5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
1.10. Kết luận chương 1
Trong chương này tác giả đã đưa ra những kiến thức tổng quan nhất về công nghệ CNC:Sự ra đời của công nghệ CNC, đặc trưng và vai trò của máy CNC, kỹ thuật lập trình….. Với máy CNC đã làm thay đổi mạnh mẽ ngành Cơ khí, từ nền sản xuất cơ khí thuần túy chuyển sang kết hợp giữa Cơ khí, Công nghệ thông tin và điện tử. Quá trình gia công các bề mặt chi tiết dạng 2D, 3D, 4D… trở nên dễ dàng hơn. Việc ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất đã tạo ra được những sản phẩm Cơ khí có độ chính xác cao, giảm thiểu được sai sót, tăng khả năng lắp lẫn hoàn toàn của sản phẩm, giảm sức lao động của con người
39
Chương 2. NGHIÊN CỨU VỀ MÁY PHAY CNC DMU 50 2.1. Giới thiệu về máy phay CNC DMU 50
2.1.1. Đặc điểm chung của máy phay DMU50
Máy phay CNC –DMU50 là sản phẩm của hãng DECKENMAHO sản xuất theo công nghệ của Cộng Hoà Liên Bang Đức nó như một máy công cụ tự động, với các hệ thống điều khiển chạy theo chương trình lập trình và hệ thống thay dao tự động, với hệ thống ổ dao gồm có 16 vị trí.
Hệ thống truyền động gồm có: - Hệ truyền động chính (main drive).
- Hệ truyền ăn dao theo 3 phương (trục X, trục Y, trục Z). - Truyền động tự động đóng mở cửa
- Hệ thống làm mát. - Hệ thống bôi trơn.
40
2.1.2. Thông số kỹ thuật của máy phay CNC DMU50
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật máy phay CNC DMU 50
TT Thông số kỹ thuật (Specification) Đơn vị
(Unit) CNC DMU50
1 Hệ điều khiển (control) Siemen Sinumerik
840D
2 Hành trình trục X, Y, Z (Travel X/Y/Z axis) mm 560 x 406 x 508 3 Khoảng cách từ trục chính tới bàn máy
(Spindle nose to table dist)
mm 110 - 618
4 Kích thước bàn máy (Table size) mm 700 x 500
5 Tải trọng của bàn (Table load capacity) Kg 500
6 Chiều rộng rãnh T (T slot width) mm 14
7 Khoảng cách rãnh T (T slot distance) mm 63
8 Số lượng rãnh T (T slot quantity) 7
9 Tốc độ trục chính (Spindle speed) Vg/phút 20 - 10000
10 Động cơ trục chính (Spindle motor) Kw 7
11 Đường kính trục chính (Spindle throat) mm 80 12 Tốc độ dẫn tiến dao nhanh trục X, Y, Z mm/phút 50000 13 Đường kính dao lớn nhất (Max tool dia) mm 80 14 Chiều dài dao lớn nhất (Max tool length) mm 300 15 Khối lượng dao lớn nhất (Max tool weigh) Kg 6 16 Thời gian thay dao (Tool changing time) Giây 7,5
17 Trọng lượng máy (Weigh) Kg 4190
18 Kích thước máy (Dimension) mm 2750x1862x2269
19 Đường kính trục chính mm 65
20 Áp suất khí nén Bar 5÷6
41
2.1.3. Những tính năng chính
- CNC DMU50 là máy phay đứng CNC với độ chính xác cao, độ cứng vững tuyệt vời, đồ ồn thấp và phạm vi xử lý rộng. Dễ dàng vận hành và bảo trì thuận tiện. Máy này có thể tự động phay mặt phẳng, rãnh, bề mặt nghiêng và tất cả các loại đường phức tạp. Nó cũng có thể gia công khoan, khoét và doa...
- Tính năng chính:
+ Trục X, Y, Z được hỗ trợ bởi dẫn hướng tuyến tính, đầu phay được cân bằng với hệ thống thuỷ lực.
+ Thiết kế mới của cột đứng, bàn máy, tấm trượt ngang cải thiện độ cứng vững của máy.
+ Trục vít me bi được kéo. Nó làm việc chính xác trong suốt thời gian làm việc của máy. Có vòng dừng ở cuối của 3 trục vít me bi. Nó có thể đảm bảo không gây nguy hiểm khi chạy quá hành trình.
2.1.4. Các bộ phận cơ bản của máy phay CNC DMU50 2.1.4.1. Các bộ phận bên ngoài của máy. 2.1.4.1. Các bộ phận bên ngoài của máy.
42 1- Cánh cửa chính của máy.
2 - Cabin
3 - Bảng điểu khiển điện bật mở máy 4 - Panel điểu khiển máy.
