Biên soạn tài liệu giảng dạy môn học công nghệ CAD CAM CNC theo định hướng CDIO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BIÊN SOẠN TÀI LIỆU GIẢNG DẠY MÔN HỌC “CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC” THEO ĐỊNH HƯỚNG CDIO GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ CƯƠNG PGS.TS ÐẬNG THIỆN NGƠN SVTH: ÐÀO DUY THIỆN MSSV: 12104227 MAI THỊ HIỀN MSSV: 12104097 ÐỖ TRỌNG ÐẠT MSSV: 12104068 S KL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 Đồ án tốt nghiệp Giáo trình CAD/CAM-CAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn: Kỹ thuật công nghiệp NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Lê Chí Cương, PGS.TS Đặng Thiện Ngơn Sinh viên thực hiện: Đào Duy Thiện MSSV: 12104227 Mai Thị Hiền MSSV: 12104097 Đỗ Trọng Đạt MSSV: 12104068 Tên đề tài: Biên soạn Tài liệu giảng dạy môn học “Công nghệ CAD/CAM-CNC” theo định hướng CDIO Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Cơ sở xây dựng tiêu chí theo tiêu chuẩn CDIO/ABET - Các tài liệu môn học CAD/CAM-CNC theo nội dung trước - Các tài liệu CAD CAM CNC đại - Các mơn học có liên quan như: Hệ thống điều khiển số, Hệ thống sản xuất tích hợp,… Nội dung đồ án: - Tổng quan Công nghệ gia công CAD/CAM-CNC đại - Các mô đun gia công CNC đại - Khái niệm gia công tốc độ cao - Hệ thống chương trình đào tạo đánh giá theo CDIO/ABET - Tài liệu giảng dạy đề cương chương trình cho môn học: Hệ tọa độ máy CNC; Tập lệnh G, M máy CNC; Phương pháp lập trình thủ cơng; phương pháp lập trình tự động; Mối quan hệ CAD–CAM CNC ; Các lệnh G, M nâng cao máy CNC ( Các chu trình gia công, Macro số hệ điều khiển thông dụng), ứng dụng phần mền CAD\CAM chuyên dùng để thiết kế chi tiết có biên dạng phức tạp, lập trình, mơ q trình gia cơng tạo chương trình NC gia cơng chi tiết máy CNC nhiều trục (Phương pháp lập trình tự động-CAD\CAM) Các sản phẩm dự kiến - Thuyết minh báo cáo - File trình chiếu cho mơn học Ngày giao đồ án: 20/01/2016 Ngày nộp đồ án: 20/06/2016 i Đồ án tốt nghiệp TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) Giáo trình CAD/CAM-CAM GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) PGS.TS Lê Chí Cương Được phép bảo vệ: ……………………………………… ii Đồ án tốt nghiệp Giáo trình CAD/CAM-CAM LỜI CAM KẾT - - Tên đề tài: “Biên soạn Tài liệu giảng dạy môn học Công nghệ CAD/CAM-CNC theo định hướng CDIO” GVHD: PGS.TS Lê Chí Cương, PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Họ tên sinh viên: Đào Duy Thiện MSSV: 12104227 Mai Thị Hiền MSSV: 12104097 Đỗ Trọng Đạt MSSV: 12104068 Lớp: 121042C Số điện thoại liên lạc: 01695352997 Email: maithihien1994@gmail.com Lời cam kết: “Chúng em xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp cơng trình chúng em nghiên cứu thực Chúng em không chép từ viết công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, chúng em xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 07 năm 2016 Ký tên iii Đồ án tốt nghiệp Giáo trình CAD/CAM-CAM LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đượcđồ án tốt nghiệp với đề tài “Biên soạn Tài liệu giảng dạy môn học Công nghệ CAD/CAM-CNC theo định hướng CDIO”, bên cạnh nỗ lực, chúng em vận dụng kiến thức tiếp thu trường, tìm tịi học hỏi thu thập thơng tin số liệu có liên quan tới đề tài, chúng em ln nhận giúp đỡ, hướng dẫn tận tình quý thầy cô với lời động viên khuyến khích từ phía gia đình, bạn bè lúc gặp khó khăn Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn tới quý thầycô trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh giảng dạy chúng em suốt trình học tập trường Các thầy cô động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện cho chúng em năm tháng học