Công nghệ gia công bề mặt phức tạp trên máy CNC đã đang được phát triển và ứng dụng rộng nhờ vào ưu điểm về độ chính xác gia công cao Tuy nhiên công nghệ gia công bề mặt phức tạp trên máy tiện CNC 2 trục chính Maxxturn 65 ngoài độ chính xác gia công cao còn có khả năng tiết kiệm thời gian gia công bởi kết cấu 2 trục chính và phần mền điều khiển Shopturn điều khiển theo chu trình Khai thác công nghệ gia công bề mặt phức tạp của máy tiện CNC 2 trục chính Maxxturn 65 trên nguyên lý tạo hình bề mặt và CAD CAM tác giả tìm hiểu các chu trình gia công của phần mềm Shopturn trên máy và thiết kế gia công thực nghiệm một số bề mặt phức tạp trên máy tiện CNC 2 trục chính Maxxturn 65 Tác giả đã tóm tắt các kết quả đã đạt được và đưa ra các hướng phát triển tiếp theo
MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT GỌT CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP 1.1 TỔNG QUAN CÁC DẠNG BỀ MẶT TRONG GIA CÔNG CẮT GỌT 1.1.1 Các dạng bề mặt gia công a, Dạng bề mặt có đường chuẩn đường trịn b) Dạng bề mặt có đường chuẩn đường thẳng c, Dạng bề mặt phức tạp 1.1.2 Cơ sở tạo hình bề mặt gia công a) Động học gia công cắt gọt b) Sơ đồ động học tạo hình 1.2 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM TRONG GIA CÔNG CÁC DẠNG BỀ MẶT PHỨC TẠP 10 1.2.1 Các khái niệm phương pháp xây dựng bề mặt cho CAD/ CAM 10 a, Các cách biểu diễn đường cong 10 b, Biểu diễn mặt 16 1.2.2 Các ma trận 20 a, Ma trận thứ 20 b, Ma trận thứ hai 21 c, Độ cong chuẩn 21 d, Độ cong 22 CHƯƠNG - MÁY TIỆN CNC TRỤC CHÍNH MAXXTURN 65 24 2.1 SƠ LƯỢC VỀ MÁY TIỆN TRỤC CHÍNH MAXXTURN 65 24 2.1.1 Các đặc điểm 24 2.1.2 Các điểm tham chiếu hệ tọa độ 26 a) Các điểm tham chiếu 26 b) Hệ tọa độ máy 27 2.1.3 Các mặt phẳng làm việc 29 a Mặt phẳng dọc trục (Turning) 30 b Mặt phẳng mặt đầu trục (Face) 30 c Mặt phẳng mặt ngoại vi (Peripheral surface) 31 2.1.4 Vùng làm việc 31 2.1.5 Đầu trục (counter spindle) 33 a) Kết cấu 33 b) Các chu trình làm việc với trục 34 2.2 PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN SHOPTURN 39 2.2.1 Một số bước thao tác 39 a)Tạo chương trình 39 b) Tạo dòng lệnh 41 c) Mô chương trình gia cơng chi tiết 44 2.2.2 Một số chu trình gia cơng phần mềm điều khiển shopturn 47 a) Di chuyển theo đường thẳng đường tròn 47 b) Khoan lỗ (Drilling) 49 c) Tiện (Turning) 51 d) Chu trình tạo rãnh (Groove) 55 e) Chu trình phay (Milling) 57 CHƯƠNG - THỰC NGHIỆM GIA CÔNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY MAXXTURN 65 64 3.1 CHI TIẾT TRỤC ĐĨA XÍCH 64 3.2 CHI TIẾT CAM LỆCH 69 3.3 CHI TIẾT TRỤC LỤC GIÁC 73 3.4 CHI TIẾT TRỤC RÃNH 78 CHƯƠNG - KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang bảng 2.1 Hệ tọa độ tuyệt đối hệ tọa độ tương đối 27 2.2 Hệ tọa độ Decac hệ tọa độ cực 28 2.3 Bảng thông số trục 34 2.4 Bảng tham số di chuyển theo đường thẳng 48 2.5 Bảng tham số di chuyển theo đường tròn 49 2.6 Bảng tham số khoan lỗ 50 2.7 Bảng tham số tiện phá 52 2.8 Bảng tham số tiện ren 54 2.9 Bảng tham số chu trình tạo rãnh 56 3.1 Các bước gia cơng trục đĩa xích 64 3.2 Các bước gia công chi tiết cam lệch 69 3.3 Các bước gia cơng trục lục giác 73 3.4 Chương trình