Lập trình gia công một số bề mặt phức tạp trên máy CNC

Luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN QUÝ VINH LẬP TRÌNH GIA CÔNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY CNC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA NÔNG LÂM NGHIỆP Mà SỐ: 605214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. TRẦN VĂN ðỊCH HÀ NỘI - 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… ii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, do chính tôi thực hiện dưới sự chỉ giáo của người hướng dẫn. Những số liệu và kết quả nghiên cứu ñược trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà nội, ngày 27 tháng 12 năm 2011 Học viên Nguyễn Quý Vinh. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… iii LỜI CẢM ƠN Với tình cảm chân thành của mình tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Lãnh ñạo nhà trường, Viện ñào tạo sau ñại học, Khoa cơ ñiện Trường ñại học nông nghiệp Hà nội, Trường ðH Bách Khoa Hà Nội, Trường Cao ñẳng nghề kỹ thuật công nghiệp Việt Nam - Hàn Quốc ñã tạo mọi ñiều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu ñể cho tôi ñược nâng cao trình ñộ và ñạt ñược kết quả như hôm nay, nhằm ñáp ứng ngày càng tốt hơn yêu cầu nhiệm vụ. Tôi xin chân thành cảm ơn GS-TS. Trần Văn ðịch, ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài, ñặc biệt là PGS-TS. ðào Quang kế cùng với các Thầy giáo, Cô giáo Khoa Cơ ñiện Trường ðại học nông nghiệp Hà Nội ñã hết lòng không quản thời gian giúp ñỡ ñể tôi thực hiện hoàn thành ñề tài ñúng tiến ñộ. Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, bản thân tôi ñã thực sự nỗ lực trong thực nghiệm, tìm hiểu nhiều tài liệu tham khảo, kết hợp với những kiến thức ñã ñược học ứng dụng vào ñề tài ñược giao ñể hoàn thành nội dung ñặt ra. Tuy nhiên, do năng lực và kinh nghiệm còn hạn chế nên nội dung của bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong ñược sự quan tâm, góp ý của quý Thầy, Cô giáo và các bạn ñồng nghiệp ñể bản luận văn ñược hoàn chỉnh hơn và có hướng khắc phục trong nghiên cứu tiếp theo. Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 27 tháng 12 năm 2011 Học viên Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… iv Nguyễn Quý Vinh Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… v PHỤ LỤC MỞ ðẦU i Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ðIỀU KHIỂN SỐ VÀ CÔNG NGHỆ CNC 2 1.1. Bản chất của ñiều khiển số . 2 1.1.1. ðiều khiển không theo số 2 1.1.2. ðiều khiển số . 4 1.1.3. Mã hoá thông tin . 5 1.1.4. Máy công cụ ñiều khiển theo chương trình CNC . 7 1.2. Lịch sử phát triển của các máy CNC . 14 1.3. Hướng phát triển của máy CNC trên thế giới và Việt Nam . 17 1.3.1. Từ các máy CNC tới FMS 18 1.3.2. Tính ưu việc của máy CNC . 26 1.4 Kết luận . 27 Chương 2: GIỚI THIỆU TRUNG TÂM GIA CÔNG TNV-40A 28 2.1. Giới thiệu chung . 28 2.2. Phạm vi sử dụng . 29 2.3. Bảng ñiều khiển 29 2.3.1. Cấu tạo . 29 2.3.2. Các phím . 30 2.3.3. Các công tắc 30 2.4. Thông số kỹ thuật . 31 2.5. Các chuyện ñộng chính của máy 31 2.5.1. Chuyện ñộng chạy dao 31 2.5.2. Các nhiệm vụ chuyển ñộng chạy dao 32 2.5.3. Kết cấu vít me - ðai ốc bi . 33 2.5.4. Chuyển ñộng của ñầu trục chính . 