Thiết kế máy phay cnc và nghiên cứu lập trình nâng cao macro

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY PHAY CNC VÀ NGHIÊN CỨU LẬP TRÌNH MACRO Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS.TS LƯU ĐỨC BÌNH PHẠM BÁ BIỂN Đà Nẵng, 2019 TÓM TẮT ĐỀ TÀI Tên đề tài: Thiết kế máy phay CNC và nghiên cứu lập trình nâng cao Macro Sinh viên thực hiện: Phạm Bá Biển Số thẻ sinh viên: 101140071 Lớp: 14C1B NỘI DUNG ĐỀ TÀI Tính cấp thiết của đề tài Công nghệ gia công điều khiển số CNC đời đánh dấu sự phát triển mạnh mẽ của ngành khí nói chung và gia công chính xác nói riêng Nó đã cho thấy được sự linh hoạt và hiệu quả cực cao việc gia công các chi tiết máy Bên cạnh đó việc máy CNC đời đòi hỏi thêm một vấn đề đó là lập trình gia công LR C C cho máy Để giải quyết các vấn đề khó khăn và hạn chế lập trình tay cho máy CNC thì việc nghiên cứu lập trình nâng cao Macro là một giải pháp tối ưu Chính vì thế em đã nảy sinh ý tưởng và chọn đề tài đồ án tốt nghiệp của mình là “Thiết kế máy phay CNC và nghiên cứu lập trình nâng cao Macro” Các phần nội dung chính T-  Phần thiết kế máy phay CNC dựa máy chuẩn EMCO MILL 155 bao gồm:  Tìm hiểu các vấn đề chung về máy CNC U  Phân tích thông số kỹ thuật và đặc tính máy chuẩn EMCO MILL 155 D  Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cho máy về đường truyền tốc độ và đường truyền chạy dao  Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động tang dao  Phần nghiên cứu lập trình nâng cao Macro cho máy phay CNC: Trong phần này bao gồm nghiên cứu lý thuyết về lập trình nâng cao Macro và ứng dụng Macro để xây dựng chu trình Macro gia công bản cho máy phay CNC sau:  Chu trình phay mặt đầu  Chu trình phay đảo biên dạng tròn  Chu trình phay hốc biên dạng tròn  Chu trình phay đảo biên dạng chữ nhật  Chu trình phay hốc biên dạng chữ nhật  Chu trình khoan lỗ cách đều ma trận  Chu trình khoan lỗ cách đều cung tròn i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỢNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Bá Biển Lớp: 14C1B Khoa: Cơ Khí Tên đề tài đồ án: Số thẻ sinh viên: 101140071 Ngành: Công nghệ chế tạo máy THIẾT KẾ MÁY PHAY CNC VÀ NGHIÊN CỨU LẬP TRÌNH MACRO D U T- LR C C Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Trong phần thiết kế máy phay CNC các dữ liệu ban đầu dựa theo phân tích thông số kỹ thuật máy chuẩn EMCO MILL155 Phần nghiên cứu lập trình Macro tìm hiểu theo một số tài liệu nước ngoài Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Phần 1: Các vấn đề chung về máy CNC Chương 1: Đại cương về máy CNC Chương 2: Cơ sở tự động của máy CNC Phần 2: Thiết kế hệ thống dẫn động của máy phay Chương 1: Thông số kỹ thuật chính của máy chuẩn EMCO MILL 155 Chương 2: Thiết kế động học của máy Chương 3: Thiết kế động lực học toàn máy Chương 4: Thiết kế hệ thống dẫn động trống tang dao Phần 3: Nghiên cứu và ứng dụng Macro lập trình máy phay CNC Chương 1: Tìm hiểu lý thuyết về lập trình nâng cao Macro CNC Chương 2: Ứng dụng Macro xây dựng các chu trình gia công bản cho máy phay Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Bản vẽ A0: bản Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Lưu Đức Bình Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 