Nghiên cứu máy phay 5 trục cnc ck850e và gia công cặp bánh cán thép tại nhà máy thép dana úc

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU MÁY PHAY TRỤC CNC CK850E VÀ GIA CÔNG CẶP BÁNH CÁN THÉP TẠI NHÀ MÁY THÉP DANA - ÚC Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Số thẻ sinh viên : TS LƯU ĐỨC BÌNH PHẠM NGỌC SƠN 101120389 Đà Nẵng, 2017 TÓM TẮT Tên đề tài: - Nghiên cứu, tìm hiểu máy CNC trục CK 850E - Gia công cặp bánh cán thép nhà máy thép Dana-uc Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn Số thẻ SV: 101110389 Lớp: 11CĐT1 - Nghiên cứu sâu vào công nghệ gia công điều khiển số Nguồn gốc hình thành trình phát triển lĩnh vực gia cơng điều khiển số Tình hình phát triển máy điều khiển số Việt Nam Ưu điểm vượt trội máy CNC so với máy thông thường - Nghiên cứu tìm hiểu máy phay CNC trục CK 850E để gia công bánh cán nhà máy thép Dana-uc , đường số 1, khu công nghiệp Thanh Vinh, Liên Chiểu, Đà Nẵng Nguồn gốc, giá thành, đặc điểm quan trọng máy Trình bày bề mặt đặt biệt mà máy gia công mà máy CNC khác gia công Tìm hiểu cách vận hành, gia cơng, lập trình máy Dao cắt , chế độ cắt - Lập vẽ 2D, 3D có liên quan - Gia công cặp bánh cán D10 ( mô hình ) nhà máy thép Dana-uc i Nghiên cứu máy phay CNC trục CK 850E gia công cặp bánh cán thép nhà máy thép Dana-uc MỞ ĐẦU Ở Việt Nam nay, công nghệ CNC phát triển mạnh mẽ, nhà máy cơng nghệ CNC vận dụng nhiều sản xuất Tuy nhiên, mảng nghiên cứu chế tạo máy CNC cịn hạn chế, cịn thua xa trình độ so với giới Với đề tài nghiên cứu máy phay CNC trục CK 850E rãnh vằn khắc chữ cho bánh cán Trung Quốc hệ điều khiển Siemens 802D Cộng Hòa liên bang Đức, em hi vọng tiếp cận công nghệ tiên tiến vào ngày khơng xa tự sản xuất chế tạo máy CNC Qúa trình nghiên cứu gia công tiến hành nhà máy thép Dana-Uc, đường số 1, khu công nghiệp Thanh Vinh, Đà Nẵng hướng dẫn TS Lưu Đức Bình văn phịng khoa khí, đại học Bách Khoa Đà Nẵng Phương pháp nghiên cứu chủ yếu dựa kiến thức em học làm nhà máy từ đầu năm 2017 tới nay, từ tài liệu hướng dẫn máy CK 850E tài liệu CNC có liên quan Cấu Trúc đồ án gồm có hai phần: - Ngiên cứu máy phay trục CK 850E - Gia công cặp bánh cán máy Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình CHƯƠNG 1: MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ 1.1 Sự đời phát triển máy điều khiển số 1.1.1 Lịch sử đời phát triển máy điều khiển số Từ năm 1807 Joseph M Jacquard sử dụng bìa đục lỗ để điều khiển máy dệt Những năm ngành cơng nghiệp dầu mỏ hóa chất sử dụng nguyên lý Năm 1947 John Parsons cơng ty Pasrons có trụ sở Traverse City, Michigan (Mỹ) bắt đầu thí nghiệm ý tưởng sử dụng liệu đường cong ba chiều để điều khiển máy công cụ gia công số phận phức tạp máy bay Ông sử dụng thành cơng ngun lý xấp xỉ tốn học (ngun lý nội suy) để cắt gọt biên dạng scánh máy bay trực thăng (helicopter rotor blade) vào tháng 12 năm 1948 Tháng năm 1949 Parsons liên kết với phòng thí nghiệm Servomechanisms (cơ cấu bám) Viện cơng nghệ Masachuset (Massachusetts Insutute of Technology - MIT) nhằm phát triển máy tự động điều khiển số mà kết vào năm 1952 chế tạo thành công máy tự động điều khiển số đầu tiên, máy phay trục đứng Cincinnati Hydrotel Cụm điều khiển máy (Machine Control Unit - MCU) thiết kế từ đèn điện tử chân không chiếm nhiều không gian máy công cụ MCU tiếp nhận liệu máy từ bìa đục lỗ để tạo chuyển động theo ba trục toạ độ nhờ nội suy tuyến tính Ngay sau đó, phương án chế tạo máy NC cơng nghiệp đề nghị