2.1.4.2. Các bộ phận bên trong của máy.
43
Bảng 2.2. Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC DMU 50
TT Bộ phận cơ bản của máy Hình vẽ
1 Trục chính
2 Ổ tích dao (tool magazine)
3 Bàn máy
4 Hộp làm mát (Cooling pump)
5 Bộ phận nén khí
6 Thân máy
44
Bảng 2.2. Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC DMU 50
TT Bộ phận cơ bản của máy Hình vẽ
8 Tủ điện (Electric box)
9 Bơm bôi trơn (Lubricate pump)
10 Thanh trượt ngang (Y Cross slideway)
11 Động cơ trục X (X axis motor)
12 Vỏ bảo vệ bên ngoài (Outside protection shell)
13 Bảng kiểm soát hệ thống (System control plate)
45
Bảng 2.2. Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC DMU 50
TT Bộ phận cơ bản của máy Hình vẽ
14 Máy nén khí và đường cấp khí
15 Động cơ trục Z (Z axis motor)
16 Động cơ trục chính (Main spindle motor)
17 - Máy vi tính (computer)
18 - Xe tải phoi (chip truck)
19 - Cáp truyền dữ liệu Kiểu RS232
46
a. Bàn điều khiển.
1 - Màn hình.
Hình 2.4. Bàn điều khiển của máy
2 - Panel điều khiển. 3 - Khóa từ.
4 - Công tắc mở panel điều khiển 5 - Khoá xác nhận
6 - Khớp mở bàn điều khiển
b. Bảng điều khiển bằng tay
1 - Công tắc bật tắt máy.
Hình 2.5. Điều khiển bằng tay của máy
2 - Ổ cắm điện 1 pha (230V/1A) 3 - Ổ cắm USB
4 - Ổ cắm đường truyền Internet (V24)
5 - Công tắc bật đèn.
6 - Đồng hồ hiển thị thời gian sử dụng máy.
47 1- Trục C
Hình 2.6. Điều khiển bàn máy
2- Trục B
2.2. Hướng dẫn vận hành máy phay CNC DMU 50 2.2.1. Điều kiện kỹ thuật làm việc 2.2.1. Điều kiện kỹ thuật làm việc
- Nguồn điện: 3 pha AC380V ±10% - Tần số: 50Hz
- Áp suất không khí: 0,65Mpa - Điện trở tiếp đất: ≤ 4Ω - Nhiệt độ: 0 - 400
C
- Độ ẩm tương đối: ≤ 75% (không có nước)
- Ô nhiễm cấp: Phân hoá khí cấp 3C2; Lớp khí cứng 3S2; không có ô nhiễm với bụi điện dẫn.
- Tổng công suất: 18KVA
Hệ thống điện trong máy tạo ra từ mạch tích hợp bán dẫn và các thành phần bán dẫn. Do ảnh hưởng từ môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn và độ rung, cũng như thay đổi của các thành phần khác theo thời gian, nên cần thiết để máy trong phòng điều hoà và thường xuyên vận hành máy.
2.2.2. Hướng dẫn vận hành bật máy (bảng 2.3)
Khi cấp nguồn điện 3 pha 380v 50-60hz bằng cách bật cầu dao 3 pha và nút power phía sau máy, máy sẽ thực hiện việc khởi động các hệ thống PLC, hệ thống thủy lực, khí nén.
Bấm nút ON, rồi mở nút Emergency Stop trên bảng điều khiển để kết thúc quá trình khởi động. Một chương trình NC được lập theo ngôn ngữ của Siemens sẽ
48
được một chương trình dịch thành các tín hiệu số gửi xuống hệ thống PLC và từ đó sẽ đưa ra các điều khiển cho các cơ cấu chấp hành.
Bảng 2.3. Hướng dẫn vận hành bật máy
TT Nội dung công việc Hình vẽ minh hoạ
Bước 1 Kiểm tra an toàn và cung cấp điện nguồn vào cho máy
Bước 2 Bật công tắc cấp điện vào máy (phía sau máy)
Bước 3 Nhấn nút ON trên bảng điểu khiển (đèn ON sáng) và chờ để máy khởi động
Bước 4 Mở nút dừng khẩn cấp “Emergency Stop” trên bảng điểu khiển và hộp vô lăng điều khiển dẫn tiến bằng tay
2.2.3. Hướng dẫn vận hành tắt máy(bảng 2.4)
Bảng 2.4. Hướng dẫn vận hành tắt máy
TT Nội dung công việc Hình vẽ minh hoạ
49 Bước 2 Đóng nút dừng khẩn cấp
“Emergency Stop” trên bảng điều khiển và hộp vô lăng điểu khiển dẫn tiến bằng tay
Bước 3 Nhấn nút OFF trên bảng điểu khiển để tắt máy màn hình điều khiển
Bước 4 Tắt công tắc cấp điện vào máy
Bước 5 Tắt điện nguồn cung cấp cho máy
2.3. Màn hình và bàn phím trên máy
Màn hình và bàn phím là công cụ để vận hành và điều khiển máy. Để tiến hành việc thao tác vận hành và lập trình trên phần mềm SHOPMILL V07.02 ở máy phay DMU50 ta cần nắm vững công dụng của các phím chức năng trên bàn điều khiển. Bộ điều khiển SIEMENS là hệ điều khiển quỹ đạo được sử dụng để lập trình các qui trình công nghệ gia công phay trực tiếp trên máy bằng ngôn ngữ hội thoại một cách dễ hiểu.
