BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
ĐOÀN THỊ HƯƠNG
NGHIÊN CỨU MÁY PHAY CNC VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
CÁC BÀI THỰC HÀNH, THÍ NGHIỆM GIA CÔNG CẮT GỌT
TRÊN MÁY DMU 60T VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN HEIDENHEIN
PHỤC VỤ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO TẠI CÁC TRƯỜNG
ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
HÀ NỘI - 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
ĐOÀN THỊ HƯƠNG
NGHIÊN CỨU MÁY PHAY CNC VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
CÁC BÀI THỰC HÀNH, THÍ NGHIỆM GIA CÔNG CẮT GỌT
TRÊN MÁY DMU 60T VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN HEIDENHEIN
PHỤC VỤ CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO TẠI CÁC TRƯỜNG
ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Mã số:
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Tăng Huy
HÀ NỘI - 2011
- -
1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các phần
tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn.
Tác giả
Đoàn Thị Hương
- -
2
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Tăng Huy, người đã hướng dẫn và giúp
đỡ tận tình từ định hướng đề tài đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và Viện đào tạo Sau đại học,
Viện Cơ khí của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi
để
hoàn thành bản Luận văn này.
Tác giả cũng chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm đào tạo và thực hành
công nghệ Cơ khí, Trường ĐHSP Kỹ thuật Hưng Yên đã giúp đỡ tác giả thực hiện
thí nghiệm tại trung tâm công nghệ cao của trường.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót,
tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa
h
ọc và các bạn đồng nghiệp.
Tác giả
Đoàn Thị Hương
- -
3
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................................ 1
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................... 2
MỤC LỤC ................................................................................................................. 3
CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. 6
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ..................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ..........................................................................................7
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 10
1. Lý do chọn đề tài………………………………………………………………….10
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu............... …………………………...10
2.1. Mục đích nghiên cứu..............................................................................
............11
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................ .........11
3. Nội dung nghiên cứu và đóng góp mới của tác giả 12
4. Phương pháp nghiên cứu. 12
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIÈU KHIỂN SỐ
.............................................. 13
1.1. Khái quát về điều khiển số và lịch sử phát triển của máy CNC......... 13
1.2. Máy công cụ điều khiển số 15
1.2.1. Các hệ thống dữ liệu cần nạp cho máy công cụ điều khiển số. ...............15
1.2.2. Chuyển động của các trục và khái niệm về hệ tọa độ
............................... 16
1.2.2.1. Chuyển động các trục ..........................................................................16
1.2.2.2. Hệ tọa độ
.....................................................................................................17
1.3. Khái quát về hệ thống điều khiển CNC........... 19
1.3.1. Khái niệm về hệ thống điều khiển số...........................
..................................19
1.3.2. Các dạng điều khiển số.....................................................................................19
1.3.3. Hệ điều khiển CNC .......................................................................................... 19
1.3.3.1. Phân biệt hệ điều khiển NC và CNC............................................................. 19
1.3.3.2. Đặc trưng cơ bản của hệ điều khiển CNC..................................................... 20
1.4. Nguyên lý vận hành máy công cụ điều khiển số 21
1.4.1. Chương trình chi tiết gia công........................... ...........................................21
1.4.2. Bộ đều khiển logic............................................................................................22
1.4.3.C
hương trình tương thích chuyên dụng và dữ liệu điều chỉnh máy
....... 22
1.5. Khái quát về máy CNC.......... 23
1.5.1.Sơ lược về máy CNC......................................................................................... 23
1.5.2. Phân loại máy CNC.......................................................................................... 23
1.5.3.
Khả nămg công nghệ của máy phay CNC.................................................. 23
1.5.4.
