1.2.4. Sự phát triển của máy CNC và nhu cầu thực tiễn tại Việt Nam
- Một trong những thành tựu lớn của tiến bộ khoa học kỹ thuật là tự động hoá sản xuất. Phương thức cao của tự động sản xuất là sản xuất linh hoạt. Trong dây truyền
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 31
sản xuất linh hoạt thì máy điều khiển số CNC đóng một vai trò rất quan trọng. Sử dụng máy CNC cho phép giảm khối lượng gia cơng chi tiết, nâng cao độ chính xác gia cơng và hiệu quả kinh tế, đồng thời cũng rút ngắn được chu kỳ sản xuất. Chính vì vậy hiện nay nhiều nước trên thế giới đã và đang ứng dụng rộng rãi các máy CNC vào cơ khí chế tạo.
- Ở Việt Nam các máy CNC đang được sử dụng rông rãi để chế tạo các chi tiết cơ khí đặc biệt là chế tạo các khn mẫu chính xác, các chi tiết phục vụ cơng nghiêp quốc phịng, đặc biệt trong các nhà máy đóng tàu máy CNC dùng để gia cơng các tấm tôn cho vỏ tàu.
- Ngoài ra các máy CNC còn đƣợc dùng trong nghiên cứu khoa học, đào tạo đại học sau đại học, học nghề ở các trường kỹ thuật. Trên thực tế ngành khuôn mẫu và ngành nhựa của Việt Nam đang phát triển rất mạnh. Những khuôn mẫu đơn giản thì có thể gia cơng bằng máy tay hoặc máy vạn năng, song để tạo ra các khn mẫu, chi tiết máy phức tạp thì bắt buộc phải gia cơng trên các máy công cụ điều khiển số CNC (gọi tắt là máy CNC), chính vì vậy đảng và nhà nước đã có rất nhiều chính sách để đầu tư phát triển CNC. Theo TS Hoàng Vĩnh Sinh Trường ĐHBK Hà Nội cho biết năm 2006 Việt Nam bỏ ra khoảng 4,5 tỷ USD để nhập các máy CNC, cũng năm đó 23 doanh nghiệp Nhật Bản sang Việt Nam tìm nhà cung cấp phụ kiện cho các sản phẩm của họ nhưng không được, ngun nhân thì có nhiều song một phần chính là do các doanh nghiệp trong nước còn thiếu những chiếc máy CNC chất lượng cao.
- Trên thị trường Việt Nam, các máy CNC bình thường có sai số vị trí là 0,01mm, các máy CNC do Đài Loan và Trung Quốc sản xuất có phần điều khiển mua của các hãng nổi tiếng nhờ FANUC, MITSHUBISHI... có giá bán khá phù hợp với đại đa số các doanh nghiệp trong nước song còn yếu 3 các khâu nhờ đào tạo, dịch vụ sửa chữa và thay thế sau bán hàng, chất lượng còn chưa đồng đều. Máy CNC của các nước phát triển nhờ Nhật, CHLB Đức,... có chất lượng tốt song giá thành đắt, rất khó bảo trì bảo dưỡng. Giá thành cao, nhu cầu lại lớn nên ở TP Hồ Chí Minh đã hình thành những cơng ty và nhóm chuyên gia chuyên lắp ráp máy CNC cũ hỏng thành máy mới. Ngoài ra, một số cơng ty cơ khí cũng bắt đầu tự nhập bộ điều khiển và chế tạo phần cơ để cho ra đời những chiếc máy CNC "made in Vietnam" đầu tiên. Tuy nhiên do chưa nắm vững công nghệ trong việc quản lý chất lượng cũng nhờ khi lắp ráp, những chiếc máy này thường có độ chính xác khơng cao, độ tin cậy khơng lớn. Khó khăn nhất trong phần chế tạo máy CNC "made in Vietnam" không phải ở phần điều khiển hay phần điện tử mà chính là phần cơ khí, phần kết cấu và dẫn truyền cơ khí . Qua đây ta thấy được nhu cầu về máy CNC ở Việt Nam là rất lớn. Nó khơng những được sử dụng vào sản xuất mà máy CNC ở Việt Nam còn được sử dụng vào đào tạo. Mặc dù CNC Việt Nam đang đứng trước những vận mệnh to lớn nhưng cũng đầy thách thức và khó
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 32
khăn.Việc cần có một chiếc máy CNC “ made in Việt Nam” là việc hết sức cần thiết và cấp bách.