50
Hình 2.7. Màn hình giao diện máy
2.3.2. Các phím chức năng trên bàn điều khiển của máy phay CNC DMU50
Hình 2.8. Bảng điều khiển máy phay CNC DMU50 Bảng 2.5. Hướng dẫn sử dụng bàn phím chức năng
1 Chế độ chạy thủ công
51
3 Điểm trở lại tham chiếu
4 Chạy chương trình ở chế độ MDI
5 Trở lại mặt phẳng trong bàn xoay
6 Chạy chương trình ở chế độ tự động
7 Chuyển đổi giá trị tọa độ hiển thị
8 Chế độ chạy từng câu lệnh
9 Re Set chương trình
10 Tùy biến tăng khi so dao và phôi
11
…….
52
12 Thay dụng cụ bằng tay
13 Bật hoặc tắt dung dịch trơn nguội
14 Bật hoặc tắt chế độ làm mát
15 Bật động cơ bơm nước
16 Giảm tốc quay của trục chính
17 Tốc độ trục chính đạt 100%
18 Tăng tốc độ trục chính
19 Tắt chạy dao nhanh
53
21 Chiều quay của trục chính ngược chiều kim
đồng hồ
22 Ngừng quay trục chính
23 Chiều quay của trục chính thuận chiều kim
đồng hồ
24 Trục C hoặc trục A quay ngược chiều kim
đồng hồ
25 Trục C hoặc trục A quay thuận chiều kim
đồng hồ
26 Trục Z di chuyển lên theo chiều +
27 Trục Z di chuyển xuống theo chiều -
28 Trục X di chuyển sang phải theo chiều +
54
30 Trục Y di chuyển theo theo chiều +
31 Trục Y di chuyển theo chiều -
32 Các trục di chuyển nhanh khi ấn nút này
33 Điều chỉnh tốc độ chạy dao nhanh
34 Điều chỉnh tốc độ chạy dao cắt gọt
2.4. Lập trình và sửa đổi chương trình.
Phần mềm ShopMill cho phép chúng ta lập trình gia công các chi tiết. Với các phímchức năng, các chu trình gia công khác nhau và tham số giúp bạn các thông tin cần thiết để lập trình.
Mỗi chương trình gia công trong ShopMill đều thể hiện dưới dạng các chu trình gia công và được gói vào trong các bảng biểu.
55
Hình 2.9. Màn hình ở chế độ lập trình và sửa lỗi chương trình
2.4.1. Chạy thử chương trình (Simulation)
Bằng chế độ chạy thử, SHOPMILL V07.02 tìm ra các lỗi của chương trình và từng phần của chương trình, sự không phù hợp về hình dáng hình học, những dữ liệu không đúng trong chương trình hoặc sự vi phạm không gian gia công. Việc mô phỏng trước chương trình bằng đồ hoạ được mô tả ở nhiều trạng thái khác nhau.
56
Hình 2.11. Màn hình ở chế độ gia công
2.4.2. Chạy chương trình (Machining)
Khi chạy chương trình ở chế độ chạy liên tục (Full sequence), bộ điều khiển thực hiện việc chạy chương trình liên tục cho tới kết thúc hoặc phải ngắt (dừng). Việc chạy chương trình bằng tay sau khi dừng bạn phải gọi lại để chạy tiếp. Khi chạy ở chế độ từng câu lệnh, sau khi thực hiện xong mỗi câu lệnh bạn phải nhấn phím START để tiếp tục thực hiện các câu lệnh sau đó.
2.4.3. Kỹ thuật lập trình và gia công trên máy phay CNC DMU50
2.4.3.1.Tạo một chương trình NCvà chọn gốc 0 cho chương trình NC trên máy
Hình 2.12. Màn hình ở chế độ thiết lập phôi
Sau khi khởi động máy xong, để lập trình gia công cho một chi tiết mới cần tạo ra chương trình NC trên máy và thiết lập gốc 0 cho chương trình NC.