Các thành phần cơ bản của máy phay CNC ................................................ 24
1.6. Các chỉ tiêu gia công của máy CNC.................................................................... 28
1.6.1. Thông số hình học ............................................................................................ 28
1.6.2. Thông số gia công ............................................................................................ 29
1.6.3. Độ chính xác của máy CNC ............................................................................. 30
1.6.4. Hướng phát triển của máy CNC trên thế giới và Việt Nam ............................. 31
Chương 2: NGHIÊN CỨU MÁY PHAY CNC-DMU 60T, LẬP TRÌNH GIA
CÔNG TRÊN MÁY VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN HAIDENHAIN TNC 426
.................. 34
- -
4
2.1. Giới thiệu khái quát về máy phay CNCDMU – 60T .......................................... 34
2.1.1. Đặc tính kỹ thuật
.......................................................................................34
2.1.2. Thông số kỹ thuật của máy.........................................................................34
2.2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của máy phay CNC- DMU60T 37
2.2.1. Các bộ phận chính của máy.....................................................................37
2.2.2. Các phần tử điều khiển............................................................................38
2.2.3. Bảng vận hành máy ...............................................................................38
2.2.4. Tay quay điện tử ....................................................................................40
2.3. Thao tác sử dụng bảng điều khiển và vận hành máy 41
2.3.1. Màn hình và bàn phím ...............................................................................41
2.3.1.1. Màn hình của TNC 426 ...........................................................................41
2.3.1.2. Bàn phím................................................................................................43
2.3.2. Các chế độ vận hành máy...........................................................................43
2.3.2.1. Chế độ vận hành bằng tay quay điện tử ....................................................43
2.3.2.2. Lập trình và sửa đổi chương trình ............................................................44
2.3.2.3. Chạy thử chương trình (Programm test) ...................................................44
2.3.2.4. Chạy chương trình ..................................................................................45
2.3.3. Phụ tùng kèm theo .....................................................................................45
2.3.3.1. Hệ thống dò 3D ......................................................................................45
2.3.3.2. Hệ thống đo dao tự động .........................................................................46
2.3.3.3. Tay quay điện tử .....................................................................................46
2.3.4. Khởi động máy và tắt máy .........................................................................46
2.4. Phương pháp lập trình trên máy phay CNC với hệ điều khiển Heidenhein 47
2.4.1. Giới thiệu chung về hệ điều khiển Heidenhain.............................................47
2.4.2. Tạo và viết một chương trình......................................................................49
2.4.2.1. Cấu trúc một chương trình theo ngôn ngữ lập trình Heidenhein .................49
2.4.2.2. Khai báo phôi BLK FORM .....................................................................50
2.4.2.3. Tạo và viết một chương trình mới ............................................................50
2.4.2.4.
Lập trình chuyển động của dụng cụ cắt ở ngôn ngữ hội thoại Heidenhain..52
2.4.2.5. Sửa đổi chương trình...............................................................................53
2.4.3. Lập trình dụng cụ cắt .................................................................................54
2.4.3.1. Nhập các dữ liệu liên quan đến dụng cụ cắt ..............................................54
2.4.3.2. Dữ liệu dụng cụ cắt.................................................................................55
2.4.3.3. Hiệu chỉnh dụng cụ .................................................................................59
2.4.4. Lập trình CONTOUR ................................................................................63
2.4.4.1. Khái quát về các chuyển động của dao cắt................................................63
2.4.4.2. Cơ sở của chức năng đường dịch chuyển..................................................64
2.4.4.3. Tiếp cận và rời khỏi CONTOUR gia công................................................66
2.4.4.4. Các đường chuyển động trong hệ tọa độ vuông góc ..................................67
2.4.4.5. Các đường chuyển động trong hệ tọa độ cực.............................................70
2.4.5. Lập trình Contour tự do – Free Contour FK.................................................73
2.4.5.1. Cơ sở .....................................................................................................73
2.4.5.2. Mở hội thoại lập trình FK........................................................................74