34 2.6. Yêu cầu kĩ thuật của trục chính 35 2.7. Cấu hình chuẩn . 35 2.8. Phần mềm ñiều khiển trên PC 36 2.8.1. Biên soạn chương trình . 36 2.8.2. Mô phỏng 36 2.8.3. Thực hiện gia công 36 2.8.4. Chế ñộ ñiều khiển bằng tay .36 2.8.5. Chức năng ñặc biệt 36 2.9. Kết luận 37 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH TRÊN MÁY PHAY CNC 38 3.1. Chuẩn bị lập trình . 38 3.1.1. Những yêu cầu ñối với người lập trình .38 3.1.2. Các bước cần thiết khi lập một chương trình 38 3.1.3. Nhập chương trình vào máy 39 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… vi 3.1.4. Các thuật ngữ trong lập trình 40 3.1.5. ðiều khiển và ñịnh hướng các trục .41 3.1.6. ðiểm gốc phôi . 43 3.1.7. Tọa ñộ lập trình . 43 3.1.8. Xác ñịnh ñiều kiện cắt gọt . 46 3.1.9. Các dạng mã lệnh 46 3.1.10. Mẫu cơ bàn của một chương trình 49 3.2. Mã lệnh G . 50 3.2.1. Danh sách các mã G 50 3.2.2. Các dạng tọa ñộ (G90, G91) .54 3.2.3. Lựa chọn tọa ñộ phôi G54-G59 55 3.2.4. Bù chiều dài dụng cụ G53, G44, G49 . 57 3.2.5. Lựa chọn mặt phẳng gia công G17, G18, G19 . 61 3.2.6. Di chuyển dụng cụ với tốc ñộ chạy không cắt G00 63 3.2.7. Di chuyển dụng cụ theo ñường thẳng với tốc ñộ chạy dao cắt gọt 64 3.2.8. Di chuyển dụng cụ theo cung tròn với tốc ñộ tiến dao cắt gọt .65 3.2.9. Lệnh dừng tạm thời G04 . 68 3.2.10. Trở về ñiểm gốc chính của máy hoặc gốc thứ 2, 3, 4 . 69 3.2.11. Bù bán kính dụng cụ G40, G41và G42 .70 3.3.12. Lựa chọn hệ tọa ñộ máy G53 71 3.3. Bảng mã M . 72 3.3.1. Dừng chương trình và dừng lựa chọn M00, M01 . 75 3.3.2. M02, M30 kết thúc chương trình và lặp lại chương trình .76 3.3.3. Quay và dừng trục chính M03, M04, M05 . 77 3.3.4. ðổi dụng cụ M06 77 3.3.5. Bật tắt dung dịch trơn nguội M08, M09 . 78 3.3.6. Khóa trục chính M19 78 3.3.7. Tắt nguồn tự ñộng M20 .78 3.3.8. Chu trình cất dụng cụ M33 79 3.3.9. Bật và tắt quá trình thổi khí M51, M59 79 3.3.10. Gọi chương trình con và trở về từ chương trình con M98, M99 79 3.4. Mã lệnh T, S và F .80 3.4.1. Mã lệnh T 80 3.4.2. Mã lệnh S 80 3.4.3. Mã lệnh F 81 3.5. Mã lệnh D và H 81 3.5.1. Mã lệnh D 81 3.5.2. Các thuật ngữ giải thích chức năng bù bán kính dụng cụ .82 3.5.3. Mã lệnh H 82 3.6. Kết luận 83 Chương 4: LẬP TRÌNH GIA CÔNG BỀ MẶT MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY PHAY CNC . 84 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… vii 4.1. Sử dụng phần mềm Inventor tạo sản phẩm có bề mặt phức tạp 86 4.1.1. Bản vẽ khuôn giầy, chuột máy tính . 86 4.1.2. Thiết kế khuôn trên phần mềm Inventor profession 2008. . 87 4.2. Sử dụng phần mềm MasterCam ñể lập trình 88 4.2.1. Chọn máy và ñịnh nghĩa phôi . 88 4.2.2. Chọn dao và chế ñộ cắt . 93 4.2.3. Mô phỏng trong MasterCam . 104 4.3. Gia công trên máy phay CNC 106 4.3.1. Gia công khuôn giầy . 106 4.3.2. Gia công chuột máy tính . 108 4.4. Kiểm tra sản phẩm .110 4.5. Kết luận 110 KẾT LUẬN - KIẾN NGHI .112 Kết luận .112 Kiến nghị . 