tập Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy: PGS.TS Đặng Thiện Ngôn, dành nhiều thời gian quý báu để tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức chuyên môn động viên, giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu để hồn thành đề tài Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy:PGS.TS Lê Chí Cương, dành nhiều thời gian để hướng dẫn, giúp đỡ chúng em kiến thức chuyên mơn, tạo điều kiện cho chúng em hồn thành đề tài Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy khoa khí chế tạo máy, giúp đỡ cho chúng em nhiều suốt trình nghiên cứu Mặc dù thân có nhiều cố gắng, nhiên số lý nên đề tài hồn thành chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến từ q thầy bạn Một lần nữa, Em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 07 năm 2016 Nhóm sinh viên thực Đào Duy Thiện Mai Thị Hiền Đỗ Trọng Đạt iv Đồ án tốt nghiệp Giáo trình CAD/CAM-CAM TÓM TẮT ĐỒ ÁN Nội dung đồ án trình bày ba phần: Phần mở đầu: lý chọn đề tài, tầm quan trọng đề tài, mục đích nghiên cứu đề tài, đối tượng phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu Phần nội dung trình bày phần, tập trung vào vấn đề sau: – Tổng quan Công nghệ gia công CAD/CAM-CNC Mối quan hệ CAD/CAM CNC – Hệ thống điều khiển máy NC-CNC – Giới thiệu máy điều khiển số – Lập trình gia cơng máy điều khiển số – Vận hành máy NC/CNC – Lập trình Mastercam Phần kết luận kiến nghị - hướng phát triển đề tài: trình bày kết đạt q trình thực biên soạn giảng môn học “Công nghệ CAD/CAMCNC nâng cao” Đề tài đưa số kiến nghị với mong muốn nhóm nghiên cứu sau tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài theo hướng hoàn thiện Các vấn đề nghiên cứu trình bày cách chi tiết đồ án Nhóm sinh viên thực đồ án Đào Duy Thiện Mai Thị Hiền Đỗ Trọng Đạt v Đồ án tốt nghiệp Giáo trình CAD/CAM-CAM MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I LỜI CAM KẾT III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT ĐỒ ÁN V MỤC LỤC VI DANH MỤC BẢNG BIỂU XVI DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ XVII DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT XIX XÂY DỰNG ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC I Cơ sở lý luận xây dựng giảng theo định hướng CDIO 1.1 Tiếp cận CDIO 1.1.1 Khái niệm CDIO 1.1.2 Tiếp cận CDIO 1.1.3 Tiêu chuẩn CDIO 1.2 Xây dựng giảng theo hướng tiếp cận CDIO 1.3 Nhiệm vụ xây dựng giảng .4 1.3.1 Tìm hiểu 1.3.2 Nghiên cứu 1.3.3 Phân tích, lựa chọn 1.3.4 Xác định 1.4 Chuẩn đầu theo hướng tiếp cận CDIO II Xây dựng đề cương chi tiết môn học Công nghệ CAD/CAM_CNC theo hướng tiếp cận CDIO 2.1 Yêu cầu chương trình đào tạo theo hướng tiếp cận CDIO 2.2 Đề cương chi tiết môn học Công nghệ CAD/CAM_CNC theo hướng tiếp cận CDIO 2.3 Kế hoạch giảng dạy môn học Công nghệ CAD/CAM_CNC 43 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CAD/CAM - CNC 57 Tổng quan CAD/CAM 57 1.1 Lịch sử phát triển thành tựu CAD/CAM .58 1.2 Khái niệm CAD/CAM 60 1.2.1 Định nghĩa CAD 60 1.2.2 Định nghĩa CAM 61 1.2.3 Định nghĩa CAD/CAM 63 Tổng quan máy công cụ điều khiển chương trình số (NC/CNC) 64 vi Đồ án tốt nghiệp Giáo trình CAD/CAM-CAM 2.1 Lịch sử phát triển máy CNC 64 2.2 Khái niệm điểu khiển số 65 2.3 Các hệ điều khiển số .66 2.3.1 Hệ điều khiển NC (Numerical Control) 66 2.3.2 Hệ điều khiển CNC (Computer Numerical Control) 66 2.3.3 Hệ điều khiển DNC (Direct Numerical Control) 66 2.4 Điều khiển thích nghi (Adaptive Control) 67 2.5 Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS .68 2.5.1 Khái niệm 68 2.5.2 Mục đích 68 2.5.3 Mơ hình FMS 70 2.6 Ưu điểm máy CNC 70 2.6.1 Tính tự động cao 70 2.6.2 Tính linh hoạt cao 70 2.6.3 Tính tập trung ngun cơng 71 2.6.4 Tính