với ba nguyên tắc sau: - Sử dụng máy tính để tính tốn quỹ đạo chạy dao lưu liệu vào bìa đục lỗ - Dùng thiết bị đọc máy để tự động đọc liệu từ bìa đục lỗ - Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ xử lý liên tục đưa thông tin điều khiển động dẫn động cấu chấp hành Năm 1959 triển lãm máy công cụ Pari trưng bày máy NC giới Thơng tin điều khiển (chương trình gia cơng chi tiết) máy ghi bìa đục lỗ Mãi khoảng thập kỷ 60, máy NC sản xuất sử dụng công nghiệp Tuy nhiên điều khiển số dùng đèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm, cồng kềnh tiêu tốn nhiều lượng Việc sử dụng chúng khó khăn, chương trình chứa băng bìa đục lỗ, khó hiểu không sửa chữa Giao tiếp người máy khó khăn khơng có hình, bàn phím Sau linh kiện bán dẫn sử dụng phổ biến cơng nghiệp (khoảng năm 1960) máy gọn hơn, tốc độ xử lý cao hơn, tiêu tốn lượng hơn, Các băng, bìa đục lỗ sau thay băng đĩa từ, Nhưng nói chung, tính sử dụng máy NC chưa cải thiện đáng kể, máy tính ứng dụng vào Những hoạt động tích cực lĩnh vực tiêu chuẩn hố, biến đổi xung quanh phần cứng phần mềm hệ thống điều khiển số diễn theo ba hướng: - Kiểu định dạng thiết bị vào - Cấu hình hệ thống nội suy - Ngơn ngữ lập trình gia cơng chi tiết Sự xuất IC (1959), LSI (1965), vi xử lý (1974) tiến kỹ thuật lưu trữ xử lý số liệu làm nên cách mạng kỹ thuật điều khiển số máy công cụ Các điều khiển số máy cơng cụ tích hợp thêm máy tính thuật ngữ CNC (viết tắt Computer Numerical Control) sử dụng từ đầu thập kỷ 70 Máy Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình CNC ưu việt máy NC thông thường nhiều mặt, tốc độ xử lý cao, kết cấu gọn, ưu điểm quan trọng chúng tính sử dụng, giao diện thân thiện thiết bị ngoại vi khác Các máy CNC ngày có hình, bàn phím nhiều thiết bị khác để trao đổi thông tin với người dùng (hình 1.1.1 1.1.2) Nhờ hình, người dùng thơng báo thường xun tình trạng máy, cảnh báo báo lỗi nguy hiểm xảy ra, mơ để kiểm tra trước q trình gia cơng, Máy CNC làm việc đồng với thiết bị sản xuất khác rô-bốt, băng tải, thiết bị đo, hệ thống sản xuất Chúng trao đổi thơng tin mạng máy tính loại, từ mạng cục (LAN) đến mạng diện rộng Internet Ngoài kỹ thuật điều khiển tự động, phát triển máy CNC công nghệ gia công chúng cịn gắn liền với lĩnh vực khác cơng nghệ thơng tin: thiết kế sản xuất có trợ giúp máy tính mà quen gọi CAD/CAM Đó lĩnh vực ứng dụng máy tính vào cơng tác thiết kế, tính tốn kết cấu, chuẩn bị cơng nghệ, tổ chức sản xuất, hoạch tốn kinh tế, Một hệ thống sản xuất tự động, có khả tự thích ứng với thay đổi đối tượng sản xuất gọi hệ thống sản xuất linh hoạt (Flexible Manufacturing System - FMS) FMS gồm máy CNC, rô-bốt, thiết bị vận chuyển, thiết bị kiểm tra, đo lường, làm việc điều khiển mạng máy tính Sự tích hợp hệ thống thiết bị sản xuất tích hợp trình thiết kế - sản xuất - quản trị kinh doanh nhờ mạng máy tính với phần mềm trợ giúp công tác thiết kế công nghệ, kinh doanh, tạo nên hệ thống sản xuất tích hợp nhờ máy tính (Computer Integrated Manufacturing - CIM) Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình Hình 1.1.1 : Máy phay cnc đại Hình 1.1.2: Máy tiện cnc đại Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình Hình 1.1.3 : Máy phay rãnh vằn khắc chữ cho bánh cán thép CK 850E CAD/CAM lĩnh vực có liên quan mật thiết với kỹ thuật điều khiển số thiết bị sản xuất CAD (Computer Aided Design), dịch "thiết kế có trợ giúp máy tính", lĩnh vực ứng dụng CNTT vào thiết kế Nó trợ giúp cho nhà