1.3 Kết luận chương 1
- Nghiên cứu tổng quan trong nước và thế giới về công nghệ mài, máy mài phẳng, máy mài điều khiển số CNC.
- Dựa trên cơ sở về máy mài CNC 4 trục BK 2022 để tiến hành nghiên cứu lập trình gia cơng mài những chi tiết có biên dạng đơn giản đến phức tạp.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 33
CHƯƠNG 2 : LẬP TRÌNH GIA CƠNG CHO MÁY MÀI CNC 4 TRỤC BK 2022-01
2.1 Tầm qua trọng của việc lập trình gia cơng cho máy mài CNC
- Trong ngành cơ khí có rất nhiều kiểu biên dạng và hình dáng hình học khác nhau: mặt phẳng, mặt trịn xoay, mặt nón, bề mặt có hình dáng hình học phức tạp.
- Máy mài thơng thường chủ yếu gia công được những chi tiết đơn giản như chi tiết dạng phẳng, chi tiết dạng mặt bậc. Đó là những biên dạng cơ bản, dễ thực hiện gia công trên máy. Khi muốn mài các biên dạng phức tạp hơn, ta cần tiến hành sửa đá mài có hình dáng cho phù hợp với chi tiết cần mài. Việc sửa đá cần dùng đến các loại đồ gá phức tạp và qua nhiều lần gá đặt, như vậy rất tốn thời gian và công sức.
- Từ thực tế đó, luận văn này, thay vì dùng các loại đồ gá sửa đá, tác giả tiến hành thiết kế và xây dựng các chương trình sửa đá cho máy mài CNC để làm cho quá trình sửa đá đơn giản và tiết kiệm thời gian.
Đối với các máy mài thông thường chúng ta phải gá đặt đồ gá nhiều lần và tiến hành sửa bằng các loại đồ gá phức tạp để mài nghiêng, mài các biên dạng lồi, biên dạng lõm, cơn… Nhưng đối với máy mài CNC sẽ có nhiều ưu điểm hơn vì chúng ta sẽ lập trình để đầu kim cương đi từ điểm này đến điểm kia của biên dạng cần mài nên sẽ tiết kiệm thời gian hơn và độ chính xác cao hơn.
Máy mài CNC có thể thực hiện một lúc nhiều chuyển động khác nhau, tự động điều chỉnh sai sót dao cụ nhờ vào chương trình sửa đá, nhờ đó khơng phải thiết kế đồ gá giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.
- So với máy mài điều khiển bằng tay, kết quả làm việc của máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề thuần thục của người điều khiển. Người điều khiển máy chủ yếu đóng vai trị theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy.
- So với các máy tự động theo chương trình cứng (dùng cam, dưỡng, cữ chặn, cơng tắc hành tŕnh…), máy mài CNC có tính linh hoạt cao trong cơng việc lập tŕnh, đặc biệt khi có trợ giúp của máy vi tính, tiết kiệm được thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả với loạt sản phẩm nhỏ.
- Máy mài CNC có thể dễ dàng thay đổi chương trình gia cơng, thiết thực với các loại chi tiết khác nhau, thời gian chuẩn bị và hiệu chỉnh kỹ thuật tại khu vực làm việc giảm đáng kể. Thời gian thay dao được thực hiện nhanh chóng, chính xác có thể chuẩn bị dao ở vùng ngoại vi và nạp trở lại vào ổ tích dao chuyên dùng gắn trên máy.
- Độ chính xác lập lại đặc trưng cho mức độ ổn định trong suốt quá trình đảm bảo chất lượng gia cơng cao, là ưu việt tuyệt đối của các máy mài điều khiển kỹ thuật số.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 34
- Trên máy mài vạn năng khi đá mòn, chúng ta phải sử dụng các loại đồ gá chuyên dụng để sửa đá cho từng loại đá. Cịn trên máy mài CNC thì ta sử dụng các chương trình được lập trình sẵn để sửa đá chỉ với 1 đồ gá sửa đá vạn năng.
Hình 2. 1 Mài định hình trên máy CNC
- Thí dụ đối với biên dạng như hình vẽ, nếu dùng bằng phương pháp mài định hình trên các máy thơng thường thì sẽ rất phức tạp, cần dùng các bộ đồ gá phức tạp để sửa đá. Thay vào đó, chúng ta có thể dùng chương trình CAM để giúp cho việc sửa đá trở nên dễ dàng và tiết kiệm thời gian hơn.
