Xây dựng bài thí nghiệm trên máy phay CNC phục vụ công tác đào tạo tại trường Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 1 -

BỘ GIÁ O DỤ C VÀ ĐÀ O TẠ O

ĐẠ I HỌ C THÁ I NGUYÊN

TRƢỜ NG ĐẠ I HỌ C KỸ THUẬ T CÔNG NGHIỆ P

--------------------000-------------------

THUYẾT MINH LUẬ N VĂN THẠ C SỸ

KHOA HỌ C KỸ THUẬ T

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

Đề tài: “Xây dựng bài thí nghiệm trên máy phay CNC phục vụ công tác đào tạo

tại trường Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả”.

Học viên : Vũ Thị Sử

Lớp : Cao học K12 - CNCTM

Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy

Giáo viên HD khoa học: GS.TS. Trần Văn Địch

KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠ I HỌ C NGƢỜI HƢỚ NG DẪN KHOA HỌ C

GS.TS. TRẦN VĂN ĐỊCH

HỌC VIÊN

VŨ THỊ SỬ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 2 -

VŨ THỊ SỬ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

VŨ THỊ SỬ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

“Xây dựng bài thí nghiệm trên máy phay CNC phục vụ công tác đào

tạo tại trường Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả”.

2009

– 2011

Thái

Nguyên

2011

THÁI NGUYÊN 2011

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 3 -

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

“Xây dựng bài thí nghiệm trên máy phay CNC phục vụ công tác đào tạo tại trường

Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả”.

Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Mã số:23.04.3898

Học Viên: VŨ THỊ SỬ

Ngƣời HD Khoa học : GS.TS. TRẦN VĂN ĐỊCH

THÁI NGUYÊN – 2011

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 4 -

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Vũ Thị Sử, học viên lớp Cao học K12 – CN CTM. Sau hai năm học tập

nghiên cứu, đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là sự giúp đỡ của

GS.TS. Trần Văn Địch, thầy giáo hƣớng dẫn tốt nghiệp của tôi, nên tôi đã đi đến

cuối chặng đƣờng để kết thúc khoá học.

Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là: “Xây dựng bài thí nghiệm trên

máy phay CNC phục vụ công tác đào tạo tại trƣờng Cao đẳng Công nghiệp

Cẩm Phả”

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dƣới sự hƣớng

dẫn của GS.TS. Trần Văn Địch và chỉ tham khảo các tài liệu đã đƣợc liệt kê. Tôi

không sao chép công trình của các cá nhân khác dƣới bất cứ hình thức nào. Nếu có

tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

NGƢỜI CAM ĐOAN

Vũ Thị Sử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 5 -

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TS. Trần Văn Địch, ngƣời đã hƣớng dẫn và

giúp đỡ tận tình từ định hƣớng đề tài, đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn.

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và phòng đào tạo Sau đại học,

của Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên 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, Trƣờng Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả đã giúp đỡ tác giả thực

hiện thí nghiệm tại trung tâm công nghệ cao của trƣờng.

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót,

tác giả rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa

học và các bạn đồng nghiệp.

Tác giả

Vũ Thị Sử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 6 -

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

PHẦN MỞ ĐẦU.........................................................................................................7

1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................7

2. Lịch sử nghiên cứu..............................................................................................7

3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu..................8

3.1. Mục đích nghiên cứu...................................................................................8

3.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu...............................................................8

4. Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả ..................................8

5. Phƣơng pháp nghiên cứu. ...................................................................................9

Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC.................................................10

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG...................................................................................10

1.2. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ .............................................................11

1.2.1. Các hệ thống dữ liệu cần nạp cho máy công cụ điều khiển số.......11

1.2.2. Chuyển động của các trục và khái niệm về hệ tọa độ ............................11

1.2.2.1. Chuyển động các trục ..................................................................11

1.2.2.2 . Hệ tọa độ ........................................................................................13

1.3. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC ..............................17

1.3.1. Khái niệm về hệ thống điều khiển số........................... ..........................17

1.3.2. Các dạng điều khiển số...........................................................................17

1.3.3. Hệ điều khiển CNC ................................................................................17

1.3.3.1. Phân biệt hệ điều khiển NC và CNC ..............................................17

1.3.3.2. Đặc trƣng cơ bản của hệ điều khiển CNC ......................................18

1.3.4. Một số hệ điều hành ...............................................................................18

1.4. CÁC CHỈ TIÊU GIA CÔNG CỦA MÁY CNC............................................19

1.4.1. Thông số hình học ..................................................................................19

1.4.2. Thông số gia công ..................................................................................19

1.4.3. Độ chính xác của máy CNC...................................................................21

1.4.4. Hƣớng phát triển của máy CNC trên thế giới và Việt Nam...................21

Chƣơng 2: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY PHAY CNC

MICROMILL VÀ PHƢƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CÔNG..............................24

2.1. KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MÁY PHAY

CNC MICROMILL ..............................................................................................24

2.1.1. Truyền động chính..................................................................................24

2.1.2. Động cơ chính ........................................................................................24