2.4.5.3. Lập trình tự do đoạn thẳng.......................................................................74
- -
5
2.4.5.4. Lập trình tự do đối với cung tròn
.............................................................75
2.4.6. Các chu trình gia công phay trong Heidenhain TNC 426..............................77
2.4.6.1. Khái quát về chu trình .............................................................................77
2.4.6.2. Các chu trình khoan ................................................................................77
2.4.6.3. Các chu trình cho phay hố, phay ngõng và phay rãnh ...............................83
2.4.6.4. Các chu trình cho gia công các kiểu hàng lỗ ............................................89
2.4.6.5. Chương trình con và việc lặp lại một bộ phận chương trình.......................91
2.4.6.6. Dịch chuyển điểm 0- DATUM SHIFT (Cycle 7) .......................................92
2.4.6.7. Chu trình đối xứng - MIRROR IMAGE (Cycle 8)...................................93
2.4.6.8. Chu trình xoay- ROTATION (Cycle 10) ................................................93
2.4.6.9. Hệ số tỷ lệ - SCALING FACTOR (Cycle 11)...........................................94
Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁC BÀI THỰC HÀNH VÀ THÍ NGHIỆM
GIA CÔNG CẮT GỌT TRÊN MÁY DMU 60T VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN
HEIDENHEIN
...................................................................................................................96
3.1. Cơ sở khoa học của việc xây dựng hệ thống các bài thực hành thí nghiệm 96
3.2. Xác định chuẩn kỹ năng thực hành CNC đối với sinh viên chuyên ngành chế
tạo máy trong các trường Đại học và Cao đẳng công nghệ……………….. 97
3.3 Xây dựng hệ thống các bài thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy
DMU 60T với hệ điều khiển Heidenhein ……………………………………….98
3.3.1. Hệ thống các bài thực hành thí nghiệm..................................................98
3.3.2.Lập trình gia công cho một số bài tập điển hình ...................................101
3.3.2.1. Bài tập lập trình khoan lỗ..................................................................101
3.3.2.2. Bài tập lập trình nội suy đường thẳng................................................103
3.3.2.3. Bài tập lập trình Bo cung/vạt góc ......................................................105
3.3.2.4. Bài tập lập trình với các lệnh nội suy đường cong ...........................107
3.3.2.5. Bài tập lập trình gia công nội suy rãnh thẳng và rãnh cong ............109
3.3.2.6. Bài tập lập trình chương trình gia công sử dụng các chức năng
Datumshift, Rotation, Scale…………………………………………………… 112
3.3.2.7. Bài tập lập trình chương trình gia công sử dụng các chức năng
Datumshift, Subprogram ................................................................................114
3.3.2.8. Bài tập lập trình các chu trình gia công
............................................116
3.3.2.9. Bài tập lập trình các chu trình gia công sử dụng các chu trình hố tròn
rãnh, khoan 119
3.3.2.10.
Lập trình Contour tự do FK................................................................122
3.3.2.11. Bài tập tổng hợp
. .............................................................................123
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
.......................................................................................130
TÓM TẮT LUẬN VĂN.................................................................................................131
CÁC TỪ KHÓA..............................................................................................................132
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................133
- -
6
CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
NC (Number Control) – Điều khiển số
CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính
CAD (Computer Aided Design) – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính
CAM (Computer Aided Manufacturing) – Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính
LAN (Local Area Netword) - Mạng cục bộ
WAN (Wide Area Netword) - Mạng diện rộng
CW (Counter clockwise) - Chiều quay thuận chiều kim đồng hồ
DNC (Direct Numerical Control) - Hệ điều khiển DNC
FMS (Flexible Manufacturing System ) - Hệ thống sản xuất linh hoạ
t FMS
FK (Free Contour Programing) - Lập trình Contour tự do
Q Parameters - Lập trình tham số Q
CHF (Chamfer) - Vát cạnh
RND (Rounding) - Bo cung
1D, 2D, 3D - Điều khiển 1, 2, 3 chiều
CC (Circle center) - Tâm cung
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT
Bảng
số
Nội dung Trang
1 2.1 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC DMU-60T 37
2 2.2
Các chức năng đường với tọa độ cực
71
3 3.1
Các dạng bài tập trong hệ thống các bài thực hành thí nghiệm
99
- -
7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Kí hiệu các trục toạ độ trên máy CNC……………………………..
17
Hình 1.2 Các trục toạ độ trên máy CNC…………………………………...
18
Hình 1.3 Nguyên lý vận hành máy công cụ điều khiển số………………….. 21
Hình 1.4 Cấu tạo máy phay CNC …………………………………...
23
Hình 1.5 Khả năng công nghệ của máy phay CNC……………………….. 24
Hình 1.6 Cụm trục chính …………………………………………..
26
Hình 1.7 Các dạng diều khiển trục chính……………………………….. 26
Hình 1.8 Các dạng ổ tích dụng cụ….…………………………………...
27
Hình 1.9 Cơ cấu thay dao tự động………..…………………………….. 27
Hình 1.10 Băng dẫn hướng ………………………………………..…...