Hình 2. 2 Đồ gá sửa đá mài mặt nghiêng
- Hình 2-3 là đồ gá để sửa đá để mài mặt phẳng nghiêng. Đối với máy thông thường sẽ mất thời gian để gá đặt hơn, cịn khi viết chương trình và sử dụng máy CNC sẽ giảm thời gian hơn nhiều. Do khi viết chương trình để gia cơng một biên bất kỳ thì chúng ta có thể chạy đồng thời 2 hay 3 trục cùng lúc để có thể gia cơng biên dạng phức tạp. Ví dụ như để mài mặt nghiêng thì trên máy phẳng chúng ta phải sửa đá nghiêng theo biên dạng cần gia công hay phải gá chi tiết nghiêng để tạo ra mặt phẳng gia cơng, nhưng với máy mài CNC thì chúng ta có thể chạy đồng thời 2 trục X và Z để gia công mặt nghiêng sẽ giúp chúng ta tiết kiệm được thời gian gia công.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 35
Hình 2. 3 Đồ gá sửa đá mài mặt cong
- Hình 2.4 là đồ gá sửa đá mài mặt cong. Đối với máy mài phẳng thơng thường thì chúng ta sẽ phải gá mũi kim cương sửa đá lên đồ gá sửa đá mài để tiến hành sửa đá nhưng đối với máy CNC thì chúng ta khơng cần phải dung đến đồ gá sửa đá để sửa đá mặt cơng mà chúng ta sẽ viết chương chình chạy đá và sẽ sử dụng đồng thời 2 hay 3 trục cùng lúc để sửa đá có biên dạng phẳng thành đá có biên dạng mặt cong để gia công những bề mặt phức tạp như cong lồi, cong lõm hay có biên dạng hình sin, …. - Việc sử dụng máy CNC giúp chúng ta không cần sử dụng những đồ gá sửa đá phức tạp. Tuy nhiên đối với một vài biên dạng định hình việc chỉ sử dụng một đầu kim cương để sửa đá có thể gặp một số vấn đề như đầu kim cương tiếp xúc với đá mài ở những vị trí khơng mong muốn do góc độ cắt khơng đảm bảo.
Sửa đá phẳng Sửa đá profin Hình 2. 4 Góc nghiêng của đầu sửa đá
- Góc nghiêng từ 30-45 giúp bán kính cong R0.4 của đầu sửa đá nằm trong vùng tiếp xúc với đá mài giúp sửa đúng biên dạng đá profin.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 36
Trong đồ án này, nhóm em đã thiết kế và chế tạo đồ gá sửa đá cho máy mài CNC có thể đáp ứng nhu cầu gia công những bề mặt phức tạp kể trên.
Hai dao gắn chip sửa đá được định vị 6 BTD trên thân đồ gá nhờ mặt bên, chốt ống ϕ6 và bu lông M6. Tương tự, thân đồ gá cũng được định vị 6 BTD nhờ mặt đáy, chốt ống ϕ6 và bu lông M8. Đế đồ gá kẹp chặt trên bàn máy nhờ 2 bu lông M8.
Góc nghiêng 30˚ so với phương thẳng đứng giúp đầu sửa đá có thể sửa đúng biên dạng đá mài yêu cầu mà không bị lẹm vào đá ở những vị trí khơng mong muốn. Với chiều dày đá mài có thể lắp được trên máy mài CNC 4 trục BK2022-01.
Bên cạnh những ưu điểm kể trên, đồ gá dạng này cũng có những nhược điểm cần phải khắc phục. Với việc sử dụng 2 đầu sửa đá riêng biệt để sửa đá theo 2 bên, để có thể sửa được chính xác biên dạng đá mài địi hỏi độ chính xác về vị trí tương quan giữa 2 con dao là rất lớn. Do việc chế tạo đồ gá không thể tránh khỏi những sai số đồng thời 2 đầu sửa đá cũng mịn khơng đồng đều nên cách khắc phục ở đây là thường xuyên kiểm tra tình trạng dao đồng thời hiệu chỉnh sai lệch trong chương trình CNC.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 37
Kết luận: Máy mài phẳng thông thường chỉ giúp chúng ta mài những biên dạng phẳng
cịn máy mài 4 trục CNC có thể thực hiện mài bao hình vì thể nó sẽ giúp chúng ta tiết kiệm được rất nhiều thời gian gia công.