20/02/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 25/05/2019 Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2019 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn PGS.TS Lưu Đức Bình PGS.TS Lưu Đức Bình ii LỜI CAM ĐOAN : “Thiết kế máy phay CNC và nghiên cứu lập trình Macro” GVHD : PGS.TS Lưu Đức Bình SVTH : Phạm Bá Biển Lớp : 14C1B MSSV : 101140071 Địa : 47 – Nguyễn Lương Bằng - Tp Đà Nẵng Điện thoại : 101140071 Email : phambien96@gmail.com Ngày nộp : 28/05/2019 C C Tên đề tài LR Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu của riêng thực hiện dưới sự hướng dẫn của: PGS.TS Lưu Đức Bình là đề tài làm mới, không chép hay T- trùng với đề tài đã thực hiện, sử dụng những tài liệu tham khảo đã nêu Các số liệu, kết quả nêu đề tài là trung thực và chưa được công bố U bất kỳ công trình nào khác” D Nếu sai, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Sinh viên thực hiện Phạm Bá Biển iii MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỀ TÀI i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ii LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv LỜI MỞ ĐẦU Phần 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY CNC C ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - KỸ THUẬT Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY CNC .2 1.1 Khái niệm bản về điều khiển và điều khiển số 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại hệ thống điều khiển máy công cụ .2 LR C 1.1.3 Điều khiển theo kiểu truyền thống 1.1.4 Điều khiển số .2 1.2 Quá trình phát triển của máy CNC 1.2.1 Quá trình phát triển D U T- 1.2.2 Thực trạng ứng dụng máy CNC tại Việt Nam 1.2.3 Sự giống và khác giữa máy phay truyền thống và máy CNC 1.3 Các hệ điều khiển số và các dạng điều khiển số 10 1.3.1 Các hệ điều khiển số 10 1.3.2 Các dạng điều khiển của máy 12 1.4 Hệ tọa độ máy CNC và các điểm chuẩn 15 1.4.1 Hệ tọa độ máy CNC 15 1.4.2 Hệ tọa độ của các loại máy phay .15 1.4.3 Các điểm gốc và điểm chuẩn 16 1.5 Những khái niệm bản về lập trình gia công máy CNC 17 1.5.1 Quĩ đạo gia công 17 1.5.2 Cách ghi kích thước chi tiết .18 1.5.3 Lập trình cho máy công cụ CNC .18 1.5.4 Các phương pháp lập trình cho hệ điều khiển 21 1.5.5 Chương trình và chương trình chính 23 1.6 Quy trình công nghệ, chủng loại và tính công nghệ của chi tiết 23 1.6.1 Đặc điểm của qui trình công nghệ gia công máy CNC 23 1.6.2 Chọn chủng loại chi tiết gia công máy CNC 24 iv 1.6.3 Yêu cầu đối với công nghệ của chi tiết 24 1.7 Phương pháp thực hiện nguyên công máy CNC .25 1.7.1 Phân loại nguyên công các máy CNC 25 1.7.2 Các nguyên công phay .26 Chương 2: CƠ SỞ TỰ ĐỘNG CỦA MÁY CNC 30 2.1 Hệ thống đo chuyển vị máy công cụ CNC .30 2.1.1 Hệ thống đo theo kiểu quang học 30 2.1.2 Hệ thống đo chuyển vị theo số đo tuyệt đối 31 2.1.3 Nguyên tắc cảm ứng 31 2.2 Hệ thống tự động điều chỉnh vị trí 32 2.2.1 Điều khiển vị trí bằng thước mã hoặc bộ mã góc 32 2.2.2 Điều khiển vị trí bằng số với hệ thống đo dịch chuyển bằng gia số 33 C 2.2.3 Điều khiển vị trí bằng số nhờ hệ thống đo dịch chuyển tương tự có tính chất chu kỳ 33 2.3 Bộ so sánh 34 LR C 2.3.1 Bộ so sánh kiểu gia số .34 2.3.2 Bộ so sánh kiểu tuyệt đối 34 2.4 Đo máy CNC 34 T- 2.4.1 Đo chi tiết máy máy CNC 35 2.4.2 Đo dao máy