27
Hình 1.11 Cụm vít me bi đai ốc…………………………… …..…...........28
Hình 2.1 Máy phay CNC DECKEL MAHO DMU 60T………… ……..…...34
Hình 2.2 Đồ thị - tốc độ mô men quay……………………………………. 35
Hình 2.3 Đồ thi – mô men quay ở trục chính……………………………... 36
Hình 2.4 Hướng chuyển động các trục của máy phay CNC ……………... 36
Hình 2.5 Các bộ phận của máy DMU 60T………………………………... 37
Hình 2.6 Các phần tử điều khiển …………………….…………… .………..38
Hình 2.7 Bảng điều khiển TNC 426………………………………………. 38
Hình 2.8 Bảng vận hành máy……………………………… …….………..39
Hình 2.9 Bảng vận hành máy bổ xung…………………………………… 40
Hình 2.10 Tay quay điện tử……………………………………………….. 40
Hình 2.11 Màn hình của TNC 426……………………………….…..………42
Hình 2.12 Bàn phím……………………………………………… .…….. 43
Hình 2.13 Màn hình ở chế độ vận hành bằng tay………………………. .…43
Hình 2.14 Màn hình ở chế độ lập trình và sửa đổi chương trình………… ….44
Hình 2.15 Màn hình ở chế độ chạy thử chương trình…………………….. 44
Hình 2.16 Màn hình ở chế độ chạy chương trình…………………………. 45
Hình 2.17 Đầu dò 3D…………………………………………………….. 45
Hình 2.18 Hệ thống đo dao tự động……………………………………….. 46
Hình 2.19 Tay quay điện tử……………………………………………….. 46
Hình 2.20 Khai báo phôi…………………………………………………... 50
- -
8
Hình 2.21 Dữ liệu dụng cụ cắt…………………………… ………….…….54
Hình 2.22 Đo chiều dài dụng cụ cắt…………………………………………56
Hình 2.23 Giá trị Delta cho chiều dài và bán kính dao………………... . 57
Hình 2.24 Bảng thay đổi dữ liệu dụng cụ cắt…………………………….. 58
Hình 2.25 Hiệu chỉnh dụng cụ cắt……………………………………….…..59
Hình 2.26 Hiệu chỉnh bán kính dụng cụ cắt…………………………….….. 60
Hình 2.27 Không hiệu chỉnh bán kính dụng cụ cắt……………………….…60
Hình 2.28 Dụng cụ cắt chuyển động bên trái contour………………….. ….61
Hình 2.29 Dụng cụ cắt chuyển động bên phải contour …………...……. ....61
Hình 2.30 Hiệu chỉnh bán kính góc ngoài……………………….……….…..62
Hình 2.31 Hiệu chỉnh bán kính góc trong………………………………… 63
Hình 2.32 Chức năng về đường chuyển động…………………………….. 63
Hình 2.33 Chuyển động song song với trục máy………………………… 64
Hình 2.34 Chuyển động trong mặt phẳng chính…………………………... 65
Hình 2.35 Chuyển động theo ba kích thước………………………………. 65
Hình 2.36 Nhập quá ba tọa độ………………………………………….. 65
Hình 2.37 Chuyển động tròn…………………………………………… 65
Hình 2.38 Chiều quay cho chuyển động tròn……………………………... 66
Hình 2.39 Chuyển động thẳng…………………………………………….. 67
Hình 2.40 Vát góc giữa hai đoạn thẳng…………………………………… 67
Hình 2.41 Tọa độ tâm cung……………………………………………….. 68
Hình 2.42 Đường tròn quay quanh tâm cung tròn …… ……………..…… 68
Hình 2.43 Cung tròn CR với bán kính cung…………………………… 69
Hình 2.44 Cung tròn nối tiếp tiếp tuyến…………………………………... 70
Hình 2.45 Bo cung RND…………………………………………………..
70
Hình 2.46 Gốc tọa độ cực………………………………………………… 71
Hình 2.47 Nội suy đường xoắn ốc………………………………………... 72
Hình 2.48 Lập trình contour tự do………………………………………… 73
Hình 2.49 Chu trình khoan sâu…………………………………………… 78
Hình 2.50 Chu trình khoan 200…………………………………………... 80
Hình 2.51 Chu trình doa 201…………………………………………... 81
- -
9
Hình 2.52 Chu trình khoét 202…………………………………………. 82
Hình 2.53 Chu trình Taro ren…………………………………………... 83
Hình 2.54 Chu trình phay hố vuông 4.0…………………………………... 84
Hình 2.55 Chu trình phay hố vuông 212…………………………… …........84
Hình 2.56 Chu trình phay ngõng 213……………………………….....…….86
Hình 2.57 Chu trình phay hố tròn 5.0……………………………………….. 86
Hình 2.58 Chu trình phay rãnh 3.0………………………………………... 87
Hình 2.59 Chu trình phay rãnh cong 211…………………………………. 88
Hình 2.60 Chu trình khoan kiểu vòng tròn 220…………………………… 90
Hình 2.61 Chu trình khoan kiểu thẳng hàng 221…………………………..