2.1.3. Động cơ bƣớc tiến ..................................................................................24

2.1.4. Hƣớng chuyển động của các trục ...........................................................24

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 7 -

2.1.5. Hệ thống đo hành trình ...........................................................................25

2.2. CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHAY

MICROMILL

2.2.1. Các bộ phận chính của máy....................................................................25

2.2.2. Các phần tử điều khiển ...........................................................................25

2.2.3. Bảng vận hành máy ................................................................................26

2.2.4. Tay quay điện tử HR 410 .......................................................................28

2.3. THAO TÁC SỬ DỤNG BẢNG ĐIỀU KHIỂN VÀ VẬN HÀNH MÁY.....29

2.3.1. Màn hình và bàn phím............................................................................29

2.3.1.1. Màn hình của TNC 426...................................................................29

2.3.1.2. Bàn phím.........................................................................................31

2.3.2. Các chế độ vận hàn máy.........................................................................31

2.3.2.1. Chế độ vận hành bằng tay quay điện tử..........................................31

2.3.2.2. Lập trình và sửa đổi chƣơng trình...................................................32

2.3.2.3. Chạy thử chƣơng trình (Programm test).........................................32

2.3.2.4. Chạy chƣơng trình...........................................................................33

2.3.3. Phụ tùng kèm theo ..................................................................................34

2.3.3.1. Hệ thống dò 3D...............................................................................34

2.3.3.2. Hệ thống đo dao tự động.................................................................34

2.3.3.3. Tay quay điện tử .............................................................................34

2.3.4. Khởi động máy và tắt máy .....................................................................35

2.4. PHƢƠNG PHÁP LẬP TRÌNH TRÊN MÁY PHAY MICROMILL............36

2.4.1. Giới thiệu chung về hệ điều khiển Denfor .............................................36

2.4.2. Tạo và viết một chƣơng trình .................................................................38

2.4.2.1. Cấu trúc một chƣơng trình theo ngôn ngữ lập trình denfor............38

2.4.2.2. Khai báo phôi BLK FORM.............................................................38

2.4.3. Lập trình dụng cụ cắt..............................................................................39

2.4.3.1. Nhập các dữ liệu liên quan đến dụng cụ cắt ...................................39

2.4.3.2. Dữ liệu dụng cụ cắt .........................................................................40

2.4.3.3. Hiệu chỉnh dụng cụ .........................................................................43

2.4.4. Lập trình CONTOUR.............................................................................48

2.4.4.1. Khái quát về các chuyển động của dao cắt .....................................48

2.4.4.2. Cơ sở của chức năng đƣờng dịch chuyển .......................................49

2.4.4.3. Tiếp cận và rời khỏi CONTOUR gia công .....................................51

2.4.4.4. Các đƣờng chuyển động trong hệ tọa độ vuông góc ......................52

2.4.4.5. Các đƣờng chuyển động trong hệ tọa độ cực..................................55

2.4.5. Lập trình Contour tự do – Free Contour FK...........................................58

2.4.5.1. Cơ sở ...............................................................................................58

2.4.5.2. Mở hội thoại lập trình FK ...............................................................59

2.4.5.3. Lập trình tự do đoạn thẳng..............................................................59

2.4.5.4. Lập trình tự do đối với cung tròn....................................................60

2.4.6. Các chu trình gia công phay trong DENFOR.........................................62

2.4.6.1. Khái quát về chu trình.....................................................................62

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 8 -

2.4.6.2. Các chu trình khoan ........................................................................63

2.4.6.3. Các chu trình cho phay hố, phay ngõng và phay rãnh...................68

2.4.6.4. Các chu trình cho gia công các kiểu hàng lỗ .................................75

2.4.6.5. Chƣơng trình con và việc lặp lại một bộ phận chƣơng trình ..........77

2.4.6.6. Dịch chuyển điểm 0- DATUM SHIFT (Cycle 7).............................78

2.4.6.7. Chu trình đối xứng - MIRROR IMAGE (Cycle 8)...........................79

2.4.6.8. Chu trình xoay- ROTATION (Cycle 10) .........................................79

2.4.6.9. Hệ số tỷ lệ - SCALING FACTOR (Cycle 11) ..................................80

Chƣơng 3: LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN MÁY PHAY CNC -

MICROMILL VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN DENFOR ....................................................81

3.1. Xác định chuẩn kỹ năng đối với sinh viên đại học về kỹ năng thực hành CNC

tại trƣờng Cao đẳng công nghiệp Cẩm Phả. .........................................................81