thiết kế việc mơ hình hố, lập xuất tài liệu thiết kế dựa kỹ thuật đồ hoạ CAM (Computer Aided Manufacturing), dịch "sản xuất có trợ giúp máy tính", xuất nhu cầu lập trình cho thiết bị điều khiển số (máy CNC, rô-bốt, thiết bị vận chuyển, kho tàng, kiểm tra) điều khiển chúng Chúng vốn xuất độc lập với nhau, ngày xích lại gần CAD/CAM thuật ngữ ghép, dùng để môi trường thiết kế - sản xuất với trợ giúp máy tính Q trình xuất hiện, phát máy CNC lĩnh vực liên quan hệ thống CAD/CAM, CIM (hình 1.1.3) Cũng từ hình qua thực tế thấy CAD/CAM, CNC thời kỳ phát triển mạnh kỷ nguyên CIM khởi đầu Hình 1.1.4 Các giai đoạn phát triển máy CNC CAD/CAM Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình 1.1.2 Các tính kỹ thuật máy điều khiển số 1.1.2.1 Các tính kỹ thuật chung Là hệ thống điều khiển tự động, tính hệ thống CNC phụ thuộc vào nhiều yếu tố Những người sử dụng cần phải đề độ xác mong muốn tiêu đánh giá tính hiệu sử dụng Thơng thường người ta dựa vào tính kỹ thuật sau đây: - Độ xác: Độ xác đánh giá tổng sai lệch phạm vi Ví dụ bàn trượt có sai lệch 0,002 mm (0,0008 inch) dịch chuyển 500 mm (20 inch) Độ xác cần thiết đặc trưng cho máy CNC 0,001mm/250 mm (tức khoảng 0,0004 inch/10 inch) - Độ phân giải: Độ phân giải giá trị dài (hoặc góc) nhỏ mà hệ thống CNC nhận biết thực được, thực chất đơn vị sở hay đơn vị lập trình nhỏ Các hệ thống CNC thơng thường đạt đến 0,001 mm (0,0001 inch) 0,001º - Độ xác lặp lại: Độ xác lặp lại sai lệch vị trí bàn máy trở vị trí lập trình trước Độ xác lặp lại coi trọng độ xác đánh giá hệ thống CNC máy CNC Thông thường độ xác lặp lại đạt 0,005 mm (0,002 inch) - Độ nhạy: Độ nhạy thời gian trễ thời điểm nhập tín hiệu vào hệ thống thời điểm đạt điều kiện mong muốn Số vịng lặp điều khiển lớn độ nhạy cao Tuy nhiên số vòng lặp điều khiển lớn hệ thống ổn định Giải pháp dung hoà giảm thời gian trễ trì tính ổn định hệ thống Hằng số thời gian hệ thống servo (bám) yếu tố định độ nhạy hệ thống Thơng thường số thời gian cho hệ thống CNC 0,033 giây 1.1.2.2 Các tính tiêu chuẩn Sự phát triển mạnh mẽ công nghệ CNC làm số chức trở thành tính tiêu chuẩn (standard) Các tính sau: - Các mã chuẩn bị chức phụ - Nội suy tuyến tính cung trịn - Bù kích thước dao cắt - Các chu kỳ cố định - Lập trình thủ tục tham số - Lập trình Macro - Tăng giảm tự động - Lựa chọn hệ toạ độ - Dung lương nhớ sở - Truy nhập chương trình gia cơng 1.1.2.3 Các tính mở rộng Các tính mở rộng cịn gọi tính lựa chọn (option) Chúng bao gồm: - Bộ nhớ mở rộng - Giao tiếp DNC - Nội suy parabol xoắn ốc - Các chu kỳ đặc biệt - Bù lỗi dịch chuyển - Quản lý tuổi bền dao cắt - Kiểm sốt thời gian chết (khơng gia công) Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình 1.1.2.4 Các tính vận hành Các tính vận hành cung cấp hỗ trợ để vận hành thuận lợi: - Phục hồi điểm chuẩn thủ công tự động - Cài đặt hệ thống toạ độ thủ công tự động - Chạy khô (dry run), chạy không gia công - Thay đổi tốc độ chạy dao - Thay đổi tốc độ trục - Chọn tốc độ chạy dao nhanh - Hiển thị trạng thái thông báo lỗi - Hiển thị đường chạy dao - 1.1.2.5 Các tính bổ trợ Các tính bổ trợ gồm: - Nhập chương trình thủ cơng (từ panel điều khiển máy) - Biên tập chương trình - Chẩn đốn chỗ kiểm tra mạch điện - Chẩn đoán qúa trình trực tuyến - Các cổng giao tiếp khác 1.1.3 Hiệu sử dụng máy CNC Về chất vật lý, q trình gia cơng máy thơng thường máy CNC hồn tồn nhau: kích thước chất lượng bề mặt chi tiết gia công hình thành điều khiển tương