91
Hình 2.62 Chương trình con… ………… …………………..……..91
Hình 2.63 Lặp lại chương trình….………………………………………… 92
Hình 2.64 Dịch chuyển điểm 0………………………………………......... 92
Hình 2.65 Đối xứng…………………….…………………………………. 93
Hình 2.66 Chu trình xoay…………………….…………………………… 93
Hình 2.67 Hệ số tỷ lệ………………………………………………………
94
Hình 3.1 Khoan lỗ Φ8…………………………………..……………….….101
Hình 3.2 Nội suy đường thẳng………………………………………...........103
Hình 3.3 Bo cung vạt góc………………………….…………………….….105
Hình 3.4 Chi tiết cam.…………………….…………………………………107
Hình 3.5 Tấm dẫn……………………………………….…………………..109
Hình 3.6 Búa….……………………………………………………………..112
Hình 3.7 Chi tiết hình cầu…………………………………………...............114
Hình 3.8 Mặt bích……………….………………………………..................116
Hình 3.9 Flag……….……………...……………………………………......119
Hình 3.10 Contour tự do FK….………………………………...…………...122
Hình 3.11 Bài tập tổng hợp…………………………………...…………… 124
- -
10
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Chương trình quốc gia phát triển công nghệ cao (CNC) năm 2010 có mục
tiêu đến năm 2020 hình thành và phát triển khoảng 500 doanh nghiệp (DN) sản xuất
sản phẩm, khoảng 200 DN nông nghiệp ứng dụng CNC tại các vùng kinh tế trọng
điểm, đồng thời cung ứng dịch vụ CNC thuộc danh mục sản phẩm CNC được
khuyến khích phát triển.
Chương trình này đã được Thủ tướng Chính phủ
phê duyệt. Chương trình
còn đặt mục tiêu ứng dụng CNC nhằm tăng giá trị sản xuất công nghiệp CNC đạt
khoảng 30% tổng giá trị sản xuất công nghiệp (đến năm 2015). Mục tiêu này đến
2020 là 40% và tỷ trọng giá trị sản xuất nông nghiệp ứng dụng CNC cũng tăng gấp
đôi so với năm 2015, tạo ra các dịnh vụ mới có giá trị gia tăng cao, giải quyết các
nhiệm vụ chủ ch
ốt trong các lĩnh vực kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng.
Cũng theo Chương trình, trong xây dựng và phát triển công nghiệp CNC, cần
nâng cao năng lực, hiệu quả, đổi mới công nghệ và đẩy mạnh sản xuất sản phẩm
CNC để đến năm 2020 đáp ứng khoảng 45% nhu cầu sản phẩm CNC thiết yếu của
nước ta. Công nghiệp phụ trợ đáp ứng mục tiêu nội địa hóa khoảng 50% về giá trị
trong các sản phẩm công nghiệp CNC sản xuất trong nước.
Để thực hiện các nhiệm vụ của Chương trình, sẽ bồi dưỡng nghiệp vụ và
nâng cao trình độ chuyên môn cho 500 lãnh đạo chủ chốt của các dự án sản xuất sản
phẩm CNC, 10.000 kỹ sư và những người làm công tác nghiên cứu để đáp ứng yêu
cầu của các dự án sản xuất sản phẩm CNC.
Nhằm hiện thực hóa mục tiêu trên, các doanh nghiệ
p cơ khí và các cơ sở đào
tạo trong nước đã và đang đầu tư ngày càng nhiều các máy công cụ hiện đại. Tuy
nhiên việc khai thác và sử dụng sao cho có hiệu quả về cả về khía cạnh kinh tế cũng
như kỹ thuật đang gặp nhiều khó khăn do thiếu đội ngũ kỹ sư, kỹ thuật viên có trình
độ cao về công nghệ, có khả năng tiếp cận, làm chủ và khai thác có hiệu quả
các
máy CNC trong gia công cơ khí.
- -
11
Trước tình trạng như vậy các trường Đại học trong đó có Đại học Sư phạm
Kỹ thuật Hưng Yên đã đầu tư một số máy CNC và xây dựng một chương trình đào
tạo để phục vụ cho việc đào tạo đội ngũ kỹ sư, kỹ thuật viên có kiến thức và kỹ
năng đáp ứng nhu cầu xã hội. Với phương châm gắn đ
ào tạo với thực tế sản xuất
trong các doanh nghiệp, việc xây dựng hệ thống các bài thực hành, thí nghiệm gia
công trên các máy cắt gọt CNC sát với thực tế, sát với điều kiện sản xuất công
nghiệp và phù hợp với điều kiện giảng dạy trong nhà trường. Đây là một vấn đề rất
khó khăn nhưng vô cùng cấp thiết, nếu giải quyết tốt vấn đề này thì sinh viên sau
khi tốt nghiệp ra trường có thể thích nghi và đảm nhiệm tốt công việc tại các nhà
máy, xí nghiệp.
Xuất phát từ những lý do trên tác giả đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu máy
phay CNC và xây dựng hệ thống các bài thực hành, thí nghiệm gia công cắt gọt
trên máy DMU 60T với hệ điều khiển HAIDENHAIN phục vụ chương trình
đào tạo tại các trường Đại học và Cao đẳng công nghệ” làm đề tài luận văn tốt
nghiệ
p cao học của mình.
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
2.1. Mục đích nghiên cứu.
- Nghiên cứu về máy và kỹ thuật lập trình trên máy phay CNC DMU 60T, xây
dựng các bài thực hành, thí nghiệm lập trình và gia công trên máy DMU 60T với hệ
điều khiển Heidenhain TNC 426 nhằm nâng cao chất lượng đào tạo tại Trường Đại
học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên.
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Khả năng công nghệ c
ủa máy CNC-DMU 60T.
- Cơ sở lập trình phay CNC với hệ điều khiển Heidenhain TNC 426PF.
- Hệ thống bài tập thực hành, thí nghiệm về lập trình và gia công một số chi
tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay CNC-DMU 60T với hệ điều khiển
Heidenhain TNC 426PF.
- -
12
3. Nội dung nghiên cứu và đóng góp mới của tác giả
• Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu khái quát về công nghệ CNC.
- Nghiên cứu về khả năng công nghệ của máy phay CNC-DMU 60T với hệ điều
khiển Heidenhain TNC 426PF.
- Lập trình và gia công một chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay CNC -
DMU 60T với hệ điều khiển Heidenhain.
- Xây dựng các dạng bài tập thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy
DMU 60T với hệ điều khiển Heidenhain.
Với ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế của luận văn sau khi hoàn thành sẽ
có những đóng góp đáng kể cho việc xây dựng chương trình đào tạo CNC tại các
trường Đại học và Cao đẳng công nghệ.
• Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phầ
n bổ sung cho cơ sở lý thuyết về
nghiên cứu máy CNC và lập trình gia công trên máy, ứng dụng vào giảng dạy, học
tập và sản xuất một cách có hiệu quả.
• Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để cải tiến chương trình đào tạo theo
hướng sát với thực tiễn sản xuất, đáp ứng nhu cầu xã hội. Đáp ứng đ
òi hỏi về nhu
cầu nhân lực trình độ cao cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
4. Phương pháp nghiên cứu.
Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với
thực nghiệm:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết.
- Tiến hành thí nghiệm .
- Phân tích và đánh giá kết quả.
- -
13
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC
1.1.Khái quát về điều khiển số và lịch sử phát triển của máy CNC
Điều khiển số ( Numerical Control) ra đời với mục đích điều khiển các quá
trình công nghệ gia công cắt gọt trên các máy công cụ. Về thực chất đây là một quá
trình tự động điều khiển các hoạt động của máy (như các máy cắt kim loại, robot,
băng tải v
ận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công, các kho quản lý phôi và sản
phẩm…) trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp là ở dạng mã số nhị nguyên bao gồm
các chữ số, số thập phân các chữ cái và một số ký tự đặc biệt tạo nên một chương
trình làm việc của thiết bị hay hệ thống.
Trước đây cũng có các quá trình gia công cắt gọt được điều khiển theo chương
trình b
ằng kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống máy thuỷ lực, cam
hoặc điều khiển bằng mạch logic…. Ngày nay, với việc áp dụng thành quả tiến bộ
của Khoa học - Công nghệ, nhất là lĩnh vực điều khiển số và tin học đã cho phép
các nhà máy chế tạo máy nghiên cứu đưa vào máy công cụ các hệ thống điều khiển
cho phép thực hiện các quá trình gia công một cách linh hoạt hơn, thích ứ
ng với nền
sản xuất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.
Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ mục đích về quân sự và hàng không vũ
trụ khi mà cá yêu cầu các chi tiết về chất lượng của các máy bay, tên lửa, xe tăng là
cao nhất ( có độ chính xác và độ tin cậy cao nhất, có độ bền và tính hiệu quả khi sử
dụng cao…).
Vào cuối những năm 40 học vi
ện công nghệ MIT Hoa Kỳ bắt đầu thực hiện đề
án nghiên cứu về kỹ thuật điều khiển số. Năm 1953 công bố sáng chế máy phay
điều chỉnh theo chương trình số NC. Vào năm 1959 triển lãm máy công cụ tại Paris
trưng bày những chiếc máy phay NCs đầu tiên của châu Âu.
Năm 1960 các hệ điều khiển số được chế tạo tương ứng với trình độ kỹ thuật
củ
a các công nghệ bóng đèn điện tử và rơle (cơ/điện/thuỷ lực), máy kích thước lớn,
rất nhạy cảm với các điều kiện môi trường khác nhau và giá cả thì rất đắt đỏ. Vì vậy
máy không được sử dụng rộng rãi.
- -
14
Từ sau những năm 1960, bóng đèn điện tử được thay dần bằng các phần tử
bán dẫn rời rạc, đi ốt, và tranzito ( đèn 3 cực), thế nhưng những linh kiện đơn lẻ vẫn
đòi hỏi có thể tích chiếm chỗ đủ lớn, còn rất nhiều mối hàn và các ổ cắm, các ghép
nối vừa tốn kém khi chế tạo vừa hạn chế độ tin cậy khi vận hành
điều khiển. Những
thông tin điều khiển được ghi trên băng đục lỗ nên dung lượng thấp và phải đọc
từng bước trong quá trình gia công, khi gia công nhiều chi tiết giống nhau vẫn phải
đọc băng đục lỗ cho từng lần gia công. Khi thay đổi chương trình điều khiển chẳng
hạn như muốn thay đổi chế độ cắt cho phù hợp đòi hỏi phải làm lại băng đục lỗ
.
Vào những năm 70, kỹ thuật điều khiển số nhanh chóng ứng dụng các tiến bộ
của kỹ thuật vi điện tử, vi mạch tích hợp: những hệ NC sử dụng những bản mạch
logic được thay thế bởi các bộ nhớ có dung lượng đủ lớn, do nối ghép các cụm vi
tính vào hệ điều khiển số mà những phần cứng trước đây được thay th
ế bằng những
phần mềm linh hoạt hơn. Dung lượng bộ nhớ ngày càng được mở rộng tạo điều kiện
lưu giữ trong hệ điều khiển số trước hết là từng chương trình đơn lẻ, sau đó là cả
một thư viện chương trình lại có thể sửa đổi chương trình đã lập một cách dễ dàng
thông qua việc cấp lệnh bằ
ng tay, thao tác trực tiếp trên máy.
Cho đến ngày nay các chức năng tính toán trong hệ thống CNC ngày càng
được hoàn thiện và đã đạt được tốc độ sử lý rất cao do tiếp tục ứng dụng những
thành tựu khoa học kỹ thuật phát triển của các bộ vi xử lý µP. Các hệ thống CNC
được chế tạo hàng loạt theo các công thức xử lý đa chức năng dùng cho nhiều mục
đích điều khiển khác nhau. Từ chỗ nh
ững vật mang tin là những băng đục lỗ, băng
từ, đĩa từ tiến tới đĩa compact (đĩa CD) có dung lượng nhớ ngày càng mở rộng độ
tin cậy và tuổi thọ ngày càng cao.
Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành CNC (Computer
Numerical Control) đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng, cho chúng ta có
thể ứng dụng được máy công cụ điều khiển s
ố CNC ngay cả trong các xí nghiệp vừa
và nhỏ không có phòng lập trình riêng, điều đó có nghĩa là người điều khiển máy có
thể lập trình trực tiếp trên máy. Những dữ liệu được nhập vào, nội dung lưu trữ trên
máy, thông báo về tình trạng hoạt động của máy cùng các chỉ dẫn cần thiết khác cho
