,295 140,03 139,98 140,02 140,3 140,025 139,98 140,02 140,3 140,02 140,017 140,025 -0,017 -0,025 160 159,965 160,005 160,31 160,045 159,98 160,015 160,32 160,04 159,97 160,01 160,31 160,03 160,010 160,038 -0,01 -0,038 180 179,955 179,995 180,28 180,015 179,96 180 180,32 180,045 179,96 180 180,33 180,045 179,998 180,035 0,002 -0,035 200 199,965 200,005 200,3 200,035 199,96 200 200,3 200,025 199,97 200,01 200,3 200,02 200,005 200,027 -0,005 -0,027 220 219,96 220 220,3 220,035 219,96 220 220,3 220,025 219,96 220 220,3 220,02 220,000 220,027 -0,027 240 239,955 239,995 240,3 240,035 239,96 240 240,3 240,025 239,96 240 240,3 240,02 239,998 240,027 0,002 -0,027 260 259,95 259,99 260,29 260,025 259,96 259,995 260,3 260,025 259,955 259,995 260,31 260,03 259,993 260,027 0,007 -0,027 280 279,96 280 280,31 280,045 279,96 280 280,31 280,035 279,96 280 280,31 280,03 280,000 280,037 -0,037 300 299,94 299,98 300,31 300,045 299,95 299,985 300,32 300,04 299,945 299,985 300,32 300,035 299,983 300,040 0,017 -0,040 320 319,955 319,995 320,3 320,035 319,96 320 320,3 320,025 319,96 320 320,3 320,015 319,998 320,025 0,002 -0,025 Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC530 Luận văn thạc sü kü thuËt -95- TrÞnh TiÕn Kháe 340 339,94 339,98 340,305 340,04 339,95 339,985 340,31 340,03 339,945 339,985 340,31 340,025 339,983 340,032 0,017 -0,032 360 359,945 359,985 360,31 360,045 359,95 359,99 360,32 360,04 359,95 359,99 360,31 360,025 359,988 360,037 0,012 -0,037 380 379,945 379,985 380,25 379,985 379,95 379,99 380,3 380,025 379,955 379,995 380,3 380,02 379,990 380,010 0,01 -0,010 400 399,965 400,005 400,265 400 399,98 400,017 400,27 399,99 399,965 400,005 400,27 399,985 400,009 399,992 -0,009 0,008 Đồ thị biểu diễn sai sè trªn trơcZ 0,020 0,010 0,000 40 80 120 160 200 -0,010 -0,020 -0,030 -0,040 -0,050 Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trơc sư dơng bé ®iỊu khiĨn iTNC530 240 280 320 360 400 -96- 5.2.3 KÕt qu¶ sau bï B¶ng 5-7 Bảng kết phay chi tiết có đường kính 200 D Đo lần Kết đo Sai số Đo lần Kết đo Sai số Đo lần Kết đo Sai số 200 199,998 0,002 199,997 0,003 200,004 -0,004 200 199,998 0,002 200,004 -0,004 200,002 -0,002 200 200,002 -0,002 200,005 -0,005 200,006 -0,006 200 200,006 -0,006 200,003 -0,003 199,997 0,003 200 200,005 -0,005 199,998 0,002 199,995 0,005 200 200,006 -0,006 199,998 0,002 200,003 -0,003 200 200,004 -0,004 200,003 -0,003 200,005 -0,005 VËy sai sè trung b×nh đường kính 200 nhỏ bàng 0,005 mm độ trụ chi tiết mâu nhỏ vµ b»ng 0,005mm VËy ta cã thĨ kÕt ln viƯc bù sai số xác 5.2.4 Thảo luận kết qu¶ Sau thùc nghiƯm ta cã b¶ng kÕt qu¶ sai lệch đo đồ thị biểu diễn quan hệ sai lệch hệ thống thước đo với bước vít me đai ốc bi, tác giả có số nhận xét sau: - Như đà nói trên, việc nghiên cứu ảnh hưởng đến sai số gia công cần thiêt, ta phải xác định xác để bù lại sai số hệ thống máy gây Khi sản xuất vít me đai ốc bi thân đà ngang sai số sai số chế tạo Tại bước vít me có sai số bước khác kiểm tra sai số ta cần phải dịch chuyển bàn máy theo khoảng bước vít me - Do vít me đai ốc bi cã mét khe hë nhá th× trơc vÝt me đảo chiều xuất khoảng dịch chuyển sai lệch backlash để khử sai số khe hở trước dịch chuyển đến điểm bàn máy dịch chuyển tiến lên 1mm lùi lại 1mm Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trơc sư dơng