3.2. Các bài tập lập trình gia công trên máy CNC-MICROMILL........................81

3.2.1. Lập trình gia công chi tiết 2D.................................................................81

3.2.2. Lập trình gia công chi tiết 3D.................................................................91

Chƣơng 4: KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ

4.1. Mục đích, nhiệm vụ, phƣơng pháp và đối tƣợng kiểm nghiệm…………103

4.1.1. Mục đích của kiểm nghiệm……………………………………………103

4.1.2. Nhiệm vụ kiểm nghiệm………………………………………………..103

4.1.3. Phƣơng pháp kiểm nghiệm……………………………………………103

4.2. Nội dung và tiến trình thực nghiệm……………………………………..104

4.2.1. Đối tƣợng thực nghiệm……………………………………………… 104

4.2.2. Chuẩn bị thực nghiệm…………………………………………………105

4.3. Đánh giá thực nghiệm…………………………………………………...105

4.3.1. Đánh giá định tính……………………………………………………..105

4.3.2. Đánhgiá định lƣợng………………………………………………….. 105

4.4. Đánh giá chuyên gia……………………………………………………..110

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................ 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................112

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 9 -

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 hoạt 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 24

2 2.2 Các chức năng đƣờng với tọa độ cực 54

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 10 -

PHẦN MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài:

Công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc đang đặt ra yêu cầu hết

sức cấp thiết đối với ngành công nghệ chế tạo máy. Đó là phải xây dựng một nền

công nghiệp hiện đại đủ để chế tạo ra các thiết bị máy móc cho các ngành kinh tế

khác. Bên cạnh việc đầu tƣ các thiết bị máy móc hiện đại, thì việc ứng dụng công

nghệ cao trong ngành cơ khí chế tạo máy là một vấn đề vô cùng quan trọng.

Vì vậy việc khai thác có hiệu quả các máy móc thiết bị trong các nhà máy

chế tạo cơ khí, trong đó có các loại máy phay CNC, tiện CNC, máy cắt dây điều

khiển tự động đang là vấn đề cấp bách, đòi hỏi cao về đào tạo nguồn nhân lực khoa

học công nghệ.

Trƣớc tình trạng đó, hầu hết các trƣờng đã đầu tƣ một số máy CNC để phục

vụ cho việc đào tạo chất lƣợng cao nhƣng lại chƣa có phƣơng pháp giảng dạy thực

nghiệm hiệu quả. Chính vì thế cần phải có một nghiên cứu cụ thể và đầy đủ về lĩnh

vực này, để giảng dạy cho học sinh-sinh viên hiểu rõ và áp dụng trong thực tế, đóng

góp vào sự phát triển của ngành chế tạo máy.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế này mà đề tài:“Xây dựng bài thí nghiệm trên

máy phay CNC phục vụ công tác đào tạo tại trƣờng Cao đẳng Công nghiệp

Cẩm Phả” đã đƣợc chọn làm luận văn tốt nghiệp.

2. Lịch sử nghiên cứu.

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 trƣờng là một vấn đề rất quan trọng, để đảm bảo cho

sinh viên sau khi tốt nghiệp ra trƣờng có thể thích nghi và đảm nhiệm tốt công việc

tại các nhà máy, xí nghiệp.

Việt Nam có xu hƣớng sử dụng máy CNC ngày càng nhiều, do yêu cầu cấp

thiết của thực tế sản xuất, nên những đề tài nghiên cứu ứng dụng nhằm khai thác

hiệu quả máy CNC là khá lớn trong các đề tài nghiên cứu khoa học, luận án tiến sỹ,

luận văn thạc sỹ, có thể kể đến: Nguyễn Đình Vũ, Ứng dụng phần mềm TURBO-

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- 11 -

SPEED/CAM để lập trình gia công đĩa chia độ trên máy gia công trung tâm CNC

TUNGIL-TVN-40A, Luận văn cao học, ĐHBKHN (2009) ; Phạm văn Bổng, Nghiên

cứu xây dựng mô hình phòng thực hành về CAD/CAM-CNC với các hệ PHANUC;

HEIDENHAIN phục vụ chương trình đào tạo hệ Cao đẳng kỹ thuật ngành Cơ khí,

Luận văn cao học, ĐHBKHN (2000)

3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu.

3.1. Mục đích nghiên cứu.

- Mục đích nghiên cứu là: Xác định chuẩn kỹ năng đối với sinh viên về kỹ

năng thực hành CNC. Xây dựng các bài thực hành, thí nghiệm lập trình và gia công

trên máy MICROMILL với hệ điều khiển DENFOR phục vụ công tác đào tạo tại

Trƣờng Cao đẳng công nghiệp Cẩm Phả.

- Dùng làm tài liệu tham khảo cho giảng dạy và học tập.

3.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là:

- Khả năng công nghệ của máy CNC- MICROMILL

- Cơ sở lập trình phay CNC với hệ điều khiển DENFOR.

- Lập trình và gia công một số chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay CNC￾MICROMILL với hệ điều khiển DENFOR

4. Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả

Nội dung nghiên cứu gồm:

- Nghiên cứu khái quát về công nghệ CNC;

- Nghiên cứu về khả năng công nghệ của máy phay CNC- MICROMILL với hệ

điều khiển DENFOR

- Lập trình và gia công một chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay CNC -

MICROMILL với hệ điều khiển DENFOR.

- Xây dựng các dạng bài tập thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy

MICROMILL với hệ điều khiển DENFOR