gia cơng trục rãnh 78 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình vẽ Trang hình vẽ 1.1 Đường chuẩn đường tròn, đường sinh thẳng 1.2 Đường chuẩn đường tròn, đường sinh gãy khúc 1.3 Đường chuẩn đường tròn, đường sinh cong 1.4 Đường chuẩn đường thẳng, đường sinh thẳng 1.5 Đường chuẩn đường thẳng, đường sinh gãy khúc 1.6 Đường chuẩn đường thẳng, đường sinh cong 1.7 Dạng bề mặt phức tạp 1.8 Dạng bề mặt trụ trục khuỷu 1.9 Mạch tạo hình 1.10 Gốc tọa độ trùng tâm đường tròn 11 1.11 Điểm M nằm bên trái tâm đường tròn đơn vị 12 1.12 Vectơ pháp tuyến chuẩn đường tròn mật tiếp 15 1.13 Mặt cầu với gốc tọa độ tâm cầu 17 1.14 Đường cong bề mặt mặt phẳng tiếp tuyến 18 2.1 Máy tiện CNC trục Maxxturn 65 24 2.2 Các phận máy tiện CNC trục Maxxturn 65 25 2.3 Các điểm tham chiếu máy 26 2.4 Hệ tọa độ máy 27 2.5 Các mặt phẳng gia công máy tiện Maxxturn 65 29 2.6 Các bước gia công thực mặt phẳng dọc trục 30 2.7 Các bước gia công thực mặt phẳng mặt đầu trục 31 2.8 Các bước gia công thực mặt phẳng mặt ngoại 31 vi Số hiệu Tên hình vẽ Trang hình vẽ 2.9 Vùng làm việc 32 2.10 Kết cấu đầu trục 33 2.11 Dải hành trình trục 33 2.12 Bước thực Gripping 35 2.13 Bước thực Draw 36 2.14 Bước thực Rear 37 2.15 Bước thực Complete 38 2.16 Bảng tham số Progam header 40 2.17 Các thông số thiết lập hình dạng phơi 40 2.18 Thiết lập mặt phẳng lùi dao 41 2.19 Tạo dòng lệnh 43 2.20 Side View 45 2.21 Front View 45 2.22 Window view 46 2.23 Volume model 46 2.24 Di chuyển theo đường thẳng có khơng bù bán kính dao 48 2.25 Chu trình khoan lỗ 51 2.26 Khoan nhiều lỗ mặt đầu chi tiết 51 2.27 Chu trình tiện biên dạng 53 2.28 Mơ chu trình tiện biên dạng 53 2.29 Chu trình tiện ren 55 2.30 Mơ chu trình tiện ren 55 2.31 Chu trình tạo rãnh 56 2.32 Mơ chu trình tạo rãnh 57 Số hiệu Tên hình vẽ Trang hình vẽ 2.33 Chu trình phay hốc hình chữ nhật 58 2.34 Mơ chu trình phay hốc hình chữ nhật 58 2.35 Chu trình phay hốc trịn 59 2.36 Mơ chu trình phay hốc trịn 59 2.37 Các dạng đảo hình chữ nhật 60 2.38 Chu trình phay đảo hình chữ nhật 60 2.39 Mơ chu trình phay đảo hình chữ nhật 61 2.40 Các dạng đa giác 61 2.41 Chu trình phay đa giác 62 2.42 Mơ chu trình phay đa giác 62 2.43 Chu trình khắc chữ mặt trụ 63 2.44 Mơ chu trình khắc chữ mặt trụ 63 3.1 Trục đĩa xích 64 3.2 Chương trình gia cơng trục đĩa xích 68 3.3 Trục đĩa xích gia công thực tế 69 3.4 Chi tiết cam lệch 69 3.5 Chương trình gia cơng chi tiết cam lệch 72 3.6 Chi tiết cam lệch gia công thực tế 73 3.7 Chi tiết trục lục giác 73 3.8 Chương trình gia cơng trục lục giác 76 3.9 Chương trình gia công trục lục giác(tiếp theo) 77 3.10 Chi tiết trục lục giác gia công thực tế 77 3.11 Trục rãnh 78 3.12 Chương trình gia cơng trục rãnh 80 Số hiệu Tên hình vẽ Trang hình vẽ 3.13 Chi tiết trục rãnh gia công thực tế 81 74 Tạo chương trình gia Thiết lập tham số cơng đầu chương trình - Nhấn phím mềm Bước 1: Tiện biên - Vẽ biên dạng chi tiết dạng chi tiết - Nhập thông số gia công - Nhấn “Accept” -Nhấn phím mềm - Chọn vị trí khoan Bước 2: Khoan lỗ - Nhập thông số gia công - Nhấn “Accept” - Nhấn phím mềm Bước 3: Móc rộng lỗ - Vẽ biên dạng chi tiết bậc - Nhập thơng số