CNC .35 D U Phần 2: THIẾT KẾ PHẦN TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY PHAY 36 Chương 1: THƠNG SỐ KỸ TḤT CHÍNH VÀ SƠ LƯỢC 36 MÁY CHUẨN MILL-155 .36 1.1 Thông số kỹ thuật chính của máy MILL- 155 .36 1.1.1 Kết cấu tổng quan máy 36 1.1.2 Thơng sớ kỹ tḥt của máy 37 1.2 Sơ lược đặc tính máy chuẩn 39 Chương 2: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY 41 2.1 Vận tốc cắt và lượng chạy dao giới hạn 41 2.2 Thiết kế đường truyền tốc độ 43 2.2.1 Chọn động và bộ biến tần 43 2.2.2 Thiết kế động học bộ truyền đai 44 2.3 Thiết kế đường truyền chạy dao .45 2.3.1 Vài nét về động bước 45 2.3.2 Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của đường trùn chạy dao .45 2.3.3 Tính tốn thiết kế đường truyền động chạy dao 46 v 2.3.4 Tính chọn công suất động chạy dao ( Động bước) 47 Chương 3: THIẾT KẾ ĐỢNG LỰC HỌC TỒN MÁY 48 3.1 Xác định chế độ làm việc giới hạn 48 3.2 Xác định lực tác dụng gia công 49 3.2.1 Lực cắt .49 3.2.2 Thành phần của lực cắt 49 3.2.3 Các phương pháp xác định thành phần lực 50 3.3 Thiết kế động lực học đường truyền tốc độ trục chính 52 3.3.1 Chọn loại đai 53 3.3.2 Định đường kính bánh đai nhỏ 53 3.3.3 Chọn sơ bộ khoảng cách trục A .53 3.3.4 Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục sơ bộ 53 C 3.3.5 Xác định xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai 54 3.3.6 Tính góc ơm α1 54 3.3.7 Xác định số đai Z cần thiết 54 LR C 3.3.8 Định kích thước chủ yếu của bánh đai 54 3.3.9 Tính lực căng ban đầu So 55 3.4 Thiết kế động lực học đường truyền chạy dao .55 T- 3.4.1 Thiết kế bộ truyền đai 55 U 3.4.2 Thiết kế bộ truyền vítme- đai ốc bi 58 3.4.3 Thiết kế gối đỡ trục 63 D Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỢNG TRỐNG TANG DAO 65 4.1 Các sớ liệu ban đầu .65 4.2 Chọn động và phân phối tỷ số truyền 65 4.2.1 Chọn động điện 65 4.2.2 Phân phối tỷ số truyền .65 Thiết kế các bộ truyền 66 4.3.1 Thiết kế bộ truyền bánh nón_ thẳng 66 4.3.2 Thiết kế bộ truyền bánh trụ_ thẳng 71 4.4 Thiết kế trục và then .76 4.4.1 Thiết kế trục .76 4.4.2 Tính then 77 4.4.3 Chọn ổ bi 77 4.3 vi Phần 3: NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MACRO TRONG LẬP TRÌNH PHAY CNC 79 Chương 1: NGHIÊN CỨU LẬP TRÌNH NÂNG CAO VỚI MACRO CNC 79 1.1 Giới thiệu về lập trình Macro .79 1.2 Biến 79 1.3 Các phép tính logic .80 1.3.1 Các hàm toán học 80 1.3.2 Các biểu thức toán học 81 1.3.3 Các hàm logic 81 1.4 Rẽ nhánh vòng lặp 82 1.4.1 Rẽ nhánh 82 1.4.2 Vòng lặp 84 C 1.5 Gọi Macro 86 1.5.1 Lệnh gọi đơn 86 1.5.2 Gọi nhóm 86 LR C 1.5.3 Gọi theo chương trình .87 1.6 Lý thút về sơ đờ khới tḥt tốn 87 1.6.1 Khái niệm về thuật toán giải thuật 87 T- 1.6.2 Các dạng bản của thuật toán .90 D U Chương 2: ỨNG DỤNG MACRO CNC .91 VIẾT MỘT SỐ CHU TRÌNH PHAY CƠ BẢN 91 2.1 Chu trình phay mặt đầu 91 2.2 Chu trình phay đảo tròn 94 2.3 Chu trình phay hớc trịn 99 2.4 Chu trình phay đảo chữ nhật 103 2.5 Chu trình phay hớc biên dạng chữ nhật 107 2.6 Chu trình khoan lỡ cách đều ma trận .112 2.7 Chu trình khoan lỡ cách đều quanh tâm đường tròn 117 2.8 Ví dụ tổng hợp ứng dụng chu trình macro CNC 120 KẾT LUẬN 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO 126 vii Thiết kế máy phay CNC nghiên cứu lập trình Macro LỜI MỞ ĐẦU