xác, ổn định, đảm bảo chất lượng cao 71 2.6.5 Gia công biên dạng phức tạp 71 2.6.6 Tính hiệu kinh tế kỹ thuật cao 71 2.7 Mơ hình khái qt máy CNC .72 2.8 Các phương pháp tạo hình 73 2.9 Các bước thực gia công máy CNC 76 2.10 Hình thức tổ chức gia cơng máy CNC .82 Mối quan hệ CAD\CAM CNC 83 Câu hỏi ôn tập 85 Chương 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG MÁY NC-CNC 87 Các trục tọa độ chiều chuyển động 87 1.1 Hệ trục toạ độ - Một số quy định chung 87 1.2 Quy định toạ độ máy .89 1.3 Các điểm .92 1.3.1 Điểm máy (M) 92 1.3.2 Điểm chi tiết (W) 93 1.3.3 Điểm gốc chi tiết (W) 93 1.4 Các điểm chuẩn .94 1.4.1 Điểm chuẩn máy (R) 94 1.4.2 Điểm chuẩn dao (P) 94 vii Đồ án tốt nghiệp 1.4.3 Điểm tỳ (A) – Điểm gá đặt 95 1.4.4 Điểm thay dao (Ww) 96 1.4.5 Điểm điều chỉnh dao (E) – Điểm gá dao (N) 96 1.5 Giáo trình CAD/CAM-CAM Các điểm điểm chuẩn 97 Các dạng điều khiển 98 2.1 Điều khiển theo điểm 99 2.2 Điều khiển theo đường 99 2.3 Điều khiển theo đường viền 100 2.3.1 Điều khiển theo đường viền 2D 100 2.3.2 Điều khiển đường viền 2,5D 101 2.3.3 Điều khiển đường viền 3D 101 2.3.4 Điều khiển đường viền 4D, 5D 102 Câu hỏi ôn tập 102 Chương 3: GIỚI THIỆU CÁC MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ 104 Giới thiệu chung 104 1.1 Phần cứng 105 1.2 Phần mềm 105 Cấu trúc máy điều khiển số 105 Một số kết cấu máy điều khiển số 106 3.1 Màn hình bảng điều khiển 106 3.2 Thân, đế máy .107 3.3 Bệ đỡ, hệ thống trượt 107 3.4 Trục vitme đai ốc bi 108 3.5 Cơ cấu tích dụng cụ thay dao tự động 108 3.6 Cơ cấu cấp thay phôi tự động 110 3.7 Hệ thống đo dịch chuyển 110 Máy tiện CNC 111 4.1 Cấu trúc 111 4.2 Khả gia công 112 Máy phay CNC 114 5.1 Cấu trúc 114 5.2 Phân loại .114 5.3 Khả gia công 115 Trung tâm gia công phay/khoan 117 Trung tâm gia công tiện/phay 118 viii Đồ án tốt nghiệp Giáo trình CAD/CAM-CAM Máy mài CNC 119 Máy tạo mẫu nhanh 121 9.1 Nguyên lý chung 121 9.2 Đặc điểm chung 121 9.3 Quy trình tạo mẫu .122 Chương 4: LẬP TRÌNH GIA CƠNG TRÊN MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ 123 Cấu trúc chương trình NC 123 1.1 Địa lệnh 124 1.2 Lệnh 125 1.3 Câu lệnh .126 Phương thức lập trình 127 2.1 Quy trình lập trình gia cơng NC .127 2.2 Sơ đồ phương pháp lập trình .128 2.2.1 Lập trình phân xưởng 128 2.2.2 Lập trình khu vực chuẩn bị sản xuất 129 Cơng việc người lập trình 130 Mã ISO 131 4.1 Các chức điều khiển kí tự mã hóa 131 4.2 Các lệnh dịch chuyển chu trình 131 4.3 Các lệnh phụ trợ 132 Lập trình gia cơng CNC 133 Cơng nghệ lập trình phay CNC 135 6.1 6.1.1 Máy phay CNC trục điều khiển 135 6.1.2 Dao phay CNC 137 6.1.3 Thông số gia công (Machining parameters) 140 6.2 Cơng nghệ lập trình phay CNC 142 6.2.1 Bộ mã lệnh chương trình NC- G code 142 6.2.2 Bộ mã lệnh điều khiển máy- M code 144 6.2.3 Mô tả lệnh G 145 6.3 Cơ sở lập trình phay NC 135 Ví dụ lập trình NC với phần mềm phay Fanuc 21M 159 Cơng nghệ lập trình tiện NC 161 7.1 Cơ sở lập trình tiện .161 7.1.1 Máy tiện hệ trục tọa độ máy tiện CNC 161 7.1.2 Dao tiện CNC 163 ix ... liệu giảng dạy môn học ? ?Công nghệ CAD/ CAM- CNC? ?? theo định hướng CDIO Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Cơ sở xây dựng tiêu chí theo tiêu chuẩn CDIO/ ABET - Các tài liệu môn học CAD/ CAM- CNC theo. .. chương trình đào tạo theo hướng tiếp cận CDIO 2.2 Đề cương chi tiết môn học Công nghệ CAD/ CAM_ CNC theo hướng tiếp cận CDIO 2.3 Kế hoạch giảng dạy môn học Công nghệ CAD/ CAM_ CNC 43 Chương... án tốt nghiệp Giáo trình CAD/ CAM- CAM LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đượcđồ án tốt nghiệp với đề tài ? ?Biên soạn Tài liệu giảng dạy môn học Công nghệ CAD/ CAM- CNC theo định hướng CDIO? ??, bên cạnh nỗ lực,