Luận văn thạc sĩ khai thác cồng nghệ gia công bề mặt phức tạp trên máy cnc 2 trục chính

Tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ gia công CNC đang ngày càng trở nên phổ biến tại Việt Nam, nâng cao chất lượng sản phẩm và cải thiện năng suất gia công Sự phát triển của máy tiện cho phép gia công các bề mặt phức tạp, tạo ra sản phẩm với giá cạnh tranh mà vẫn đáp ứng yêu cầu khắt khe của khách hàng Để duy trì những yếu tố này, việc lựa chọn công nghệ gia công phù hợp là tiêu chí quan trọng hàng đầu nhằm đảm bảo chất lượng và tiến độ.

Nghiên cứu và khai thác công nghệ của máy tiện CNC 2 trục để gia công chi tiết dạng trụ phức tạp là một hướng phát triển quan trọng Hành động này không chỉ giúp tiếp cận công nghệ gia công tiên tiến mà còn giảm thiểu nguyên công trong quá trình sản xuất.

Xuất phát từ những lý do trên, tôi đã quyết định chọn đề tài "Khai thác công nghệ gia công bề mặt phức tạp trên máy tiện CNC 2 trục chính" cho luận văn tốt nghiệp của mình.

Mục tiêu nghiên cứu

- Khai thác khả năng công nghệ của máy tiện CNC 2 trục chính Maxxturn

- Khai thác phần mềm điều khiển ShopTurn của máy.

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương pháp thực nghiệm

- Nghiên cứu công nghệ gia công trên máy tiện CNC 2 trục chính máy Maxxturn 65

- Thực hiện thiết kế, lập trình gia công một số chi tiết bề mặt phức tạp trên máy CNC 2 trục chính.

Nội dung nghiên cứu

Ngoài phần mở đầu, đề tài bao gồm các chương:

Chương 1 Tổng quan về gia công cắt gọt các bề mặt phức tạp

Chương 2 Máy tiện cnc 2 trục chính Maxxturn 65

Chương 3 Gia công thực nghiệm một số chi tiết bằng phần mềm điều khiển shopturn

TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG CẮT GỌT CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP

TỔNG QUAN CÁC DẠNG BỀ MẶT TRONG GIA CÔNG CẮT GỌT

1.1.1 Các dạng bề mặt gia công

Bề mặt hình học của chi tiết máy rất đa dạng và thường được tạo ra thông qua các phương pháp gia công trên máy cắt kim loại Các cơ cấu chấp hành của máy đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành các bề mặt này Một trong những dạng bề mặt thường gặp là bề mặt có đường chuẩn hình tròn.

Bề mặt được hình thành từ đường sinh quay quanh đường chuẩn là đường tròn, với đặc điểm nổi bật là có trục chuẩn đối xứng hoặc tâm đối xứng.

- Đường chuẩn là đường tròn, đường sinh thẳng:

Hình 1.1 Đường chuẩn là đường tròn, đường sinh thẳng

- Đường chuẩn là đường tròn, đường sinh gãy khúc:

Hình 1.2 Đường chuẩn là đường tròn, đường sinh gãy khúc

- Đường chuẩn là đường tròn, đường sinh cong:

Hình 1.3 Đường chuẩn là đường tròn, đường sinh cong b) Dạng bề mặt có đường chuẩn là đường thẳng

Thể hiện bề mặt được hình thành do đường sinh quét dọc theo đường chuẩn là đường thẳng

- Đường chuẩn là đường thẳng, đường sinh thẳng:

Hình 1.4 Đường chuẩn là đường thẳng, đường sinh thẳng

- Đường chuẩn là đường thẳng, đường sinh gãy khúc:

Hình 1.5 Đường chuẩn là đường thẳng, đường sinh gãy khúc

- Đường chuẩn là đường thẳng, đường sinh cong:

Hình 1.6 Đường chuẩn là đường thẳng, đường sinh cong c, Dạng bề mặt phức tạp

Dạng bề mặt phức tạp là những hình dạng cần gia công khác biệt so với các dạng bề mặt đơn giản như đường thẳng hay đường tròn Những bề mặt này thường có hình dáng phức tạp hơn, ví dụ như bề mặt trụ hoặc côn không tròn xoay, các dạng cam, thân khai, cánh turbin, tấm cong và lòng khuôn.

Hình 1.7 Dạng bề mặt phức tạp c, Dạng cánh a, Bề mặt trụ chuyển tiếp b, Dạng tấm cong

Các chi tiết có bề mặt đơn giản nhưng yêu cầu cao về vị trí tương quan, như độ đồng tâm giữa các bề mặt trụ của trục khuỷu và các bề mặt rãnh cong, cũng được coi là bề mặt phức tạp.

Hình 1.8 Dạng bề mặt trụ trục khuỷu

1.1.2 Cơ sở tạo hình bề mặt gia công a) Động học gia công cắt gọt

- Tạo hình và tạo hình bề mặt cho chi tiết máy

Tạo hình là quá trình hình thành bề mặt thực của các cặp đối tượng có mối quan hệ động học, có thể là ràng buộc hoặc tự do, dựa trên dữ liệu đầu vào của chúng Trong gia công, mối quan hệ động học của cặp đối tượng thường là tự do, như trong trường hợp tiện mặt trụ tròn xoay hoặc phay mặt phẳng Ngược lại, tạo hình bằng bao hình có mối quan hệ động học ràng buộc, ví dụ như phay lăn răng hoặc xọc bao hình bánh răng Quá trình tạo hình đặc trưng bởi việc hình thành bề mặt khởi thủy thông qua mối quan hệ động học giữa dụng cụ và chi tiết gia công.

Các phương pháp gia công tạo hình bề mặt cho chi tiết gồm có: cắt gọt, rèn, dập, cán, ép

Động học gia công là lĩnh vực nghiên cứu chuyển động của dụng cụ và chi tiết trong quá trình cắt gọt và chèn ép, nhằm tạo hình dạng và kích thước cho chi tiết máy Qua quá trình nghiên cứu, việc xây dựng các sơ đồ động học gia công phù hợp cho từng chi tiết máy và các phương pháp gia công khác nhau là cần thiết để đạt được năng suất và độ chính xác cao trong gia công.

Sơ đồ động học gia công thể hiện các chuyển động tuyệt đối mà các cơ cấu máy truyền cho dụng cụ và chi tiết gia công trong quá trình thực hiện gia công.

- Sơ đồ động học gia công cơ bản

Trong gia công kim loại, lưỡi cắt và dụng cụ di chuyển theo các quỹ đạo khác nhau so với bề mặt chi tiết Những quỹ đạo này xác định mối quan hệ động học tương hỗ giữa dụng cụ và chi tiết.

Sơ đồ động học gia công cơ bản được xây dựng từ sự kết hợp của hai chuyển động chính: chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay Độ phức tạp của sơ đồ này phụ thuộc vào số lượng và đặc điểm của các chuyển động thành phần Sơ đồ động học gia công có thể được phân chia thành nhiều nhóm khác nhau.

 Một chuyển động thẳng, một chuyển động quay

 Hai chuyển động thẳng một chuyển động quay

 Hai chuyển động quay, một chuyển động thẳng

Động học gia công cơ bản là sơ đồ khởi thủy thiết lập mối quan hệ giữa quỹ đạo chuyển động của các điểm lưỡi cắt và dụng cụ Nó đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán chính xác diện tích lớp cắt và lực cắt trong quá trình gia công.

Động học tạo hình bề mặt nghiên cứu chuyển động tương đối giữa dụng cụ và chi tiết máy nhằm tạo ra hình dạng bề mặt mong muốn Quá trình này tìm cách phối hợp hai chuyển động cơ bản: chuyển động thẳng đều và chuyển động quay đều, để tạo hình bề mặt cần thiết cho chi tiết máy thông qua các sơ đồ động học.

Sơ đồ động học tạo hình là tập hợp tất cả các chuyển động của bề mặt định trước liên quan đến vật thể cần tạo hình, giúp xác định bề mặt khởi thủy của vật thể đó Ví dụ, khi cắt, tập hợp các chuyển động tương đối của bề mặt dụng cụ đối với chi tiết được gọi là sơ đồ động học tạo hình.

Sơ đồ động học tạo hình giúp xác định hình dạng bề mặt khởi thủy của chi tiết hoặc dụng cụ, dựa trên hình dạng đã biết của chúng.

Các sơ đồ động học tạo hình bề mặt chủ yếu bao gồm hai loại chuyển động: tịnh tiến thẳng và quay Hiện tại, việc kết hợp ba chuyển động trở lên vẫn chưa được áp dụng.

Xét một số trường hợp cụ thể:

 Tổng hợp hai chuyển động tịnh tiến, chuyển động tức thời là chuyển động tịnh tiến

Chuyển động quay và chuyển động tức thời, hay còn gọi là chuyển động xoắn vít, là hai loại chuyển động quan trọng Chúng có thể xảy ra khi hai trục quay song song, cắt nhau hoặc chéo nhau.

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM TRONG GIA CÔNG CÁC DẠNG BỀ MẶT PHỨC TẠP

Công nghệ gia công truyền thống gặp khó khăn trong việc xử lý các bề mặt phức tạp, thường yêu cầu trang bị thêm các thiết bị như chi tiết mẫu, đồ gá và máy chuyên dụng Hệ quả là năng suất gia công thấp, hiệu quả kinh tế không cao và tính linh hoạt hạn chế.

Sự phát triển của máy CNC và công nghệ CAD/CAM đã cải thiện đáng kể quy trình gia công bề mặt phức tạp, mang lại hiệu quả cao hơn Hiện nay, công nghệ CAD/CAM/CNC gần như đã thay thế hoàn toàn các phương pháp gia công truyền thống trong lĩnh vực này.

1.2.1 Các khái niệm về phương pháp xây dựng bề mặt cho CAD/ CAM

Các bề mặt sản phẩm trong công nghiệp rất đa dạng và phức tạp, vì vậy việc sử dụng máy tính trong thiết kế và chế tạo là cần thiết Lĩnh vực này được gọi là CAMM - Mô hình hóa gia công hỗ trợ bằng máy tính, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống CAD/CAM/CNC Để mô tả và xây dựng các đường cong và bề mặt, cần nắm vững các mô hình toán học cơ bản Đường cong được định nghĩa là quỹ tích của điểm di chuyển theo quy luật nhất định, và có ba cách biểu diễn đường cong trong toán học: đường cong ẩn, đường cong tường minh và đường cong tham số.

Để biểu diễn đường tròn bằng phương trình toán học, ta sử dụng hệ tọa độ Đềcac phẳng với gốc tọa độ trùng với tâm đường tròn đơn vị Tâm đường tròn O(0,0) và điểm P(x,y) trên đường tròn bán kính 1 đơn vị có mối quan hệ thông qua khoảng cách giữa chúng.

Phương trình ẩn có dạng g(x,y) = 0, ví dụ như x² + y² = 1 hoặc x² + y² - 1 = 0 Khi chỉ xét nửa trên của đường tròn đơn vị, công thức này được viết lại thành dạng tường minh của đường cong: y = √(1 - x²).

Góc hợp thành giữa trục OX và tia PO được ký hiệu là θ, với tọa độ x và y là hàm của θ, tạo thành phương trình tham số của đường tròn: x = cos(θ) và y = sin(θ) Trong đó, θ được gọi là tham số của đường tròn.

Hình 1.11 Điểm M nằm bên trái tâm đường tròn đơn vị

Tham số khác của đường tròn đơn vị Chọn góc α được hợp thành giữa

PM và OX, trong đó M là giao điểm bên trái giữa trục OX và đường tròn, ta có: tgα = 𝑦

Để chuyển đường tròn đơn vị sang phương trình tham số, ta nối điểm P với gốc tọa độ O, tạo thành góc β với trục OX Mối quan hệ giữa x, y với tham số α được biểu diễn qua các công thức: y = sinβ và x = cosβ, trong đó β = 2α Do đó, ta có thể viết lại x = cos2α = 2cos²α – 1.

1+tg 2 α đặt tgα = t Ta có x(t), y(t) như sau: x = x(t)= 1- t 2

Các phương trình tham số biểu diễn đường tròn đơn vị dưới dạng toán học được gọi là dạng đa thức tỉ lệ Đường cong trong không gian 3D được biểu diễn qua các phương trình x = x(t), y = y(t), z = z(t) Để thuận tiện, ta sử dụng ký hiệu vectơ để diễn tả đường cong trong hệ tọa độ Đềcac: r(t) = (x(t), y(t), z(t)) Trong mặt phẳng, mỗi đoạn cong có thể được biểu diễn bằng một phương trình ẩn hoặc tường minh trong khoảng xác định của tham số Tuy nhiên, một đường cong trong không gian không thể được diễn tả bằng một phương trình duy nhất, vì nó được hình thành từ giao điểm của hai mặt, do đó, phương trình đường cong phải chứa cả hai phương trình bề mặt dưới dạng ẩn g(x,y,z) = 0.

- Tốc độ chảy đường cong : flow rate of a curve

Tốc độ chảy ṡ(t) của đường cong bằng độ lớn đạo hàm của vectơ ṙ(t): ṡ(t) = |ṙ(t)|

Tốc độ chảy không là tính chất của đường cong nhưng cho phép dễ dàng biểu diễn đường cong dưới dạng tham số

- Véctơ tiếp tuyến đơn vị của đường cong Đặt độ dài s là tham số tự nhiên của đường cong r(t), độ dài đường cong được xác định như sau: s = ∫ |ṙ(t)| 0 s dt

Ký hiệu T là vectơ tiếp tuyến đơn vị của đường cong r(t), T được định nghĩa như sau :

- Độ cong của đường cong

Độ cong k của đường cong được định nghĩa bằng công thức k = |dT/ds|, trong đó T là véctơ tiếp tuyến đơn vị của đường cong r(t) Bằng cách áp dụng quy tắc chuỗi trong phép lấy vi phân và thực hiện các biến đổi đại số, ta có thể biểu diễn độ cong dưới dạng k = |ṙ x r̈|.

Trong bài viết này, chúng ta xem xét các ký hiệu ṙ = dr(t)/dt và r̈ = dṙ(t)/dt Đối với đường cong tường minh hai chiều được biểu diễn dưới dạng y = y(x), phương trình độ cong có thể được đơn giản hóa thành k = y'' / (1 + y'²).

2 3 trong đó: y '' = dy ' dxvà y ' = dy dx

- Véctơ pháp tuyến chính của đường cong

Lấy vi phân tiếp tuyến T theo t và sau đó chuẩn hóa, ta thu được vectơ N, được gọi là vectơ pháp tuyến chính của đường cong Vectơ N được xác định theo quy trình cụ thể.

Vectơ T là vectơ đơn vị, do đó T.T = 1, và vectơ pháp tuyến N là trực giao với vectơ tiếp tuyến T Mặt phẳng được xác định bởi T và N được gọi là mặt phẳng mật tiếp Vectơ thứ ba, trực giao với cả vectơ N và T, được gọi là vectơ trực giao kép B.

Bán kính cong của đường cong được xác định bởi đường tròn mật tiếp tại một điểm trên đường cong r(t) Đường tròn mật tiếp này có độ cong tương đương với độ cong của đường cong r(t) tại điểm tiếp xúc.

Nếu gọi ρ là bán kính của đường tròn mật tiếp, bán kính cong của đường tròn khảo sát r(t) được tính theo công thức : ρ = 1 k, trong đó k là độ cong

Độ xoắn τ của đường cong 3D được xác định bằng công thức τ = -dB/ds N, trong đó B là vec tơ trực giao kép và N là vec tơ pháp tuyến chính.

Hình 1.12 Vectơ pháp tuyến chuẩn và đường tròn mật tiếp r(t) T

N Đường tròn mật tiếp Mặt phẳng mật tiếp

Các phương trình biểu diễn tính chất của đường cong trong không gian 3D được gọi các phương trình Serret – Frenet, gồm các phương trình sau:

• Phương trình vectơ tiếp tuyến dr ds= T

• Phương trình đạo hàm tiếp tuyến theo s:

| dT ds | hay |dT ds| = dT

N.ds thay vào biểu thức k = | 𝑑𝑇

𝑑𝑠|, ta có: dT ds= kN

• Đạo hàm vectơ pháp tuyến theo s: dN ds = τB – kT

• Đạo hàm vectơ trực giao B theo s: dB ds = -τN

Trong các phương trình trên, s là tham số của đường cong r(s) và k, τ tương ứng là độ cong và độ xoắn của đường cong b, Biểu diễn các mặt

Mỗi vật thể vật lý đều có giới hạn bởi các mặt, điển hình như trục trơn trong chế tạo máy, được xác định bởi hai bề mặt: mặt phẳng và mặt trụ tròn xoay Để mô tả các mặt của vật thể này, chúng ta sử dụng các phương trình toán học dưới các dạng khác nhau như dạng ẩn, dạng tham số và dạng tường minh.

- Mặt được biểu diễn bằng phương trình ẩn

Xét hình cầu bán kính r =1, tâm trùng với gốc của hệ tọa độ Đềcac Các điểm nằm bên trong hình cầu thỏa mãn phương trình: x 2 + y 2 +z 2 < 1

Hình 1.13 Mặt cầu với gốc tọa độ tại tâm cầu Điểm P(x,y,z) là điểm nằm trên mặt cầu, phương trình mặt cầu viết dưới dạng ẩn như sau: x 2 + y 2 +z 2 = 1 hoặc x 2 + y 2 +z 2 – 1 = 0

MÁY TIỆN CNC 2 TRỤC CHÍNH MAXXTURN 65

SƠ LƯỢC VỀ MÁY TIỆN 2 TRỤC CHÍNH MAXXTURN 65

2.1.1 Các đặc điểm cơ bản

Máy tiện CNC 2 trục Maxxturn 65, được sản xuất bởi tập đoàn EMCO, không chỉ sở hữu những tính năng nổi bật của máy tiện CNC mà còn có nhiều đặc điểm đặc trưng khác, giúp nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong gia công.

Hình 2.1 Máy tiện CNC 2 trục chính Maxxturn 65

• Chiều cao trục quay trên sàn 1150 [mm]

• Lắp đặt bề mặt W × D (không có băng tải con) 3320 × 2070 [mm]

• Tổng trọng lượng của máy 5700 [kg]

Trục chính 2 (counter spindle) không chỉ quay mà còn có khả năng chuyển động tịnh tiến, nằm đối diện với trục chính 1 Cả hai trục đều có khả năng chuyển động phân độ và nội suy, kết hợp với chuyển động của dao để gia công theo biên dạng chi tiết.

• Trục chính 2 có thể chuyển động đến kẹp chi tiết để gia công phần còn lại của chi tiết

Ụ dao được trang bị 12 dao có khả năng chuyển động tịnh tiến theo các trục X, Y, Z và quay quanh trục ụ Ngoài ra, dao còn có khả năng quay quanh trục của chính nó, cho phép ứng dụng như một máy phay hiệu quả.

• Độ chính xác đến vị trí xác định ở bán kính 100 mm ± 2[μm]

• Độ chính xác lặp lại đến vị trí xác định ở bán kính 100 mm ± 0,8[μm]

Hình 2.2 Các bộ phận máy tiện CNC 2 trục chính Maxxturn 65

7 Công cụ đài dao (12 vi trí chứa dao, có hoặc không có các công cụ điều khiển)

13 Giá đỡ bắt dò điểm (tùy chọn)

14 Ụ động hoặc truy cập trục chính (tùy chọn)

15 Chip băng tải (tùy chọn)

2.1.2 Các điểm tham chiếu và hệ tọa độ a) Các điểm tham chiếu

Điểm gốc máy M nằm tại vị trí giao giữa tâm trục chính và mặt phẳng gá mâm cặp, được quy định bởi nhà sản xuất Điểm gốc chi tiết W do người lập trình tự xác định để thuận tiện cho việc lập trình Điểm tham chiếu R cũng do nhà sản xuất quy định, và người sử dụng cần đưa các trục máy về vị trí này khi khởi động máy Điểm lắp dao T nằm trên mặt đầu của mâm dao, trong khi điểm cắt của dao P thường đặt tại mặt đầu của dao, với khoảng cách từ điểm T đến điểm P được xác định là chiều dài dao.

R b) Hệ tọa độ trên máy

Hình 2.4 Hệ tọa độ trên máy

Bảng 2.1 Hệ tọa độ tuyệt đối và hệ tọa độ tương đối

Hệ tọa độ tuyệt đối Hệ tọa độ tương đối

Giá trị nhập sử dụng điểm gốc chi tiết(W) là điểm tham chiếu

Giá trị nhập sử dụng tọa độ của điểm trước là điểm tham chiếu

Giá trị tọa độ của điểm cuối

(Endpoint) trong hệ tọa độ hiện hành phải luôn được nhập là tọa độ tuyệt đối (tọa độ của điểm trước đó không quan trọng)

G91 Kích thước tương đối đề cập đến giá trị khác biệt giữa vị trí hiện tại và vị trí cuối, liên quan đến hướng di chuyển Tọa độ này luôn được nhập dưới dạng tọa độ tương đối.

Bảng 2.2 Hệ tọa độ Decac và hệ tọa độ cực

Hệ tọa Decac Hệ tọa độ cực

Giá trị nhập vào là tọa độ X, Z Giá trị nhập vào là chiều dài(L) và góc(α)

Có thể nhập kết hợp giữa tọa độ

Decac và tọa độ cực cho điểm cuối(Endpoint):

Tọa độ điểm cuối theo X và L:

Tọa độ điểm cuối theo Z và α:

2.1.3 Các mặt phẳng làm việc Đối với máy tiện Maxxturn 65, chi tiết có thể được gia công trên các mặt phẳng khác nhau Một mặt phẳng làm việc được định nghĩa bởi 2 trục Ta có thể chia ra thành các mặt như sau:

- Mặt phẳng dọc trục ( Turning)

- Mặt phẳng mặt đầu trục (Face)

- Mặt phẳng mặt ngoại vi ( Peripheral surface)

Hình 2.5 Các mặt phẳng gia công trên máy tiện Maxxturn 65 a) b) d) c) a Mặt phẳng dọc trục (Turning)

Mặt phẳng G18 được xây dựng dựa trên trục X và trục Z, nơi dao gia công thường chuyển động dọc theo hai trục này với đầu trục chính quay đều Các quy trình gia công phổ biến trên mặt phẳng này bao gồm tiện biên dạng ngoài, tiện biên dạng trong, tiện ren, khoan lỗ đúng tâm và taro lỗ đúng tâm.

Hình 2.6 Các bước gia công thực hiện trên mặt phẳng dọc trục b Mặt phẳng mặt đầu trục (Face)

Mặt phẳng G17 được xây dựng dựa trên trục X và trục Y Đối với máy không có trục Y, sẽ có sự phối hợp chuyển động giữa trục C và các trục khác.

Khi gia công trong mặt phẳng này, đầu dao thường quay với trục dao song song với trục Z, trong khi đầu trục chính có thể đứng yên hoặc quay phân độ Các bước gia công thường bao gồm phay hốc, phay rãnh, phay biên dạng phức tạp, khắc chữ, khoan lỗ lệch tâm và taro lỗ lệch tâm.

Hình 2.7 Các bước gia công thực hiện trên mặt phẳng mặt đầu trục c Mặt phẳng mặt ngoại vi (Peripheral surface)

Mặt phẳng G19 được xây dựng dựa trên trục Z và trục Y Đối với máy không có trục Y, sẽ xảy ra phối hợp chuyển động giữa trục C và trục khác.

Khi gia công trong mặt phẳng này, đầu dao thường quay với trục dao vuông góc với trục Z, trong khi đầu trục chính có thể đứng yên hoặc quay phân độ Các bước gia công thường thực hiện bao gồm phay hốc, phay rãnh, phay biên dạng phức tạp, khắc chữ trên mặt ngoại vi, khoan lỗ hướng tâm và taro lỗ hướng tâm.

Hình 2.8 Các bước gia công thực hiện trên mặt phẳng mặt ngoại vi

2.1.5 Đầu trục chính 2 (counter spindle) a) Kết cấu

Hình 2.10 Kết cấu đầu trục chính

Hình 2.11 Dải hành trình của trục chính 2

Bảng 2.3 Bảng thông số trục chính 2

Mặt lắp ghép DIN 55026 –KK6

Kớch cỡ mõm cặp Max ỉ 200 mm

Máy có công suất tối đa 22 kW và trang bị trục chính thứ hai cho phép thực hiện các chức năng tiện, khoan, phay ở cả mặt trước và mặt sau mà không cần kẹp lại chi tiết bằng tay Trước khi làm việc với mặt sau, trục chính thứ hai cần tiến đến kẹp chi tiết và di chuyển đến vị trí mới Quá trình này có thể được lập trình thông qua chức năng “Counterspindle”.

Shopturn cung cấp năm bước lập trình:

+ Draw: kéo chi tiết đến khỏi trục chính thứ nhất

+ Rear: di chuyển chi tiết đến vị trí gia công mới khi gia công mặt sau

+ Front face: dịch chuyển gốc tọa độ gia công khi tiếp tục gia công mặt trước( khi gia công hàng loạt, phôi dạng thanh dài)

+ Complete: bao gồm các bước trên có thể kèm theo bước cắt đứt chi tiết

Dụng cụ sẽ di chuyển đến vị trí XP và ZP Nếu đầu trục chính thứ hai đang kẹp, nó sẽ được mở ra Shopturn sẽ đồng bộ hóa tốc độ giữa hai đầu trục chính, sau đó trục chính thứ hai sẽ nhanh chóng di chuyển đến vị trí ZR và giảm tốc độ.

FR và di chuyển đến vị trí Z1, cuối cùng là kẹp chi tiết

• XP,ZP: tọa độ vị trí của dụng cụ

• S: tốc độ quay của trục chính

• α1: góc quay của trục phụ

• Z1: vị trí dừng cuối của trục chính 2

• ZR: vị trí dừng trước khi vào chi tiết

• FR: tốc độ di chuyển từ ZR đến Z1

Hình 2.12 Bước thực hiện Gripping

Sau khi thực hiện bước Gripping và kẹp chi tiết, đầu trục chính thứ hai sẽ di chuyển một khoảng Z1 với tốc độ F Shopturn sẽ điều chỉnh hệ tọa độ tương ứng và ghi lại các giá trị thay đổi trong bảng Work offset đã được chọn.

• Work offset: hệ tọa độ lưu giá trị tọa độ mới

• Z1: khoảng dịch chuyển của trục chính 2

• F: tốc độ di chuyển của trục chính 2

Hình 2.13 Bước thực hiện Draw

Trục chính thứ 2 và chi tiết di chuyển nhanh chóng đến vị trí gia công mới Z2W, trong khi gốc chi tiết cũng di chuyển theo lượng dịch chuyển ZV từ mặt trước đến mặt sau Hệ tọa độ được chuyển sang dạng đối xứng để gia công mặt sau và lưu trong Work offset đã chọn Đồng thời, hoạt động đồng bộ của hai trục chính bị vô hiệu hóa.

• Work offset: hệ tọa độ lưu giá trị tọa độ mới

• Z2W: vị trí gia công mặt sau

• ZV: khoảng dịch chuyển gốc tọa độ

Hình 2.14 Bước thực hiện Rear

PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN SHOPTURN

2.2.1 Một số bước thao tác cơ bản a) Tạo một chương trình mới Đối với mỗi sản phẩm mới thì ta đều phải tạo một chương trình gia công riêng biệt Chương trình này bao gồm các bước gia công mà ta cần phải hoàn thành để chế tạo sản phẩm

Khi tạo một chương trình mới, phần đầu và phần cuối sẽ được định nghĩa tự động, với các thông số này được kích hoạt trong toàn bộ chương trình Người dùng cần thiết lập các thông số này khi bắt đầu quá trình tạo chương trình.

Trong Shopturn để tạo một chương trình mới ta lần lượt thực hiện các bước sau:

- Nhấn vào phím mềm Program , sau chọn đường dẫn đến thư mục mà ta muốn lưu chương trình

- Nhấn vào phím mềm tạo chương trình mới và chọn dạng chương trình là Shopturn program

- Đặt tên cho chương trình và nhấn phím mềm Ok

- Thiết lập các tham số cho phần đầu chương trình (Program header): + WO: chọn gốc tọa độ, ta có thể nhập lần lượt 1, 2,3, tương ứng với G54, G55, G56

+ Blank: thiết lập hình dạng và kích thước phôi cho chi tiết

W: bề rộng phôi (phôi hình chữ nhật) L: chiều dài phôi (phôi hình chữ nhật) N: số cạnh (hình đa giác)

L: chiều dài cạnh (hình đa giác) XA: đường kính ngoài

Hình 2.16 Bảng tham số Progam header

Hình 2.17 Các thông số thiết lập hình dạng phôi

XI: đường kính trong ZI: chiều dài phôi ZB: chiều dài phần gia công ZA: Tọa độ điểm đầu ( theo hệ tọa độ tuyệt đối)

Việc thiết lập mặt phẳng lùi dao là rất quan trọng trong quá trình gia công chi tiết Mục đích của việc này là tạo ra không gian đủ lớn để dao có thể rút về phía sau mà không bị cản trở, đảm bảo hiệu quả và an toàn trong gia công.

Hình 2.18 Thiết lập mặt phẳng lùi dao va vào chi tiết Tùy theo dạng chi tiết mà ta thiết lập các thông số phù hợp như hình 2.18

Điểm thay dao là vị trí được thiết lập để thực hiện việc thay đổi dao trong quá trình gia công Khi sử dụng nhiều dao cùng lúc, việc xác định điểm thay dao là cần thiết nhằm tránh va chạm giữa dao và chi tiết, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sản xuất.

Khoảng cách an toàn là yếu tố quan trọng cần thiết lập trước khi dao bắt đầu cắt chi tiết Đây là khoảng cách tối thiểu nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình gia công Thông thường, giá trị của khoảng cách an toàn được xác định dựa trên kích thước tương đối của các chi tiết cần cắt.

+ Speed limit: Thiết lập giới hạn tốc độ tối đa của trục chính b) Tạo một dòng lệnh mới

Sau khi thiết lập chương trình mới và cấu hình các thông số, bước tiếp theo là xác định các bước gia công thông qua việc viết các dòng lệnh Mỗi bước gia công có thể bao gồm từ 1 đến 3 dòng lệnh.

Để tạo một chương trình, máy tính cần một lượng bộ nhớ nhất định Chương trình có thể chứa tối đa 1000 dòng lệnh với hàm "Straight line", nhưng đối với các hàm phức tạp hơn, số lượng dòng lệnh sẽ bị giảm xuống.

Các dòng lệnh sẽ nằm giữa phần đầu và phần cuối của chương trình Khi viết chương trình thì ta thường sử dụng các chu trình gia công sau:

Các chu trình gia công có chức năng và cách sử dụng riêng, sẽ được trình bày trong phần tiếp theo Khi thiết lập các chu trình này, cần chú ý đến các tham số quan trọng như dụng cụ cắt, tốc độ tiến dao, tốc độ quay của trục chính và phương pháp gia công.

Hình 2.19 Tạo dòng lệnh mới c) Mô phỏng chương trình và gia công chi tiết

Trước khi triển khai chương trình, chúng ta có thể sử dụng chức năng mô phỏng đường chạy dao trong phần Simulate Cách này cho phép kiểm tra chương trình một cách dễ dàng mà không cần phải di chuyển trục máy Qua việc mô phỏng, chúng ta có thể phát hiện lỗi, tối ưu hóa đường chạy dao và tránh các va chạm không mong muốn.

Khi mô phỏng đường chạy dao, Shopturn chính xác hiển thị kích thước phôi, loại dao đã thiết lập và thời gian gia công Để thực hiện mô phỏng chương trình, chúng ta cần thực hiện các bước cụ thể.

- Nhấn vào phím mềm “ Program” hoặc “Program manager”, sau đó chọn đường dẫn đến thư mục chứa chương trình

- Chọn chương trình muốn mô phỏng, sau đó nhấn phím “input” hoặc phím di chuyển phải

- Kiểm tra toàn bộ chương trình, sau đó nhấn vào phím mềm mô phỏng

- Ta có thể mô phỏng từng dòng lệnh bằng cách nhấn vào phím mềm “Details” hay “Single block”

- Nhấn phím “Stop” để dừng chương trình

- Nhấn phím “Reset” để bỏ qua việc mô phỏng và thiết lập lại hình dáng của phôi

- Nhấn phím “Start” để qua lại mô phỏng

- Kết thúc mô phỏng và qua lại chương trình thì ta nhấn phím “End”

Ta có thể quan sát quá trình mô phỏng theo các dạng sau:

- Quan sát theo mặt cạnh (Side view): Màn hình hiển thị phôi dưới dạng mặt cắt ngang dọc theo trục của chi tiết

- Quan sát theo mặt trước (Front view): Màn hình hiển thị phôi dưới dạng mặt cắt ngang vuông góc với trục của chi tiết

Quan sát theo ba cửa sổ (3-Window view) cho phép hiển thị đồng thời phôi dưới dạng mặt cắt ngang vuông góc với trục của chi tiết, dọc trục chi tiết, và hình ảnh 3D của chi tiết.

Mô hình quan sát 3D (Volume model) cho phép hiển thị phôi dưới dạng ba chiều, giúp người dùng có cái nhìn chi tiết hơn về sản phẩm Chúng ta chỉ có thể xem các chi tiết này sau khi hoàn tất quá trình mô phỏng Với mô hình 3D, người dùng có thể quan sát phôi ở dạng nguyên khối hoặc các hình dạng khác như ẵ hay ắ.