Trong một thời gian khá dài, ngành khí đã tập trung nghiên cứu để giải quyết vấn đề tự động hóa ở các xí nghiệp có quy mô sản xuất lớn (hàng loạt và hàng khối) Nhưng thực tế, các xí nghiệp máy có quy mô sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ lại là phổ biến ở Việt Nam Do đó, đòi hỏi các xí nghiệp này phải nâng cao về hiệu quả sản xuất suất lao động; đều này đã dẫn tới vấn đề nghiên cứu triển khai kỹ thuật tự động có tính linh hoạt cao các dây chuyền sản xuất Máy công cụ - trung tâm gia công điều khiển bằng chương trình số và kỹ thuật vi xử lý CNC - đã được sử dụng sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ đã tạo điều kiện linh hoạt hoá và tự động hoá dây chuyền gia công Đồng thời làm thay đổi phương pháp và nội dung chuẩn bị cho sản xuất Trong những năm gần các máy NC và CNC đã được nhập vào Việt Nam và LR C C hiện hoạt động một số nhà máy, viện nghiên cứu và các công ty liên doanh Cũng chính vì thế nên việc nghiên cứu, chế tạo máy CNC đã được nhiều nhà kỹ thuật, kỹ sư Việt Nam theo đuổi Để tổng kết lại những kiến thức đã học để làm quen với công việc thiết kế của người cán bộ kỹ thuật ngành khí sau này Em đã được nhận đề tài D U T- “Thiết kế máy phay CNC và nghiên cứu lập trình Macro cho máy phay CNC” dựa máy chuẩn EMCO MILL155 Vì lần đầu làm quen với công việc thiết kế tổng thể, mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Lưu Đức Bình không tránh khỏi những bỡ ngỡ Hơn nữa, tài liệu phục vụ cho công việc thiết kế và nghiên cứu còn quá ít, thời gian thực hiện đề tài không nhiều, khả còn hạn chế nên quá trình làm đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Nên rất mong được sự giúp đỡ và bảo của các thầy cô Sau thời gian tháng làm đề tài tốt nghiệp bằng chính nổ lực của bản thân và được sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Lưu Đức Bình, các thầy cô giáo và sự giúp đỡ của các bạn sinh viên khác khoa em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp này thời gian quy định Một lần nữa cho phép em gửi đến quý thầy cô các bạn lòng biết ơn sâu nhất Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2019 Sinh viên thực hiện Phạm Bá Biển SVTH: Phạm Bá Biển GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình Trang Thiết kế máy phay CNC nghiên cứu lập trình Macro Phần 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ MÁY CNC ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - KỸ THUẬT Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY CNC 1.1 Khái niệm điều khiển và điều khiển số 1.1.1 Khái niệm Điều khiển là phương pháp hiệu chỉnh dòng từ nguồn cho đến cấu chấp hành hoặc qui trình công nghệ nào đó để có thể đạt được một kết quả mong muốn 1.1.2 Phân loại hệ thống điều khiển máy công cụ Người ta chia hệ thống điều khiển máy công cụ thành hai loại: − Điều khiển theo kiểu truyền thống C − Điều khiển số LR C 1.1.3 Điều khiển theo kiểu truyền thống Hệ thống điều khiển (HTĐK) theo kiểu này gồm: điều khiển bằng cam, điều khiển theo quảng đường, điều khiển theo thời gian, điều khiển theo chu kì, Nhìn chung các loại điều khiển này có chung các đặc điểm chính sau đây: T- − Điều khiển máy có sự tham gia phần lớn của người vận hành từ khâu cấp phôi, gá phôi, hiệu chỉnh