57
Để thiết lập chọn phím Programer sau đó tạo một chương trình NC mới và nhập gốc 0 cho trương trình NC trong cửa sổ Workoffset (ví dụ 1 là G54)
2.4.3.2. Khai báo các thông số về dao trên máy.
Hình 2.13. Màn hình ở chế độ thiết lập thông số về dao
Để khai báo các tham số về dao, từ màn hình menu chọn mục Tool, di chuyển con trỏ xuống vùng trống kích chọn newtool sau đó khai báo các tham số về dao (bao gồm kiểu dao, chiều dài dao, bán kính mảnh cắt, chiều quay…).
2.4.3.3. Lập chương trình NC gia công chi tiết
Để thiết lập chương trình NC trên máy phay CNC DMU50 tiến hành bấm nút Programer, bấm chọn New để tạo fine NC và nhập các thông số để lập trình.
58
Một chương trình NC theo hệ điều khiển Siemens được lập như các chu trình gia công và hiển thị như một dòng lệnh.
Hình 2.15.Màn hình ở chế độ mở một chương trình NC.
2.4.3.4. Gia công chi tiết trên máy
Để thực hiện gia công chi tiết trên máy trong môi trường PROGRAMER bấm chọn EXCUTENT để load chương trình NC sang chế độ gia công.
Để thực hiện mô phỏng có hai phương án, mô phỏng theo từng câu lệnh, mô phỏng toàn bộ chương trình bằng cách bấm chọn SINGLE BLOCK.
a. Gia công chạy từng câu lệnh
59
b. Gia công chạy toàn bộ chương trình
Hình 2.17. Màn hình ở chế độ gia công toàn bộ chương trình
2.5. Kết luận chương 2
Quá trình nghiên cứu kỹ thuật lập trình trên máy phay CNC DMU 50 sẽ giúp cho người học hiểu sâu hơn về phương pháp lập trình với sự hỗ trợ của máy tính. Phần mềm SHOPMILL V07.02 cho phép quá trình lập trình trở lên nhanh chóng, dễ dàng, thuận tiện rút ngắn được thời gian lập trình. Trong chương này tác giả cũng đã đưa ra trình tự các bước vận hành máy một cách thuần thục từ cách vận hành bật và tắt máy, sử dụng màn hình và bảng điều khiển một cách dễ dàng, hiệu quả. Qua đó, sẽ giúp cho công việc gia công chi tiết trên máy trở nên nhanh chóng, hiệu quả, tăng năng suất gia công, rút ngắn thời gian gia công sản phẩm.
60
Chương 3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SHOPMILLTRONG LẬP TRÌNH GIA CÔNG CƠ KHÍ
3.1. Giới thiệu chung vềphần mềm ShopMill và hệ điều khiển Siemens.
Hệ điều khiển Siemens và phần mềm ShopMill của Cộng hòa liên bang Đức là một trong những phần mềm được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Ở Việt Nam hiện nay có nhiều cơ sở sản xuất, viện nghiên cứu, trường Cao đẳng và Đại học đào tạo kỹ thuật cơ khí sử dụng phần mềm này như: Viện máy và dụng cụ (IMI), Trường Đại học SPKT Nam Định, Trường Cao đẳng nghề Vĩnh Phúc, Trường Đại học SPKT Hưng Yên …Bởi vậy nó rất thích ứng với quá trình phát triển công nghiệp nước ta trong giai đoạn hiện nay.
Hệ điều khiển và lập trình gia công CNC của SIEMENS là hệ điều khiển theo quĩ đạo được sử dụng để lập trình các qui trình công nghệ gia công tiện, phay, khoan, khoét, doa....trực tiếp trên máy bằng ngôn ngữ hội thoại một cách dễ hiểu. SHOPMILL có thể điều khiển tới 5 trục. Một đĩa cứng đã được tổ hợp hỗ trợ khả năng lưu trữ rất nhiều chương trình, đồng thời khi cần tính toán nhanh, có thể cho hiển thị ở một máy tính cá nhân trên màn hình ở bất kỳ thời điểm nào.
Bộ điều khiển này cho phép viết chương trình NC theo 2 ngôn ngữ khác nhau: có thể viết chương trình NC theo mã lệnh G code hoặc theo mã lệnh chính thống của Siemens. Chương trình NC theo ngôn ngữ của Siemens có cấu trúc đơn giản dễ hiểu, cho nhiều khả năng lập trình. Ví dụ, với chức năng nội suy đường cong, hệ điều khiển cho ít nhất 3 khả năng lập trình.
Một số chức năng lập trình chương trình NC có thể sử dụng với hệ điều khiển SIEMENS
- Lập trình với cách thức thông thường. - Lập trình Contour tự do (Free Contour). - Lập trình bằng tham số G code
- Các chu trình gia công cho phép ta sử dụng một cách thuận tiện để lập trình những bước công nghệ có tính chất lặp lại nhiều lần trong gia công.
61
- Kết nối với các hệ thống CAM để gia công các bề mặt phức tạp một cách