112 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… viii Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… 1 MỞ ðẦU Với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học – công nghệ, ñặt biệt trong lĩnh vực ñiều khiển số và tin học, ñã cho phép các nhà chế tạo máy nói chung chế tạo máy công cụ nói riêng, thiết kế các hệ thống ñiều khiển ngày càng tin cậy hơn. Máy ñiều khiển số CNC (Computer Numerical Control) ñóng vai trò quan trọng trong sản xuất linh hoạt, sử dụng máy ñiều khiển số CNC cho phép giảm khối lương, thời gian gia công chi tiết, nâng cao ñộ chính xác gia công và ñạt hiểu quả kinh tế ñồng thời rút ngắn chu kỳ sản xuất. Chính vì vậy, ngành cơ khí chế tạo phát triển rất mạnh trên thế giới cũng như trong nước ta hiện nay, ñầu tư các dây chuyền, các trung tâm CNC là một vấn ñề thiết yếu cho sử phát triển của nước ta. Tài chính không còn là vấn ñề quan trong ñối với các doanh nghiệp khi ñầu tư vào máy công cụ ñiều khiển theo chương trình số. Nhưng ñể sử dụng hiệu quả các máy công cụ CNC trong gia công một số chi tiết có bề mặt phức tạp là vấn ñề cấp thiết mà nhiều doanh nghiệp mong muốn các nhà khoa học tham gia giải quyết. Từ những cấp thiết trên chúng tôi ñã tiến hành nghiên cứu với ñề tài “Lập trình gia công một số bề mặt phức tạp trên máy CNC” và mục tiêu ñặt ra là nghiên cứu phương pháp lập trình và thực hiên cắt thử chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay CNC. Tác giả ñi sâu giải quyết các vấn ñề chính sau: Chương 1. Tổng quan về ñiều khiển số và công nghệ CNC Chương 2. Giới thiệu trung tâm gia công TNV-40A Chương 3. Phương pháp lập trình trên máy phay CNC Chương 4. Lập trình gia công bề mặt phức tạp trên máy phay CNC Xin chân thành cảm ơn GS TS. Trần Văn ðịch người ñã tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Viện ñào tạo sau ñại học, Khoa cơ ñiện, Bộ môn công nghệ cơ khí Trường ðH Nông Nghiệp Hà Nội. Xin chân thành cảm ơn Trường Cð Việt Nam - Hàn Quốc, Khoa cơ khí ñã tạo ñiều kiện cho tác giả hoàn thành ñề tài này. Tác giả rất mong muốn nhận ñược sự góp ý của quý thầy cô và các ñồng nghiệp ñể công trình ñược hoàn thiện hơn. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………… 2 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ðIỀU KHIỂN SỐ VÀ CÔNG NGHỆ CNC 1.1. Bản chất của ñiều khiển số Khi gia công trên các máy công cụ, thì chi tiết và các dụng cụ cắt thực hiện các chuyển ñộng tương ñối với nhau. Những chuyển ñộng (hay dịch chuyển) tương ñối ñược lặp lại nhiều lần khi gia công mỗi chi tiết ñược gọi là chu kỳ gia công. ðể có một chu kỳ gia công ta phải xác ñịnh một ñại lượng và một thứ tự của hành trình. Phần "thứ tự" ñược gọi là phần ñiều khiển. Thật vậy, chương trình làm việc của bất kỳ một máy tự ñộng nào cũng cần có hai loại thông tin: Về kích thước (xác ñịnh hành trình của chu kỳ), về ñiều khiển (xác ñịnh thứ tự của hành trình theo thời gian) [11]. Người ta chia các hệ thống ñiều khiển máy công cụ ra hai loại: - ðiều khiển không theo số (hay còn gọi là ñiều khiển truyền thống, ñiều khiển liên tục); - ðiều khiển số. 1.1.1. ðiều khiển không theo số Hệ thống ñiều khiển không theo số có các loại như sau: ñiều khiển bằng các cam, ñiều khiển bằng quãng ñường, ñiều khiển theo thời gian và ñiều khiển theo chu kỳ [7]. * Hệ thống ñiều khiển theo cam Theo hệ thống này thì quãng ñường (hành trình) L ñược xác ñịnh theo công thức: L = S 0 .K (1.1) Ở ñây: S o - khoảng nâng Prôfin của cam (mm) K - Tỷ số truyền trung gian (trên hình 1.1 ta có K = L2/L1) Hình 1.1 ðiều khiển theo cam