dụng cụ cho đến khâu kiểm tra sản phẩm U − Các thao tác của HTĐK thường khó thay đổi (chính xác là không thay đổi D được) Do vậy, nó không thích ứng với sự thay đổi sản phẩm − Nếu không có sự tham gia của người vận hành thì cấu máy thực hiện chu trình làm việc liên tục các máy tự động Với các loại máy này không thay đổi được hoặc muốn thay đổi rất phức tạp Do vậy, khuynh hướng phát triển chung là người ta muốn có những HTĐK mà nó dễ dàng thích nghi với sự thay đổi của sản phẩm Nhìn chung, các HTĐK theo kiểu truyền thống càng lúc càng được cải thiện tuỳ theo mức độ khí hoá, tự động hoá của nhà máy sản vẫn chưa thực sự đáp ứng được nhu cầu của thực tế 1.1.4 Điều khiển số 1.1.4.1 Bản chất điều khiển số Khi gia công các máy công cụ thì chi tiết và dụng cắt thực hiện các chuyển động tương đối với Những chuyển động được lặp lặp lại nhiều lần gia công mỗi chi tiết gọi là chu kỳ gia công SVTH: Phạm Bá Biển GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình Trang Thiết kế máy phay CNC nghiên cứu lập trình Macro #32 =0 ( MP Z hoc ) #5 =-20 ( chieu sau ) #6 =1 ( depth lan ) #12 =5 ( safety distance Z ) #13 =0 ( luong du theo x,y ) #17 =0 ( luong du theo Z ) #14 =100 ( F xuong dao ) #15 =400 ( F chay dao ) #16 =1000 ( truc chinh S ) #24 =50 ( chieu rong hoc X ) #25 =40 ( chieu rong hoc Y ) #31 =5 ( goc bo R ) Hình 2.15 Mơ phay hốc chữ nhật 2.6 Chu trình khoan lỗ cách ma trận C #33 =1 ( 1.tho 2.tinh ) LR C  Phân tích: Để xây dựng chu trình khoan lỡ cách đều ma trận ta cần biết thông số tọa độ của lỗ đầu tiên, chiều sâu lỗ, số lỗ theo hai phương, khoảng cách giữa lỗ D U T- theo hai phương, các thông số về chế độ cắt,…Trong chu trình khoan ta chia làm kiểu rút dao khoan đó là rút dao bẻ phoi va rút dao rút phoi Tùy vào trường hợp cụ thể, loại vật liệu khoan mà người lập trình chọn kiểu rút phoi tới ưu nhất Ta sử dụng vòng lặp chứa biến điều kiện theo chiều sâu để khoan lỗ đạt kích thước về chiều sâu Để khoan hết lỗ một hàng ta sử dụng mợt vịng lặp với biến điều kiện đếm sớ lỗ của hàng, và để khoan đủ số hàng lỗ ta sử dụng vòng lặp với biến điều kiện đếm số hàng Y #4 #5 #2 #11° #1 G54 X Hình 2.16 Sơ đồ khoan ma trận SVTH: Phạm Bá Biển GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình Trang 112 Thiết kế máy phay CNC nghiên cứu lập trình Macro  Giải thích thơng số: O0018 ( KHOAN SAU M.TRAN ) #1 =40 ( toa X lo dau ) #2 =40 ( toa Y lo dau ) #19 =0 ( Z mat phang lo ) #3 =2 ( khoang an toan ) #4 =15 ( KC lo theo X ) #5 =15 ( KC lo theo Y ) #6 =2 ( so lo theo X ) #7 =2 ( so lo theo Y ) C D U T- #25 =1 ( 1.be 2.rut.phoi ) LR #21 =1000 ( S khoan ) #13 =200 ( F khoan ) #14 =10 ( MP rut dao ) #15 =7 ( sau lan khoan ) #22 =13 ( bu chieu dai dao ) #23 =2 ( thoi gian dung ) C #10 =-26 ( chieu sau lo ) #11 =30 ( goc nghieng ) SVTH: Phạm Bá Biển GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình Trang 113 Thiết kế máy phay CNC nghiên cứu lập trình Macro  Sơ đồ thuật tốn chu trình khoan ma trận BẮT ĐẦU NHẬP DỮ LIỆU KHỐI LỆNH CHUẨN BỊ Lệnh chạy dao đến ví trí khoan Đ #20 #10 S D Lệnh ăn dao khoan đạt kích thước chiều sâu Đ Đ #8

Thiết kế máy phay cnc và nghiên cứu lập trình nâng cao macro

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan