CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI II GIÁO TRÌNH TIỆN CNC NGHỀ CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ (Ban hành theo định số 395/QĐ-CĐHHII, ngày tháng năm 2021 Hiệu trưởng Trường Cao Đẳng Hàng Hải II) ( Lưu hành nội bộ) Tp HCM, năm 2021 MỤC LỤC TRANG Mục lục Nội dung tài liệu Bài Giới thiệu chung máy tiện CNC Bài Lập trình tiện CNC Bài Vận hành máy tiện CNC Bài Gia công tiện CNC 15 53 60 Tài liệu tham khảo 78 TÊN MÔ ĐUN: TIỆN CNC CƠ BẢN Mã mơ đun: MĐ36 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: Vị trí: + Trước học mơ đun sinh viên phải hồn thành: MH07; MH08;MH09;MH10 ;MH11; MH12; MH15; MĐ17, MH19; MĐ22; MĐ23; MĐ37; MĐ25; MĐ29; MĐ30; MĐ31 + Đây mô đun học sinh sinh viên nâng cao kỹ nghề Tính chất: + Là mô-đun chuyên môn nghề thuộc mô đun đào tạo nghề Ý nghĩa vai trị: + Mơ đun Tiện CNC có ý nghĩa vai trị quan trọng chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại Người học trang bị kiến thức kỹ lập trình gia cơng, thao tác vận hành máy để gia công sản phẩm máy tiện CNC quy trình đạt yêu cầu kỹ thuật Mục tiêu mơ đun: - Lập chương trình tiện CNC phần mềm điều khiển; - So sánh điểm giống khác máy tiện vạn vá máy tiện CNC; - Cài đặt xác thông số phôi, dao; - Vận hành thành thạo máy tiện CNC để tiện trụ trơn ngắn, trụ bậc, tiện mặt đầu, tiện côn, cắt rãnh, cắt đứt, khoan lỗ, tiện lỗ, khoét lỗ, tiện trụ dài, tiện ren qui trình qui phạm, đạt cấp xác 8-6, độ nhám cấp 7-10, đạt yêu cầu kỹ thuật, thời gian qui định, đảm bảo an toàn cho người máy; - Phân tích dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục tiện máy tiện CNC; -Sửa bổ sung lệnh cho phù hợp với phần mềm điều khiển từ chương NC xuất phần mềm CAD/CAM; - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận,chủ động tích cực học tập Nội dung mô đun: Số TT Tên mô đun Giới thiệu chung máy tiện CNC Lập trình tiện CNC Vận hành máy tiện CNC Gia công tiện CNC Cộng Tổng số Thời gian Lý Thực thuyết hành Kiểm tra 2 0 23 45 75 18 44 66 3 BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY TIỆN CNC Mã bài: MĐ36.1 Giới thiệu: Bài trình bày cấu tạo chung máy phận máy tiện CNC, so sánh điểm giống khác với máy tiện vạn Trình bày đặc tính kỹ thuật máy tiện CNC Mục tiêu: - Trình bày cấu tạo chung máy phận máy tiện CNC; - So sánh điểm giống khác máy tiện vạn máy tiện CNC; - Nêu đặc tính kỹ thuật máy CNC; - Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, chủ động tích cực học tập Nội dung chính: Q trình phát triển máy tiện CNC Mục tiêu: - Trình bày trình phát triển kỹ thuật CNC loại máy sử dụng kỹ thuật NC CNC; - Nêu rõ tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC nước ta Điều khiển số (Numerical Control) đời với mục đích điều khiển trình cơng nghệ gia cơng cắt gọt máy cơng cụ Về thực chất, q trình tự động điều khiển hoạt động máy (như máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu chi tiết gia công, kho quản lý phôi sản phẩm ) sở liệu cung cấp dạng mã số nhị nguyên bao gồm chữ số, số thập phân, chữ số ký tự đặc biệt tạo nên chương trình làm việc thiết bị hay hệ thống Trước đây, có q trình gia cơng cắt gọt điều khỉên theo chương trình ký thuật chép hình theo mẫu, chép hình hệ thống thuỷ lực,cam điều khiển mạch logic Ngày nay, với việc ứng dụng thành tiến Khoa học – Công nghệ, lĩnh vực điều khiển số tin học cho phép nhà chế tạo máy nghiên cứu đưa vào máy công cụ hệ thống điều khiển cho phép nhà Chế tạo máy nghiên cứu đưa vào máy công cụ hệ thống điều khiển cho phép thực q trình gia cơng cách linh hoạt hơn, thích ứng với sản xuất đại mang lại hiệu kinh tế cao Về mặt khoa học: Trong điều kiện nay, nhờ tiến kỹ thuật cho phép giải toán phức tạp với độ xác cao mà trước chưa đủ điều kiện phức tạp khiến ta phải bỏ qua số yếu tố dẫn đến kết gần Chính cho phép nhà chế tạo máy thiết kế chế tạo máy với cấu có hiệu suất cao, độ xác truyền động cao khả chuyển động tạo hình phức tạp xác Lịch sử phát triển NC bắt nguồn từ mục đích quân hàng không vũ trụ mà yêu cầu tiêu chất lượng máy bay, tên lửa, xe tăng cao nhất( Có độ xác độ tin cậy cao nhất, có độ bền tính hiệu sử dụng cao )Ngày nay, lịch sử phát triển NC trải qua trình phát triển không ngừng với phát triển lĩnh vực vi xử lý từ bit, 8bit đạt đến 32 bit cho phép hệ sau cao hệ trước mạnh khả lưu trữ xử lý Từ máy CNC riêng lẻ (CNC Machines – Tools) phát triển cao trung tâm gia cơng CNC ( CNC Engineering – Centre) có ổ chứa dao lên tới hàng trăm thực nhiều nguyên công đồng thời vị trí gá đặt Cùng với phát triển công nghệ truyền số liệu, mạng cục liên thông phát triển nhanh tạo điều kiện cho nhà công nghiệp ứng dụng để kết nối hoạt động nhiều máy CNC quản lý máy tính trung tâm DNC ( Directe Numerical Control) với mục đích khai thác cách có hiệu bố trí xếp công việc máy, tổ chức sản xuất quản lý chất lượng sản phẩm Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động chế tạo khí phát triển đạt đến trình độ cao phân xưởng tự động sản xuất linh hoạt tổ hợp CIM ( Computer Integrated Manufacturing) với việc trang bị thêm robot cấp phôi liệu vận chuyển, hệ thống đo lường quản lý chất lượng tiến tiến, kiểu nhà kho đại đưa vào áp dụng mang lại hiệu kinh tế đáng kể Cấu tạo chung máy tiện CNC Mục tiêu: - Trình bày cấu tạo chung đặc trueng máy tiện CNC; - Phân biệt cấu tạo chung máy tiện CNC máy tiện thường; - Có ý thức q trình bảo dưỡng bảo quản máy Máy tiện NC có đặc điểm cấu tạo tương tự máy tiện thông thường Đối với tiện thông thường gia công cắt gọt chi tiết người điều khiển phải theo dõi vị trí dao cắt, thao tác kịp thời chế tạo chi tiết đạt yêu cầu kỹ thuật Độ xác, xuất phụ thuộc vào trình độ tay nghề người điều khiển Máy CNC hoạt động theo chương trình lập trình theo quy tắc chặt chẽ phù hợp với quy trình cơng nghệ soạn thảo cài đặt phần mềm máy Kết làm việc máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề người điều khiển Lúc người điều khiển máy chủ yếu đóng vai trị theo dõi kiểm tra chức hoạt động máy Ưu điểm máy điều khiển số so với điều khiển thường: - So với máy công cụ điều khiển tay, kết quảlàm việc máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề thục người điều khiển Người điều khiển máy chủ yếu đóng vai trị theo dõi kiểm tra chức hoạt động máy - So với máy điều khiển tự động theo chương trình cứng(dùng cam, cữ chặn, cơng tắc hành trình…), máy CNC có tính linh hoạt cao cơng việc lập trình, đặc biệt có trợ giúp máy tính, tiếc kiệm thời gian chỉnh máy, đạt tính kinh tế cao với sản xuất loạt nhỏ Phương thức làm việc với hệ thống xử lý thông tin “điện tử- số hoá”cho phép nối ghép với hệ thống xử lý số phạm vi tồn xí nghiệp, tạo điều kiện mở rộng tự động hố tồn q trình sản xuất ứng dụng kỹ thuật quản lý đại thơng qua mạng liên thơng cụ hay tồn cầu Những nét đặc trưng máy tiện (NC, CNC): - Tự động hố cao Máy CNC có suất cắt gọt cao giảm tối đa thời gian phụ, mức độ tự động thực lúc nhiều chuyển động khác , tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, tự động kiểm tra kích thước chi tiết qua tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối dao chi tiết, tự động tưới nguội, tự động hút phoi khỏi khu vực cắt - Tốc độ dịch chuyển tốc độ quay lớn (hơn 1000 vịng/phút) - Độ xác cao (sai lệch kích thước lặp lại tiện xong rãnh Trong q trình gia cơng máy tự động tính chiều sâu lớp cắt cuối theo phương Z bề dày lớp cắt cuối theo phương X Trong trường hợp lùi dao để cắt lớp tiếp theo, ta muốn dở dao khỏi bề mặt chi tiết, theo phương X, ta cho thơng số R(  d) , tính theo bán kính, thơng thường bỏ qua Khi gia công rãnh ta cần quan tâm điểm điều khiển dao, điểm điều khiển mũi dao mà ta dùng trình Offset dao Hình 4.5.Điểm điều khiển Ví dụ: a Khi tiện rãnh ta bỏ qu X(u) Và P(i) 66 G00 G74 G74 G00 X20 Z1.; R1.; Z-10 Q3000 F0.1; X200 Z200.; Hình 4.6 Cắt rãnh b Tiện rãnh cách 10 mm N10 G96 G00 G74 G74 G00 G50 S2000 T0101 S80 M03 X50 Z1.; R1.; X10 Z-10 P10000Q3000 F0.1; X200 Z200.; Hình 4.7 Cắt nhiều rãnh c, Tiện rãnh rộng G00 X47 Z1 T0101 M8; G74 R1.; G74 Z-10 Q3000 F0.1; G0 U-5.; G74 X20 Z-10 P2500 Q3000 F0.1; * Tiện G00 rãnh X200.hướng Z200.;kính G75 Hình 4.8 Cắt rãnh rộng 67 Lệnh để gia công cắt rãnh trụ đứt Hình 4.9 Cắt rãnh theo hướng kính Cấu trúc câu lệnh: G75 R(e) G75 X(U)_ Z(W)_ P(  i) Q(  k) R(  d) F _ Trong đó: X(U)_ : đường kính rãnh theo phương X Z(W)_ : tọa độ điểm cuối rãnh theo phương Z R(e) : khoảng cách lùi dao theo phương X Q(  k) : khoảng cách dịch chuyển để gia công lớp tiếp theo, phương Z, P(  i ): chiều sâu lớp cắt theo phương X, tính theo bán kính (P1000 = 1mm) R(  d) : khoảng cách thoát dao theo phương Z đáy rãnh, thường bỏ qua Ff : tốc độ tiến dao tiện rãnh *Đặc điểm chạy dao: Dao tiện rãnh từ xa đến gần tâm Trước tiên phải di chuyển dao cắt rãnh đến vị trí xa rãnh cần cắt cách mặt phôi theo phương X khoảng  R(d) Khi gặp G75 dao di chuyển sau: Chạy dao nhanh từ vị trí đến cách mặt phôi theo phương X khoảng R(e) Tiến dao với tốc độ F gia công khoảng chiều sâu P(  i) 68 Rút dao nhanh khoảng R(e) để phơi Gia công tiếp lớp P(  i) tiếp theo, bước lặp lại đến cắt hết chiều sâu rãnh Sau dao rút cách mặt chi tiết khoảng R(e) Dao dịch chuyển khoảng Q(  k) để cắt lớp Quá trình -> lặp lại tiện xong rãnh Trong q trình gia cơng máy tự động tính chiều sâu lớp cắt cuối theo phương X bề dày lớp cắt cuối theo phương Z Trong trường hợp lùi dao để cắt lớp tiếp theo, ta muốn dở dao khỏi bề mặt chi tiết, theo phương Z, ta cho thông số R(  d) , thường bỏ qua Ví dụ: Hình 4.10 Cắt rãnh rộng theo hướng kính *Trường hợp cắt nhiều rãnh: 69 Hình 4.11 Cắt nhiều rãnh theo hướng kính Tiện ren ngồi Mục tiêu: - Trình bày phương pháp ren ngồi chọn chế độ cắt phù hợp để tiện ren máy tiện CNC - Tiện ren đảm bảo kích thước, đảm bảo độ nhẵn, bóng ren - Đảm bảo an toàn lao động, vệ sinh cơng nghiệp *Sử dụng chu trình tiện ren G76 70 Hình 4.12 Sơ đồ chu trình cắt ren theo chu trình G76 Trong số lần cắt ren là: Hình 4.13 Sơ đồ biểu thị số lần cắt ren Cấu trúc câu lệnh: G00 X(U)_ Z(W)_ ; G76 P(m)(r)(a) Q (  dmin) R(  d); G76 X(U) Z(W) R(i) P(k) Q( d) F(f); Trong đó: 71 X(U)_ Z(W)_ : Vị trí ban đầu dao P (m) : Số lần cắt tinh để có ren hồn chỉnh (r) : Khoảng vuốt chân ren (a) : Góc ren Q( dmin) : Chiều sâu cắt nhỏ (Q1000 = mm) R(  d) : Chiều sâu lớp cắt cuối cùng, lượng dư gia công tinh (R1000 = mm) Thông thường Q(  dmin) < R(  d) X(U) : Đường kính chân ren theo phương X X(U) = đường kính đỉnh ren – *Chiều cao ren Z(W) : Tọa độ điểm cuối ren theo phương Z R(i) : độ sai lệch đường kính theo phương X, dùng gia công ren côn R - : Côn theo hướng X+ (tiện ren ngồi) R + : Côn theo hướng X- (tiện ren côn trong) P(k) : Chiều cao ren (P1000 = 1mm) ( Chiều cao ren =0.64x Bước ren) Q(d ): Chiều sâu lớp cắt theo phương X, tính theo bán kính (Q1000 = 1mm) F : Tốc độ tiến dao tiện ren F (mm/phút) = N(vòng/phút) x Bước ren F (mm/vòng) = Bước ren Lưu ý: Trước chạy chu trình gia công ren dao phải cách mặt phôi theo phương X khoảng H lớn bề dày lớp cắt đầu tiên, H>Q(d) Nếu gọi khoảng cách từ mặt phôi đến dao H ta có H = (X ban đầu – X A )/2 Chiều sâu cắt bước cắt Q(d) Chiều sâu cắt bước tính theo cơng thức: Bước cắt tương ứng với n=0 Khi chạy chu trình gia cơng ren G86 hay G87 điều khiển máy tự động xác định bề dày số bước cắt dựa Q(d), Q (  dmin) R(  d) Q trình gia cơng thô diễn đến P n < Q (  dmin) máy bắt đầu gia cơng tinh lần cuối 72 Chiều sâu cắt bước cắt gia công tinh ren tổng lượng dư gia cơng thơ cịn lại (bước P n+1 ) lượng dư gia công tinh R(  d) Như ta thấy cho giá trị Q(d) Q ( dmin) q nhỏ q trình gia cơng ren phải trải qua nhiều bước Do để giảm số bước cắt ta nên tăng Q(d) Q( dmin), nên tăng giá trị Q(d) không nên tăng Q(  dmin) tăng Q(  dmin) dẫn đến chiều sâu lớp cắt tinh qua lớn gây hư dao Lưu ý tốc độ tiến dao F phải bước ren Góc vào dao ảnh hưởng đến cách tiến dao gia cơng ren Ảnh hưởng góc dao gia cơng ren sau: HÌnh 4.14.Ảnh hưởng góc dao 73 Ví dụ: Tiện ren hệ mét bước mm, góc ren 600 sau: Hình 4.15 Tiện ren trụ thẳng Tiện ren côn Mục tiêu: - Trình bày phương pháp ren máy tiện CNC; - Tiện ren đảm bảo kích thước, đảm bảo độ nhẵn, bóng bề mặt; - Đảm bảo an tồn lao động, vệ sinh cơng nghiệp Cắt ren cấu trúc lệnh sau: G32; G92 X(U)_ Z(W) R_ F_; R = (D-d)/2 Tiện ren côn theo chu trình sau: Mẫu câu lệnh tương tự tiện ren trụ thẳng Hình 4.16 Tiện ren Ví dụ cần cắt ren với bước ren 3.5mm, 1= mm, 2 = 1.0mm, chiều sâu cắt 1.05 mm theo phương X (hai lần cắt) Đọan chương trình viết sau: 74 Hình 4.17 Ví dụ tiện ren BÀI TẬP ỨNG DỤNG Hãy lập trình gia cơng chi tiết hình vẽ 75 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP TT Tiêu chí đánh giá I Kiến thức Kết thực Cách thức phương Điểm pháp đánh giá tối đa người học Lập tọa độ điểm Làm bài, đối chiếu với nội dung học 1,5 Lập chương trình gia cơng chi tiết cho Làm bài, đối chiếu với nội dung học Phương pháp gia công chi tiết 6,5 3.1 Trình bày phương pháp kiểm tra máy,mở máy 3.2 Trình bày phương pháp chạy khởi động đo dao, đo phơi 3.3 Trình bày phương pháp nhập chương trình, chạy thử 3.4 Trình bày phương pháp chạy chương trình 1,5 Vấn đáp đối chiếu với nội dung học Cộng: II 10 đ Kỹ Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, thiết bị theo yêu cầu thực tập Kiểm tra công tác chuẩn bị, đối chiếu với kế hoạch lập Vận hành thành thạo máy tiện CNC, đồ dùng kiểm tra Quan sát thao tác, đối chiếu với quy trình vận hành 1,5 Chuẩn bị đầy đủ nguyên nhiên vật liệu theo yêu cầu thực tập Kiểm tra công tác chuẩn bị, đối chiếu với kế hoạch lập 1,5 Thực trình tự tiện chi tiết máy CNC Kiểm tra yêu cầu, đối chiếu với tiêu chuẩn 76 Sự thành thạo chuẩn xác thao tác Kiểm tra chất lượng chi tiết 6.1 Đúng kích thước 6.2 Độ trụ, độ trịn 6.3 Đảm bảo độ bóng theo yêu cầu kỹ thuật Quan sát thao tác đối chiếu với quy trình thao tác Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy trình kiểm tra 10 đ Thái độ Tác phong công nghiệp 1.1 Đi học đầy đủ, 1.2 Không vi phạm nội quy lớp học 1.3 1 Cộng: III Bố trí hợp lý vị trí làm việc 1.4 Tính cẩn thận, xác Đảm bảo thời gian thực tập Đảm bảo an tồn lao động vệ sinh cơng nghiệp 3.1 Tuân thủ quy định an toàn sử dụng máy tiện CNC 3.2 Đi giày bảo hộ, mặc quần áo bảo hộ quy định 3.3 Vệ sinh xưởng thực tập quy định Cộng: Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với nội quy trường 1 Theo dõi trình làm việc, đối chiếu với tính chất, u cầu cơng việc 1,5 Quan sát việc thực tập 1,5 Theo dõi thời gian thực tập, đối chiếu với thời gian quy định Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy định an toàn vệ sinh công nghiệp 1,5 0,5 10 đ 77 KẾT QUẢ HỌC TẬP Kết thực Tiêu chí đánh giá Hệ số Kiến thức 0,3 Kỹ 0,5 Thái độ 0,2 Kết học tập Cộng: CÂU HỎI Câu Hãy trình bày cấu trúc chương trình gia cơng máy tiện CNC, cấu trúc lệnh, câu lệnh ? Câu Khi gia công chi tiết máy CNC, gặp cố máy (va chạm ụ dao mâm cặp) ta phải xử lý nào? 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Tạ Duy Liêm - Hệ thống điều khiển máy công cụ - Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà nội năm 1999 TS Tăng Huy, TS Nguyễn Đắc Lộc - Điều khiển số công nghệ máy điều khiển CNC - Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 1996 TS Tạ Duy Liêm- Máy công cụ CNC - Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 1999 TS Trần Xuân Việt - Giáo trình cơng nghệ gia cơng máy điều khiển số - Bộ môn công nghệ chế tạo máy phòng CAD/CAM/CNC - Đại học bách khoa Hà nội năm 2000 NC lathe (Numerically Controlled Series Machine Tool) Text book Overseas Vocational Training Association March 1994 in JAPAN NC lathe (Instruction Manual – Machino Techniques) Text book Overseas Vocational Training Association Employment - Promotion Corporation Ministry of LABOUR in JAPAN TS Trần Văn Địch - Công nghệ máy CNC - Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2000 TS Vũ Hoài Ân - Nhập môn gia công CNC - Viện máy dụng cụ công nghiệp Hà nội năm 1999 CNC Program DAEWOO – LTD Hàn quốc