gia cơng - Nhấn “Accept” 75 -Nhấn phím mềm Bước 4: Khoan lỗ - Chọn vị trí khoan - Nhập thông số gia công - Nhấn “Accept” -Nhấn phím mềm Bước 5: Phay biên - Vẽ biên dạng chi tiết dạng lục giác - Nhập thông số gia công - Nhấn “Accept” - Nhập thông số - Nhấn “Accept” Bước 6: Đổi trục kẹp chi tiết -Nhấn phím mềm Bước 7: Khoan lỗ - Chọn vị trí khoan - Nhập thơng số gia cơng - Nhấn “Accept” 76 - Nhấn phím mềm Bước 8: Tiện ren - Nhập thông số gia công - Nhấn “Accept” -Nhấn phím mềm Bước 9: Phay rãnh then - Vẽ biên dạng chi tiết - Nhập thơng số gia cơng - Nhấn “Accept” 77 Hình 3.8 Chương trình gia cơng trục lục giác Hình 3.9 Chương trình gia cơng trục lục giác(tiếp theo) Hình 3.10 Chi tiết trục lục giác gia công thực tế 78 3.4 CHI TIẾT TRỤC RÃNH Hình 3.11 Trục rãnh Bảng 3.4 Chương trình gia cơng trục rãnh CÁC BƯỚC THỰC HIỆN Chọn phơi HÌNH MINH HỌA CHÚ THÍCH - kích thước: Ø30x225 - vật liệu: Nhôm Chọn dao T1: Finishing tool T2: t6 T3: Drill Ø 3.5 Tạo chương Thiết lập tham số trình gia cơng đầu chương trình 79 - Nhấn phím mềm Bước 1: Tiện biên dạng chi tiết - Vẽ biên dạng chi tiết - Nhập thơng số gia cơng - Nhấn “Accept” -Nhấn phím mềm Bước 2: Phay rãnh - Vẽ biên dạng chi tiết - Nhập thông số gia công - Nhấn “Accept” - Nhập thông số - Nhấn “Accept” Bước 3: Đổi trục kẹp chi tiết - Nhấn phím mềm Bước 4: Tiện - Vẽ biên dạng chi tiết biên dạng chi - Nhập thông số tiết gia cơng - Nhấn “Accept” 80 -Nhấn phím mềm Bước 5: - Chọn vị trí khoan Khoan lỗ - Nhập thơng số gia cơng - Nhấn “Accept” Hình 3.12 Chương trình gia cơng trục rãnh 81 Hình 3.13 Chi tiết trục rãnh gia công thực tế 82 CHƯƠNG - KẾT LUẬN Đề tài hoàn thành với nội dung sau: - Tổng quan gia công cắt gọt bề mặt phức tạp - Các đặc điểm, chu trình làm việc máy tiện CNC trục Maxxturn 65 - Thiết kế chế tạo thành cơng 04 sản phẩm: trục đĩa xích, chi tiết cam lệch, trục lục giác, trục rãnh * Kiến nghị: Tuy đề tài hoàn thành tác giả vấp phải nhiều khó khăn tài liệu, thời gian điều kiện đứng máy trực tiếp hạn chế Để hồn thiện cho đề tài, tác giả chân thành mong muốn hợp tác, trao đổi ý kiến, bàn luận học hỏi tất nhà nghiên cứu, đồng nghiệp * Hướng phát triển đề tài: “Khai thác công nghệ gia công bề mặt phức tạp hai đầu trục dài máy tiện CNC trục MAXXTURN 65” 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lưu Đức Bình, Kỹ thuật gia cơng khí, Khoa Cơ Khí trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng [2] Trần Văn Địch (2009), Công nghệ CNC, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Nguyễn Văn Hùng (2006), Dụng cụ cắt máy điều khiển số, Đại học kỹ thuật công nghiệp, Đại học Thái Nguyên [4] PGS.TS Bành Tiến Long (1998), Tạo hình bề mặt ứng dụng kỹ thuật, Khoa Cơ Khí trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [5] Bùi Quý Lực (2006), Phương pháp xây dựng bề mặt cho CAD/CAM, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh [6] EMCO WinNC Sinumerik 840D Turning, Software description/ Software version from 16.60, EMCO training systems [7] MaxxTurnrn 65 Modular CNC-Turning Center for complete machining, Machine description Maxxturn65, EMCO Innovative machine tools [8] Mitsubishi, Mitsubishi Materials Coporation - C006B (2013-2014), www.mitsubishicarbide.com [9] Sandvik Coromant, Rotating Tools (2012), www.sandvik.coromant.com [10] SIEMENS, Turning made with Shopturn, EMCO Innovative machine tools PHỤ LỤC Dữ liệu kỹ thuật máy - hệ mét Phạm vi làm việc Trượt đứng [mm] Ø610 Trượt ngang (tại Y = 0) [mm] Ø360 [mm] 682 Khoảng cách trục – trục đối diện [mm] 830 Đường kính tiện tối đa [mm] Ø500 Chiều dài tối đa [mm] 550 [mm] Ø65/Ø76,2 Dịch chuyển theo trục X [mm] 260 Dịch chuyển theo trụcY [mm] 610 Khoảng cách trục (bích cố định) – mũi chống tâm Đường kình phơi tối đa- Tiêu chuẩn/mở rộng Trục (trục 1) Mũi trục theo 55026 Đường kính ngồi ổ trục (tiêu chuẩn / mở rộng ) Lỗ trục (khơng có ống căng - tiêu chuẩn / mở rộng) KK6 [mm] Ø105/ Ø110 [mm] Ø73/ Ø86 [mm] Ø65 Trục – hệ thống kẹp Xi lanh kẹp với lỗ khoan, đường kính tối đa Kích thước tối đa mâm cặp [mm] Ø250 [kW] 21/29 [min-1] 0-5000/4000 [Nm] 250 Trục – động lực Động tích hợp xoay chiều AC ,Công suất (100% / 40% d.c.) Tốc độ (thay đổi bất thường - tiêu chuẩn / mở rộng) Mơ-men xoắn tối đa Trục đối diện(trục 2) Mũi trục theo 55026 Đường kính ngồi ổ trục (đường kính KK6 [mm] Ø85 [mm] 580 [m/min] 30 [N] 8000 Xi lanh kẹp không lỗ để mâm cặp làm việc [mm] 180 Kích thước mâm cặp lớn [mm] 200 [kW] 17/22 [Min-1] 0-7000 [Nm] 130 ngoài) Dịch chuyển ngang trục Z2 Tốc dịch chuyển ngang nhanh Lực kẹp Trục đối diện- Hệ thống kẹp Trục đối diện- Động lực Động xoay chiều AC tích hợp, Cơng suất (100% / 40% d.c.) Dải tốc độ (biến vô hạn) Mô-men xoắn tối đa Ụ chống tâm Ụ chống tâm tự động, hoặt động hệ thống thủy lực Độ dịch chuyển ụ chống tâm Lực nén cực đại Tốc độ dịch chuyển [mm] 500 [N] 8000 [m/min] 20 Lỗ côn ụ chống tâm MK416 Sự chạy dao Tốc độ ăn dao ngang nhanh X/Z [mm] 24/30 Lực ăn dao trục X [N] 5000 Lực ăn dao trục Z [N] 7000 [µm] 3/5 [0 ] 0,001 [Min-1] 1000 [mm] 80(±40) [N] 7000 [mm] 12 Vị trí sai lệch PS theo VDI 3441 X / Z Trục – C(trục 2) Độ phân giải trục C(độ) Tốc độ dịch chuyển ngang nhanh Trục – Y Lượng dịch chuyển Lực ăn dao Tốc độ ăn dao ngang nhanh Y Hệ thống dao Đẩu rovenvơ xoay định hướng logic, tùy chọn điều khiển dụng cụ Bộ định vị kẹp dụng cụ theo DIN 69880 - tiêu VDI 30/VDI chuẩn / lựa chọn 40 Số lượng dao trạm 12 Thời gian mục hóa Độ xác chia độ mục hóa bán kính 100mm Khả lặp lại chia độ bán kính 100mm [s] 0,14 [µm] ±2 [µm] ±0,8 Điều khiển trạm công cụ (tùy chọn) Số lượng trạm công cụ điều khiển 12 Mômen xoắn (25% d.c.) [Nm] 25 Công suất (25% d.c.) [kW] 6,7 Dãi tốc độ 0-5000 ... 26 2. 4 Hệ tọa độ máy 27 2. 5 Các mặt phẳng gia công máy tiện Maxxturn 65 29 2. 6 Các bước gia công thực mặt phẳng dọc trục 30 2. 7 Các bước gia công thực mặt phẳng mặt đầu trục 31 2. 8 Các bước gia. .. tiếp cận công nghệ gia công tiên tiến giảm bớt nguyên công gia công chi tiết dạng trụ Xuất phát từ lý trên, chọn để tài: "Khai thác công nghệ gia công bề mặt phức tạp máy tiện CNC trục chính" làm... CAD/CAM TRONG GIA CÔNG CÁC DẠNG BỀ MẶT PHỨC TẠP Với công nghệ gia công truyền thống, việc gia công bề mặt phức tạp cần phải dùng thêm trang bị công nghệ phức tạp chi tiết mẫu, đồ gá máy chuyên dùng