2.2 Các bước lập trình gia cơng cho máy mài CNC
Bước 1: Phân tích các biên dạng cần gia cơng và cơng nghệ gia cơng
Hình 2. 7 Các biên dạng cần gia cơng Hình 2. 6 Đồ gá sửa đá Hình 2. 6 Đồ gá sửa đá
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 38
Hình 2. 8 Các biên dạng sửa đá điển hình
- Mài phẳng thì chúng ta sẽ tiến hành mài bình thường trên máy mài phẳng.
- Mài nghiêng thì chúng ta có 3 phương án gia cơng, đó là chúng ta sẽ sử dụng đồ gá chuyên dung để gá nghiêng chi tiết cần gia công sao cho mặt nghiêng trở thành mặt phẳng sau đó ta tiến hành mài, hoặc chúng ta sẽ tiến hành sửa đá theo độ nghiêng của biên dạng cần gia cơng và sau đó ta gia công, phương án cuối cùng là ta sẽ mài định hình vì đây là máy mài CNC nên ta tận dụng ưu điểm của máy CNC là sử dụng đồng thời 2, 3 trục trong khi gia cơng để mài nó sẽ giúp tiết kiệm thời gian hơn rất nhiều. - Mài các biên dạng có cung cong thì chúng ta sẽ tiến hành sửa đá để gia công nhưng với cung cong lồi thì chúng ta cũng có thể tận dụng ưu điểm của máy CNC để mài định hình sẽ giúp tiết kiệm thời gian gia cơng hơn.
- Còn đối với các biên dạng phức tạp thì chúng ta sẽ tiến hành sửa đá theo biên dạng rồi gia công.
Bước 2 : Xây dựng biên dạng chi tiết mài . Bước 3: Chọn dụng cụ cắt, thông số cắt gọt . Bước 4:Thiết lập đường chạy dao sửa đá.
- Tùy theo biên dạng của đá và biên dạng của chi tiết gia công, sẽ chọn đường chạy dao phù hợp nhất.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 39
Bước 5: Thiết lập đường chạy dao gia công.
- Từ biên dạng đá đã sửa ở trên sẽ chọn được đường chạy dao phù hợp để gia công. Bước 6 : Xuất code và kiểm tra quá trình gia cơng trên phần mềm Cimco Edit .
- Do việc sử dụng phần mềm khơng chun dụng cho lập trình mài CNC nên ngồi việc lập trình dựa trên lập trình phay của Mastercam, nhóm em đã sử dụng thêm phần mềm Cimco Edit giúp hiệu chỉnh và theo dõi đường chạy dao theo mong muốn.
- Sau khi đã chọn được đường chạy dao ta tiến hành xuất ra chương trình code , sau đó
đưa chương trình vào phần mềm Cimco Edit để kiểm tra và chỉnh sửa sao cho phù hợp.
Bước 7 : Lưu chương trình vào hệ thống máy tính điều khiển.
2.3. Lập trình mơ phỏng đường chạy dao trên phần mềm Mastercam X5 và Cimco Edit 8 và Cimco Edit 8
2.4.1.Giới thiệu phần mềm Mastercam X5 và Cimco Phần mềm Mastercam Phần mềm Mastercam
Mastercam là phần mềm thiết kế chuyên dùng được sử dụng để thiết kế các mơ hình
2D, 3D trên máy tính và sử dụng hỗ trợ vận hành gia công máy CNC các chi tiết trong lĩnh vực cơ khí. Tính năng thiết kế của Mastercam phục vụ nhu cầu thiết kế đơn giản, không quá mạnh mẽ nên thông thường người dùng thường sử dụng những phần mềm thiết kế khác có bộ cơng cụ tính năng hoàn thiện hơn.
Hình 2. 9 Giao diện phần mềm Mastercam X5
Phần mềm Mastercam cho phép người dùng tương tác với thiết kế để hình thành mã code thực hiện gia công trong máy CNC với hàng loạt các thao tác vận hành như phay, tiện, điêu khắc được thiết lập về dao cắt, phay, tọa độ, chu trình gia cơng.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 40
Phần mềm Mastercam có tên gọi có nguồn gốc từ Master là chuyên gia và Cam là lập trình gia cơng. Mastercam đã có những bước tiến vượt bậc và trở thành phần mềm CAD/CAM được ứng dụng nhiều nhất trên thế giới hiện nay.
Lịch sử ra đời của phần mềm Mastercam
+ Phần mềm Mastercam được phát triển bởi công ty CNC Software, Inc, đây là công ty được thành lập vào năm 1983 tại Massachusetts. CNC Software được xem là cha đẻ của ngành công nghiệp CAM lâu đời nhất và đã giới thiệu phần mềm CAD/CAM dành cho người thiết kế và thi công.