tác cơ, lý, hố dao chi tiết gia cơng Nền tảng lý thuyết cắt gọt kim loại nghiên cứu ứng dụng hàng trăm năm dựa máy truyền thống cho máy CNC Hiệu điều khiển số mang lại, thực chất cho phép thực hợp lý chế độ gia công, phát huy lực máy mức độ cao mà máy thông thường, hạn chế điều khiển thủ cơng, khơng thực Sự tích hợp kỹ thuật khí, điều khiển tự động công nghệ thông tin tạo cho máy CNC tính mới, vượt trội so với máy thơng thường Việc chuyển vai trị điều khiển người cho máy móc tạo nên xác, linh hoạt, nhanh nhạy, bền vững hệ thống công nghệ Bảng 1.1.3 cho phép so sánh cách tóm tắt phương thức thực vai trò người trường hợp: gia công máy thông thường, máy NC máy CNC, qua phần hiểu máy CNC lại cho hiệu kinh tế, kỹ thuật cao so với máy thơng thường Nhờ tính ngày ưu việt hệ thống tích hợp khí - điều khiển tự động - cơng nghệ thơng tin mà máy CNC có nhiều ưu điểm Hiệu kinh tế xã hội việc sử dụng máy CNC thể khía cạnh sau đây: - Năng suất gia công cao - Chất lượng gia cơng cao - Tính linh hoạt cao - Chi phí gia cơng giảm, hiệu kinh tế cao 1.1.3.1 Năng suất gia công cao Tổng thời gian gia công loạt chi tiết T gồm thành phần: T = Tc + Tp + Tck Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình Trong đó, Tc - thời gian (trực tiếp cắt gọt); Tp - thời gian phụ (thời gian chạy không, thay dao, thay đổi chế độ cắt, kiểm tra, ); Tck - thời gian chuẩn bị - kết thúc loạt gia công (chuẩn bị dao cụ, đồ gá, dao đo, phôi liệu, ) Bảng 1.1.3: Phương thức thực trình gia cơng máy thơng thường, máy NC máy CNC Máy thông thường Truyền lệnh điều Công nhân thạo khiển nghề trực tiếp điều khiển theo kích thước điều kiện kỹ thuật ghi vẽ Điều khiển chế độ Công nhân thạo công nghệ nghề trực tiếp điều khiển theo kích thước điều kiện kỹ thuật ghi vẽ Công nhân đặt thông số (tốc độ trục chính, tốc độ ăn dao, ) tay điều khiển máy vô lăng, cần gạt, phím, Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn Máy NC Chương trình NC truyền vào nhớ từ băng bìa đục lỗ Máy CNC Chương trình NC truyền vào nhớ từ băng bìa đục lỗ Chương trình NC truyền vào nhớ từ băng bìa đục lỗ Chương trình NC nhập vào nhớ từ bàn phím, đĩa từ, đường truyền thơng Một số chương trình lưu nhớ nhớ (VD đĩa cứng, card nhớ) Chế độ công nghệ ghi chương trình NC Bộ điều khiển đọc, tính tốn tốc độ chuyển động truyền lệnh cho hệ truyền động tương ứng Máy tính với phần mềm chuyên dùng thực chức tính tốn cơng nghệ (nhờ chương trình liệu cơng nghệ, thơng số máy, dao, lưu sẵn máy) điều khiển gia cơng Thường phần mềm có chức giám sát trình, cảnh báo lỗi cố Khi cần trực tiếp thay đổi chế độ cơng nghệ từ bên Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình Nếu 0.000, di chuyển trỏ cách bấm lên xuống , sang trái phím ‘INPUT’ xác) phải để vào vị trí để đầu vào ‘0’ nhấn 0.000( giá trị cần 0.000 sau cài đặt dao Nếu cần trở lại PLC bình thường, nhấn nút ‘M’ Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn 69 Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình KẾT LUẬN Trong tháng nghiên cứu, tìm hiểu gia cơng, em nắm bắt vững những công nghệ mà nước bạn vận dụng để sản xuất máy phay trục CK 850E ( kết cấu, điều khiển, ) Ngồi cịn giúp cho kỉ vận hành lập trình máy em thành thạo hơn, phục vụ cho công việc em sau Em hi vọng sau khoảng thời gian ngắn Việt Nam hay tốt sinh viên trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng có nhóm sinh viên chế tạo loại máy phay Trước loại máy đời người ta mang bánh cán thép bắn tia tốn kinh tế thời gian, nhập máy từ Trung Quốc giá thành cao, cơng tác bảo trì gây khó khăn Nghành luyện kim phát triển mạnh Việt Nam nên vấn đề em nêu gọi cấp thiết Tất em làm nhờ kiến thức năm năm đại học em mài dũa trường sáu tháng làm việc nhà máy thép Dana-uc Những tài liệu em nghiên cứu sản phẩm em gia cơng có ích cho nghiên cứu sau này, em mong muốn Khoa sau tạo điều kiện để sinh viên có điều kiện tốt để nghiên cứu chế tạo máy phay tương tự CK 850E Em xin chân thành cám ơn Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn 70 Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Cơng nghệ Cad/Cam: Nguyễn Thế Tranh Lập trình gia công máy điều khiển số: Phùng Xuân Lan Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ: Tạ Duy Liêm Máy công cụ điều khiển chương trình số: Bùi Trương Vỹ Cơng Nghệ - Lập Trình: Gia Cơng Điều Khiển Số: Đào Thị Minh Trinh Sách hướng dẫn máy CK 850E: MODEL: CK850E, CNC NOTCHING AND BRANDING MACHINE ( Nhà sản xuất cung cấp ) Siumerik 802D Milling: Bên hệ điều khiển Siemens cung cấp Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn 71 Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình MỤC LỤC Tóm tắt i Nhiệm vụ đồ án ii Lời nói đầu cảm ơn iii Lời cam đoan liêm học thuật iv Mục lục v Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ vii Danh sách cụm từ viết tắt x MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ 1.1 Sự đời phát triển máy điều khiển số 1.1.1 Lịch sử đời phát triển máy điều khiển số 1.1.2 Các tính kỹ thuật máy điều khiển số 1.1.3 Hiệu sử dụng máy CNC 1.2 Cấu trúc chung máy NC 11 1.3 Các hệ thống khí máy CNC 15 1.3.1 Dẫn động chạy dao 15 1.3.2 Dẫn động trục 19 1.3.3 Dao cắt máy CNC 20 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ 22 2.1 Khái niệm hệ thống điều khiển số 22 2.1.1 Điều khiển số trực tiếp điều khiển số phân phối (DNC) 22 2.1.2 Điều khiển số có máy tính (CNC) 25 2.2 Phân loại điều khiển số 26 2.2.1 Điều khiển điểm PTP 26 2.2.2 Điều khiển đường liên tục 28 2.3 Các hệ thống điều khiển theo số trục điểu khiển đồng thời 29 2.3.1 Hệ thống điều khiển 2D 29 2.3.2 Điều khiển 2,5D 29 2.3.3 Điều khiển 3D 30 Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn 72 Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình 2.3.4 Điều khiển 4D, 5D 30 2.3.5 Điều khiển NC CNC 30 2.3.6 Điều khiển thích nghi 33 2.4 Phần cứng hệ thống điều khiển số 33 2.4.1 Cụm điều khiển máy MCU 34 2.4.2 Bộ vi xử lý CPU 35 2.4.3 Bộ nhớ ROM RAM 36 2.4.4 Các thành phần giao tiếp khác 36 2.4.5 Bộ điều khiển máy khả trình PMC 37 2.5 Các phần mềm CNC 39 2.5.1 Hệ điều hành (phần mềm hệ thống) 39 2.5.2 Phần mềm giao tiếp máy 39 2.5.3 Phần mềm ứng dụng 41 2.5.4 Chương trình nội suy 41 2.6 Hệ thống đo lường điều khiển CNC 44 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHAY CNC TRỤC CK 850E 47 3.1 Nguồn gốc lịch sử hình thành 47 3.2 Các đặc điểm máy CNC trục CK850E 47 3.3 Bảng thông số kỷ thuật 48 3.4 Những bề mặt đặc biệt gia công 48 3.5 Kết cấu CK850E 50 3.5.1 Kết cấu 50 3.5.2 Bộ điều khiển siemens 52 3.5.3 Truyền động trục 52 3.6 Một số thành phần khác 54 3.7 Các bước chuẩn bị tiến hành gia công cặp bánh cán 55 3.7.1 Khởi động máy 55 3.7.2 Lắp phôi vào trục gá lên máy 55 3.7.3 Chuẩn bị dao phay rãnh vằn 56 Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn 73 Hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Ngọc Sơn Số thẻ sinh viên: 101110389 Lớp: 11CDDT1 Khoa: Cơ Khí Ngành: Cơ – điện