Sau khi hoàn tất việc mô phỏng và kiểm tra chương trình lần cuối, chúng ta tiến hành gia công bằng cách nhấn phím mềm "Execute", sau đó nhấn "Start" để bắt đầu quá trình thực hiện.

2.2.2 Một số chu trình gia công trong phần mềm điều khiển shopturn a) Di chuyển theo đường thẳng và đường tròn

Khi thực hiện các chuyển động theo đường thẳng hoặc đường tròn, hoặc khi gia công không theo chu trình, chúng ta có thể sử dụng các chức năng "Straight" và "Circle".

Với các chu trình gia công đơn giản ta có thể thực hiện theo các bước sau:

- Chọn dao và tốc độ quay trục chính

- Chọn mặt phẳng gia công

- Lập trình loại hình gia công

- Chọn các tham số còn lại

Các loại hình gia công gồm:

- Đường tròn biết trước tâm

- Đường tròn biết trước bán kính

- Đường thẳng trong hệ tọa độ cực

- Đường tròn trong hệ tọa độ cực

* Di chuyển theo đường thẳng

Khi ta muốn di chuyển theo đường thẳng trong hệ tọa độ Decac, ta có thể chọn chức năng “Straight”

Dao di chuyển theo đường thẳng với tốc độ lập trình hoặc tốc độ chạy nhanh từ vị trí hiện tại đến vị trí đích Trong quá trình di chuyển, người dùng có thể lựa chọn bù dao sang trái, bù dao sang phải hoặc không thực hiện bù bán kính dao.

- Nhấn phím mềm “Strai.Circle” và “Straight”

- Nhấn phím mềm “Rapid traverse” nếu ta muốn di chuyển với tốc độ tiến dao nhanh

Bảng 2.4 Bảng tham số khi di chuyển theo đường thẳng

Tham số Mô tả Đơn vị

THỰC NGHIỆM GIA CÔNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY MAXXTURN 65

CHI TIẾT TRỤC ĐĨA XÍCH

Bảng 3.1 Các bước gia công trục đĩa xích

HÌNH MINH HỌA CHÚ THÍCH

- vật liệu: Nhôm Hình 3.1 Trục đĩa xích

T1: Finishing tool T2: Milling tool ỉ8 T3: Drilling tool ỉ16 T4: Grooving tool

Tạo chương trình gia công

Thiết lập các tham số đầu chương trình

Tiện biên dạng chi tiết, đầu trục có vấu

- Vẽ biên dạng chi tiết

- Nhập các thông số gia công

Phay biên dạng đĩa xích

Bước 4: Vát mép cạnh lỗ

Bước 6: Đổi trục chính kẹp chi tiết

Tiện biên dạng chi tiết, đầu trục không vấu

Bước 9: Vát mép cạnh lỗ

Hình 3.2 Chương trình gia công trục đĩa xích

CHI TIẾT CAM LỆCH

Bảng 3.2 Các bước gia công chi tiết cam lệch CÁC BƯỚC

THỰC HIỆN HÌNH MINH HỌA CHÚ THÍCH

- vật liệu: Nhôm Hình 3.4 Chi tiết cam lệch

Hình 3.3 Trục đĩa xích gia công thực tế

T1: Finishing tool T2: Milling tool ỉ16 T3: Grooving tool

Bước 1: Tiện biên dạng chi tiết

Bước 2: Phay biên dạng cam

Bước 5: Tiện bậc phía sau

Bước 6: Phay biên dạng cam

Hình 3.5 Chương trình gia công chi tiết cam lệch

Hình 3.6 Chi tiết cam lệch gia công thực tế

CHI TIẾT TRỤC LỤC GIÁC

Bảng 3.3 Các bước gia công trục lục giác CÁC BƯỚC THỰC

HIỆN HÌNH MINH HỌA CHÚ THÍCH

- vật liệu: Nhôm Chọn dao

T1: Finishing tool T2,T3: Drill ỉ 4.2, ỉ16 T4: Mill tool ỉ5

Hình 3.7 Chi tiết trục lục giác

Bước 3: Móc rộng lỗ bậc

Bước 5: Phay biên dạng lục giác

Hình 3.8 Chương trình gia công trục lục giác Hình 3.9 Chương trình gia công trục lục giác(tiếp theo)

Hình 3.10 Chi tiết trục lục giác gia công thực tế

CHI TIẾT TRỤC RÃNH

Bảng 3.4 Chương trình gia công trục rãnh CÁC BƯỚC

THỰC HIỆN HÌNH MINH HỌA CHÚ THÍCH

- vật liệu: Nhôm Chọn dao

Thiết lập các tham số đầu chương trình Hình 3.11 Trục rãnh

Hình 3.12 Chương trình gia công trục rãnh

Hình 3.13 Chi tiết trục rãnh gia công thực tế

Tiêu đề	Luận Văn Thạc Sĩ Khai Thác Công Nghệ Gia Công Bề Mặt Phức Tạp Trên Máy CNC 2 Trục Chính
Thể loại	thesis

Định dạng
Số trang	98
Dung lượng	5,11 MB