bé ®iỊu khiĨn iTNC530 -97- - Sai số trục động không nằm đường thẳng, xuất nhỏ góc tạo sai số dịch chuyển encoder đo vòng quay động gắn đằng sau động - Khi lắp đặt bàn máy việc chỉnh cho trục X Y nằm hai mặt phăng vuông góc víi lµ rÊt khã - Khi chun hƯ trơc tọa độ từ O1 O4 hình phần nghiên cứu động học máy dẫn đến việc sai số máy Vậy việc xác định sai số ta phải đo dịch chuyển trục theo chiều lần dịch chuyển để đo 20mm, khoảng dịch chuyển lần bước vít me t Từ sai số ta đưa vào tham số máy để bù sai số gia công, mn kiĨm tra viƯc bï ®· ®óng ch­a cịng nh­ sai số ta có đà xác thực chưa, ta phải gia công thử chi tiết mẫu Chi tiết mẫu kiểm tra lại máy đo tọa độ, ta phay đường tròn có đường kÝnh lµ Φ100 vµ Φ200 b»ng dao phay ngãn Φ12 Hai vật mẫu đặt hai điểm bàn máy Kết đo sai số đo chi tiết mẫu đạt yêu cầu sai số máy 5.2.5 Kết luận hướng nghiên cứu Việc đo tìm sai số bù sai số quan trọng ta đà khống chế chúng để tạo sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật Từ việc bù sai số máy tự lắp ráp máy phay CNC hướng tới chế tạo chung nước Chúng cần nghiên cứu sâu phương pháp sác định sai số ảnh hưởng phương pháp Cần nghiên cứu sâu cấu trúc động học dạng tham số máy, phương pháp bï sai sè t×m quy lt cđa chóng Tõ ta tự thiết kế chế tạo chúng Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC530 -98- Tóm tắt luận văn Từ khóa: Phng pháp bï sai sè, Tham sè m¸y, hƯ trơc m¸y, may CNC, Sai số may Mục tiêu luận văn Nghiên cøu vỊ kÕt cÊu m¸y phay CNC trơc kiĨu bàn quay A,B để phân tích cấu trúc động học máy, từ ta tìm nguyên nhân ảnh hưởng đến sai số máy Tìm hiểu tham số liên liên quan đến việc thiết lập điều khiển máy phay CNC trục dùng điều khiển iTNC 530 HEIDENHAIN xác lập phương pháp bù sai số cho trục máy, tìm sai số bù sai số cho trục m¸y Kết cấu luận văn Luận văn chia làm chương c¸c phụ lục để giải v tìm sai số bù sai số tham số máy, luận văn đề cập đến việc thiết kế môdun tham số nhằm đơn giản hóa việc thiết lập tham số máy, để phục vụ việc chế tạo lắp đặt máy CNC đươc thuận tiện Phương pháp thực Các phương pháp nghiên cứu áp dụng luận văn tổng hợp lý thuyết thực nghiệm để đưa kết tổng quan, phương hướng nghiên cứu dựa phân tích sản phẩm đà có nước để tìm phương pháp cho riêng phù hợp với điều kiện nước Xác định ảnh hưởng kết cấu máy kết cấu động học máy, nghiên cứu tham số liên quan đến ảnh hưởng Bên cạnh kiến thức thiết kế chế tạo khí, luận văn kết hợp kiến thức ®iƯn tư, ®iỊu khiĨn - tù ®éng hãa vµ tin häc kü tht øng dơng viƯc thiÕt lËp tham số phương pháp đo bù sai số cho máy phay CNC Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC530 -99- Nghiên cứu xác định sai số bï cho m¸y phay CNC trơc sư dơng bé ®iỊu khiĨn iTNC530 ... 1976, máy điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình mà thông tin viết dạng số gọi máy điều khiển số NC (Numerical Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC5 30... điều khiển mà không cần thay đổi cấu trúc máy thêm đồ gá chuyên dùng Máy điều khiển số đáp ứng tính linh hoạt sản xuất Nghiên cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC5 30... cứu xác định sai số bù cho máy phay CNC trục sử dụng điều khiển iTNC5 30 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Trịnh Tiến Khỏe -50- Chương Nghiên cứu tham số máy dùng cho điều khiển Heidenhain iTNC 530 3.1