tử Tên đề tài đồ án: - Nghiên cứu, tìm hiểu máy CNC trục CK 850E - Gia công cặp bánh cán thép nhà máy thép Dana-uc Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Đã có máy để tìm hiểu nghiên cứu, kèm theo sách hướng dẫn máy CK 850E - Đã có chương trình để thực gia cơng cặp bánh cán Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Tìm hiểu cơng nghệ gia cơng điều khiển số - Tổng quan máy phay cnc trục CK850E dùng để phay rãnh vằn khắc logo cho bánh cán thép nhà máy thép Dana-uc, Đường số 1, khu công nghiệp Thanh Vinh, Liên Chiểu, Đà Nẵng - Các bước tiến hành gia công cặp bánh cán Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): - Bản vẽ A0 kết cấu máy phay trục cnc CK 850E - Bản vẽ A0 quy trình sản suất thép nhà máy thép Dana-uc - Bản vẽ A0 sản phẩm thép d10 - Bản vẽ A0 dao phay rãnh vằn dao khắc chữ cho bánh cán - Bản vẽ A0 bánh cán A ( khơng có chữ ) - Bản vẽ A0 bánh cán B ( có chữ ) - Bản vẽ A0 chi tiết máy CK 850E5 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: TS Lưu Đức Bình Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Thuyết minh vẽ 20/2/2017 30/5/2017 Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2017 Người hướng dẫn TS Lưu Đức Bình Trưởng Bộ mơn TS Lưu Đức Bình ii LỜI NĨI ĐẦU Trong thời buổi công nghiệp luyện kim phát triển mạnh Việt Nam khơng ngoại lệ, riêng Đà Nẵng có nhiều nhà máy luyện kim sử dụng hồn tồn cơng nghệ dây chuyền máy móc nước ngồi nhà máy thép DanaÚc, Dana Ý, thép Việt Mỹ, thép Việt Nhật Để đáp ứng nhu cầu sản suất máy phải vận dụng nhiều công nghệ máy tiên tiến nhân loại, nhà máy thép Dana-Úc sử dụng máy phay CNC trục CK 850E để phay rãnh vằn khắc logo cho bánh cán thép Đây loại máy chuyên dụng, thực hai công việc phay rãnh vằn khắc chữ bánh cán, điều đặc biệt so với loại máy khác làm việc bề mặt rãnh tròn trơn có bán đường kính từ 6-50 milimet Là nhân viên vận hành máy từ đầu năm 2017 cho phép thầy hướng dẫn TS Lưu Đức Bình cơng ty ban quản lý cơng ty thép Dana-uc đường số 1, khu công nghiệp Thanh Vinh, Đà Nẵng em phép lấy đề tài tìm hiểu máy gia công cặp bánh cán D10 làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc tìm hiểu em thấy loại máy công cụ tiên tiến, sản suất Trung Quốc sử dụng điều khiển siemens Đức Đây hội để tìm hiểu nghên cứu cơng nghệ nước bạn em hi vọng ngày tay người Việt Nam chế tạo để nâng cao công nghệ nước giảm bớt chi phí sản suất cho nhà máy Trong q trình nghiên cứu học tập em nhận giúp đỡ nhiệt tình giáo viên hướng dẫn TS Lưu Đức Bình giáo viên duyệt Th.S Trần Minh Chính, em xin chân thành cám ơn hai thầy, nhờ hai thầy mà em hiểu thêm nhiều từ nghiên cứu Nó trất tốt cho việc phục vụ công việc em sau Em xin hứa cố gắn phát huy học từ đồ án cố gắn làm tốt cơng việc mà làm iii CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án hoàn toàn cho phép công ty cổ phần thép dana-uc Những thông tin lý thuyết máy tự em tìm tịi tham khảo khn khảo cho phép Các vẽ đồ án em vẽ, không chép từ đâu Qúa trình làm đồ án trình em làm việc nhà máy Riêng cặp bánh cán em gia công trực tiếp máy phay CNC CK850E, phòng máy CNC thuộc phân xưởng cán nhà máy thép Dana-Uc Những lời hoàn toàn thật, em hoàn toàn chịu trách nhiệm trước lời nói Sinh viên thực Phạm Ngọc Sơn iv MỤC LỤC Tóm tắt i Nhiệm vụ đồ án ii Lời nói đầu cảm ơn iii Lời cam đoan liêm học thuật iv Mục lục v Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ vii Danh sách cụm từ viết tắt x MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ 1.1 Sự đời phát triển máy điều khiển số 1.1.1 Lịch sử đời phát triển máy điều khiển số 1.1.2 Các tính kỹ thuật máy điều khiển số 1.1.3 Hiệu sử dụng máy CNC 1.2 Cấu trúc chung máy NC 11 1.3 Các hệ thống khí máy CNC 14 1.3.1 Dẫn động chạy dao 14 1.3.2 Dẫn động trục 18 1.3.3 Dao cắt máy CNC 20 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ 22 2.1 Khái niệm hệ thống điều khiển số 22 2.1.1 Điều khiển số trực tiếp điều khiển số phân phối (DNC) 22 2.1.2 Điều khiển số có máy tính (CNC) 25 2.2 Phân loại điều khiển số 26 2.2.1 Điều khiển điểm PTP 26 2.2.2 Điều khiển đường liên tục 28 2.3 Các hệ thống điều khiển theo số trục điểu khiển đồng thời 28 2.3.1 Hệ thống điều khiển 2D 29 2.3.2 Điều khiển 2,5D 29 2.3.3 Điều khiển 3D 29 v 2.3.4 Điều khiển 4D, 5D 30 2.3.5 Điều khiển NC CNC 30 2.3.6 Điều khiển thích nghi 30 2.4 Phần cứng hệ thống điều khiển số 33 2.4.1 Cụm điều khiển máy MCU 34 2.4.2 Bộ vi xử lý CPU 35 2.4.3 Bộ nhớ ROM RAM 35 2.4.4 Các thành phần giao tiếp khác 36 2.4.5 Bộ điều khiển máy khả trình PMC 37 2.5 Các phần mềm CNC 39 2.5.1 Hệ điều hành (phần mềm hệ thống) 39 2.5.2 Phần mềm giao tiếp máy 39 2.5.3 Phần mềm ứng dụng 40 2.5.4 Chương trình nội suy 41 2.6 Hệ thống đo lường điều khiển CNC 44 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHAY CNC TRỤC CK 850E 47 3.1 Nguồn gốc lịch sử hình thành 47 3.2 Các đặc điểm máy CNC trục CK850E 47 3.3 Bảng thơng số kỷ thuật 47 3.4 Những bề mặt đặc biệt gia công 48 3.5 Kết cấu CK850E 50 3.5.1 Kết cấu 50 3.5.2 Bộ điều khiển siemens 51 3.5.3 Truyền động trục 52 3.6 Một số thành phần khác 54 3.7 Các bước chuẩn bị tiến hành gia công cặp bánh cán 54 3.7.1 Khởi động máy 54 3.7.2 Lắp phôi vào trục gá lên máy 55 3.7.3 Chuẩn bị dao phay rãnh vằn Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6 vi DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ BẢNG 1.1.3 Phương thức thực q trình gia cơng máy thơng thường, máy NC máy CNC BẢNG 3.3 Bảng thông số kỷ thuật 54 BẢNG 3.4.1 Các loại đường kính làm việc từ D6 – D50, sau bảng thơng số D10 56 Hình 1.1.1 : Máy phay cnc đại Hình 1.1.2: Máy tiện cnc đại Hình 1.1.3 : Máy phay rãnh vằn khắc chữ cho bánh cán thép CK 850E Hình 1.1.4: Các giai đoạn phát triển máy CNC CAD/CAM Hình 1.2.1.2: Sơ đồ động học dẫn động chạy dao điển hình máy CNC Hình 1.3.1.1 Cấu trúc chung hệ dẫn động chạy dao 4 12 13 Hình 1.3.1.3 Vị trí cấu vít me - đai ốc bi dẫn động chạy dao 16 Hình 1.3.1.2 Sơ đồ kết nối hệ thống dẫn động chạy dao 16 Hình 1.3.1.4 Vít me-đai ốc bi 18 Hình 1.3.2.1 Trục máy CNC có hệ thống thay dao tự động 19 Hình1.3.2.2 Bộ biến đổi điện áp biến tần dùng cho động xoay chiều 19 Hình 2.1.1.1 Hệ thống điều khiển số trực tiếp DNC 24 Hình 2.1.2.2 Mạng hệ thống điều khiển số phân phối DNC 25 Hình 2.2.1.1 Hệ thống điều khiển PTP 26 Hình 2.2.1.2.Điều khiển chạy dao nhanh phân cấp 27 Hình 2.2.1.2 Quĩ đạo dao hệ điều khiển biên dạng 28 Hình 2.3.1 : Gia cơng hệ thống 2D 29 Hình 2.3.2 Gia cơng hệ thống 2,5D 29 Hình 2.3.3 Điều khiển 3D 30 Hình 2.3.5.1 Sơ đồ điều khiển hở (open loop) 31 vii Hình 2.3.5.2 Sơ đồ điều khiển hở có sử dụng khuyếch đại thuỷ lực 32 Hình 2.3.5.3 Sơ đồ điều khiển kín, có phản hồi (closed loop) 32 Hình 2.3.6.1 Sơ đồ phay có chiều sâu cắt chiều rộng cắt biến đổi tăng 33 Hình 2.3.6.2 Sơ đồ tiện có điều khiển thích nghi 33 Hình 2.4.1 Sơ đồ cấu trúc cụm điều khiển máy MCU 34 Hình 2.4.2 Sơ đồ vi xử lý CPU 33 Hình 2.4.4 Bảng điều khiển máy CNC 37 Hình 2.4.5 Chức vị trí điều khiển máy khả trình PMC CNC 37 Hình 2.5.2 Mối quan hệ PMC với CNC máy cơng cụ 39 Hình 2.5.2.2 Mạch và PMC 46 Hình 2.5.4.1 Nội suy parabol 39 Hình 2.5.4.2 Xấp xỉ đường cong bậc cao nội suy parabol 39 Hình 2.5.4.1 Nội suy tuyến tính 42 Hình 2.5.4.2 Sơ đồ nội suy cung trịn 43 Hình 2.5.4.3 Nội suy đường xoắn 44 Hình 3.4.1 Bề mặt gia cơng 48 Hình 3.5.1 Kết cấu CK 850E 49 Hình 3.5.2 Tủ điện điều khiển 50 Hình 3.5.3.1 Hoạt động trục máy CK 850E 52 Hình 3.5.3.2 Hệ thống truyền động 52 Hình 3.6.1.1 : Làm mát cơng tắc giới hạn 53 Hình 3.7.2.1 Phơi gia cơng lắp trục làm việc 55 Hình 3.7.2.2 1) chấu kẹp; 2) Ụ chống tâm; 3) Khóa ụ chống tâm của; 4) Tay quay tiến lùi cho chống tâm ụ; 5) cờ lê hoa # 30; 6) Cơ lê chữ T 55 Hình 3.7.3.1 Phay rãnh vằn, Góc nghiêng 56 viii Hình 3.7.3.2.1 Cán dao phay rãnh vằn 56 Hình 3.7.3.2.2 Arbor (Hoặc gọi chống), ống lót 57 Hình 3.7.3.2.3 Kiểu rãnh vằn 57 Hình 3.7.3.3.1 Hình dạng dao cắt 58 Hình 3.7.3.3.2 Dụng cụ sử dụng để cắt rãnh 58 Hình 3.7.3.3.3 : Cán dao lắp đặt má 59 Hình 3.7.3.3.4 Đáy lỗ lắp, đường kết thúc dao phay rãnh 59 Hình 3.7.3.5.1 Màn hình PLC sau nhấn nút 61 Hình 3.7.3.5.2 Nội dụng chương trình mở 62 Hình 3.7.3.5.3 Màn hình chương trình sau nhấn Execute 63 Hình 3.7.3.5.4 Màn hình Work offset 65 Hình 3.7.3.5.5 Màn hình giá trị R 65 Hình 3.7.3.5.5 Các khối bỏ qua 66 Hình 3.7.3.7.1 Dao khắc logo 67 Hình 3.7.3.7.2 Thiết lập dao khắc 68 ix DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU: V: Vận tốc chạy dao S: Quảng đường di chuyển dao Tc: thời gian (trực tiếp cắt gọt) Tp: thời gian phụ (thời gian chạy không, thay dao, thay đổi chế độ cắt, kiểm tra Tck: thời gian chuẩn bị - kết thúc loạt gia công (chuẩn bị dao cụ, đồ gá, dao đo, phôi liệu, ) T: Tổng thời gian gia cơng loạt chi tiết C - chi phí tổng cộng Ctx:chi phí thường xuyên cho chi tiết gồm lương công nhân, nguyên vật liệu, lượng chạy máy p: tỉ lệ phế phẩm trung bình N: số lượng chi tiết loạt Ccb: chi phí bản, gồm khấu hao thiết bị, nhà xưởng L: chiều dài dao khắc 12: chiều dài cán dao R: bán kính rãnh hình H: chiều sâu chữ S/2: Khe hở trục H1 Chiều sâu rãnh vằn B Chiều rộng miệng rãnh vằn A Chiều rộng đáy rãnh vằn Ø Đường kính bánh cán T Bước rãnh vằn α Độ nghiêng gân x Hc Chiều cao chữ Ac Độ nét chữ R0 Đường kính bánh cán (D) R1 bán kính rãnh hình R4 góc nghiêng rãnh vằn R3 Số (số lượng) bậc rãnh (vượt quá) H độ sâu rãnh R2 (L) bước rãnh R137 chiều sâu chữ CHỮ VIÊT TẮT: NC: Numerical Control CNC: Computer Numerical Control CAM: Computer Aided Manufacturing CIM: Computer Integrated Manufacturing CPU: Central Procesing Unit PTP: point to point FMS: Flexible Manufacturing System CAD: Computer Aided Design DPU: Data Processing Unit - DPU CLU: Control Loop Unit – CLU ROM: Read-Only Memory - ROM RAM: Random-Access Memory - RAM xi ... - Gia cơng cặp bánh cán D10 ( mơ hình ) nhà máy thép Dana- uc i Nghiên cứu máy phay CNC trục CK 850 E gia công cặp bánh cán thép nhà máy thép Dana- uc MỞ ĐẦU Ở Việt Nam nay, công nghệ CNC phát triển... tài: - Nghiên cứu, tìm hiểu máy CNC trục CK 850 E - Gia công cặp bánh cán thép nhà máy thép Dana- uc Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Sơn Số thẻ SV: 101110389 Lớp: 11CĐT1 - Nghiên cứu sâu vào công. .. làm nhà máy từ đầu năm 2017 tới nay, từ tài liệu hướng dẫn máy CK 850 E tài liệu CNC có liên quan Cấu Trúc đồ án gồm có hai phần: - Ngiên cứu máy phay trục CK 850 E - Gia công cặp bánh cán máy