NGUY ỄN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN DŨNG THẠCH KỸ THUẬ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/CAM- CNC vào việc thiết kế gia công bánh trụ LUẬN VĂN THẠC SĨ CHẾ TẠO MÁY 2014 Phần gáy bìa Hà Nội – 2014 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN DŨNG THẠCH Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/CAM- CNC vào việc thiết kế gia công bánh trụ Chuyên ngành : Kỹ thuật khí Mã số : 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS TRƯƠNG HOÀNH SƠN Hà Nội – 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác, trừ phần tham khảo ghi rõ luận văn Tác giả Nguyễn Dũng Thạch MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU Tổng quan nghiên cứu Tổng quan CNC Tổng quan CAD/CAM 11 Giới hạn nghiên cứu đề tài 17 Kết luận chương I 17 CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CNC TRONG VIỆC GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP 18 Thế bề mặt phức tạp 18 Quá trình thiết kế gia công bề mặt phức tạp theo công nghệ truyền thống 19 Quá trình thiết kế gia công bề mặt phức tạp có sử dụng phần mềm CAD/CAM/CNC .20 Phần mềm Mastercam 21 Giới thiệu chung 21 Kết luận chương II 27 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MASTERCAM ĐỂ XÂY DỰNG VÀ LÀM CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG RĂNG BÁNH RĂNG TRỤ 29 Giới thiệu tổng quan sản phẩm nghiên cứu 30 Phân tích công nghệ sản xuất lấy mẫu dựng hình chi tiết 32 Các bước dựng chi tiết bánh 32 Làm chương trình gia công chi tiết phầm mềm Mastercam .34 Chương trình gia công tiện thô , tiện tinh cắt đứt 34 Tiến hành làm chương trình gia công bề mặt chi tiết 37 Chương trình gia công khỏa mặt đầu 37 Chương trình gia công thô với dao tiện thô .39 Chương trình gia công tinh với dao tiện tinh 41 Chạy kiểm tra toàn trình tạo file CNC 44 KẾT QUẢ GIA CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SẢN PHẨM 54 Gia công sản phẩm máy CNC 54 Máy gia công .54 .55 Một số thông số công nghệ dao cụ 55 Sản phẩm 56 Kiểm tra sản phẩm sau gia công để đánh giá độ xác chất lượng bề mặt chi tiết sau gia công 57 Đo độ nhám bề mặt sản phẩm .57 Kiểm tra độ xác sản phẩm 60 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ xác gia công máy CNC 60 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất tự động phát triển theo Trong lĩnh vực khí chế tạo, đời máy công cụ điều khiển chương trình số với trợ giúp máy tính, gọi tắt máy CNC, đưa ngành khí chế tạo sang thời kỳ mới, thời kỳ sản xuất đại Hầu hết nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp nước ta nhiều bố trí máy công cụ CNC để phục vụ sản xuất, bao gồm loại máy Phay, Tiện, Bào, Mài, Khoan có số trục điều khiển 2, 3, 4, Nhưng sở sản xuất chưa biết cách khai thác hết khả gia công máy Lý chủ yếu trình độ lập trình cán kỹ thuật Việt Nam yếu, chương trình điều khiển máy CNC người lập trình viết tay, chưa biết sử dụng phần mềm hỗ trợ để lập trình Trong nhu cầu chế tạo sản phẩm có hình dáng hình học phức tạp ngày gia tăng, đặc biệt số lĩnh vực ngành da giầy, ngành dệt, sản xuất hàng tiêu dùng, chế tạo khuôn mẫu Vì vậy, ứng dụng công nghệ CAD/CAM phục vụ cho máy công cụ CNC vấn đề nhiều người quan tâm, công nghệ không phục vụ sản xuất đại, mà góp phần nâng cao suất chế tạo sản phẩm gia công khí Chất lượng sản phẩm gia công khí không vấn đề độ bền, độ bóng bề mặt, mà bao hàm độ xác vị trí tương quan, độ xác hình dáng hình học chi tiết gia công, thời gian, giá thành gia công chi tiết Để chế tạo sản phẩm khí có đủ tính trung tâm gia công CNC nhiều trục lựa chọn hiệu quả, nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm thời gian gia công Qua phân tích ta thấy việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM vào việc xây dựng lập chương trình gia công cho bề mặt phức tạp máy công cụ CNC điều cần thiết Với định hướng chọn thực đề tài luận văn tốt nghiệp với nội dung “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/CAM- CNC vào việc thiết kế gia công bánh trụ” Nội dung luận văn gồm: - Chương 1: Tổng quan nghiên cứu liên quan đến đề tài nước giới hạn nghiên cứu - Chương 2: Công nghệ CAD/CAM/CNC việc gia công bề mặt phức tạp - Chương 3: Ứng dụng phần mềm Mastercam để xây dựng làm chương trình gia công số bề mặt phức tạp - Chương 4: Kết gia công đánh giá chung sản phẩm TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU Tổng quan nghiên cứu Tổng quan CNC Mặc dù máy tiện chế biến gỗ sử dụng từ lâu máy tiện gia công kim loại thực tế Henry Maudslay phát minh vào năm 1800 Nó đơn giản công cụ máy giữ mẩu kim loại gia công (hay phôi) bàn kẹp hay trục quay quay mẩu kim loại đó, công cụ cắt gia công bề mặt theo đường mức mong muốn Công cụ cắt nhân viên vận hành thông qua việc sử dụng tay quay hay vô lăng Độ xác kích cỡ nhân viên vận hành điều khiển cách quan sát đĩa chia độ vô lăng di chuyển công cụ cắt theo số lượng hợp lý Mỗi chi tiết sản xuất đòi hỏi vận hành viên phải lặp lại cử động trình tự với kích thước Chiếc máy phay vận hành theo cách thức tương tự vậy, ngoại trừ công cụ cắt đặt trục quay Phôi lắp bệ máy hay bàn làm việc di chuyển theo công cụ cắt, qua việc sử dụng vô lăng để gia công đường mức phôi Chiếc máy phay Eli Whitney phát minh năm 1818 Những chuyển động sử dụng công cụ máy gọi trục đề cập đến trục: “X” (thường từ trái qua phải), “Y” (trước sau) “Z” (trên dưới) Bàn làm việc quay theo mặt ngang hay dọc, tạo trục chuyển động thứ tư Một số máy có trục thứ năm, cho phép trục quay theo góc Một vấn đề dòng máy ban đầu chúng đòi hỏi nhân viên vận hành phải sử dụng vô lăng để tạo chi tiết Ngoài tính nhàm chán gây mệt mỏi thể chất, khả chế tạo chi tiết vận hành viên bị hạn chế Chỉ khác biệt nhỏ vận hành dẫn đến thay đổi kích thước đó, tạo chi tiết không phù hợp Tỉ lệ phế phẩm tạo từ hoạt động cao, gây lãng phí nguyên liệu thời gian lao động Khi số lượng sản xuất tăng lên tỉ lệ phế phẩm tăng cao, điều cần thiết phương tiện vận hành chuyển động máy cách tự động Những nỗ lực ban đầu để “tự động hóa” hoạt động sử dụng loạt Cam để di chuyển dao cụ hay bàn làm việc qua liên kết (linkage) Khi Cam quay, liên kết lần theo bề mặt mặt Cam (cam face), di chuyển công cụ cắt hay phôi qua dãy chuyển động Mặt Cam định hình để điều khiển khối lượng chuyển động liên kết tốc độ, Cam quay điều khiển tốc độ cấp dao Một số máy tồn ngày gọi máy “Swiss” (máy kiểu Thụy Sĩ), tên đồng nghĩa với gia công xác Thiết kế máy CNC đại bắt nguồn từ tác phẩm John T Parsons cuối năm 1940 đầu năm 1950, John Parsons quản lý hãng sản xuất hàng không thành phố Traverse, Michigan Sau Thế chiến II, Parsons tham gia sản xuất cánh máy bay trực thăng, công việc đòi hỏi phải gia công xác hình dạng phức tạp Đối mặt với tính phức tạp ngày cao hình dạng chi tiết vấn đề toán học kỹ thuật vậy, Parsons tìm biện pháp để giảm chi phí kỹ thuật cho công ty Ông xin phép International Business Machine sử dụng máy tính văn phòng trung ương họ để thực loạt phép toán cho cánh máy bay trực thăng Cuối cùng, ông dàn xếp với Thomas J Watson, chủ tịch huyền thoại IBM, nhờ IBM làm việc với tập đoàn Parsons để tạo máy điều khiển thẻ đục lỗ Như vậy, thông qua việc sử dụng máy tính IBM thời kì đầu, ông tạo dẫn đường mức xác nhiều sử dụng phép tính tay sơ đồ Dựa kinh nghiệm này, ông giành hợp đồng phát triển “máy cắt đường mức tự động” cho không quân để tạo mặt cong cho cánh máy bay Đó hợp đồng với Air Force để sản xuất máy điều khiển thẻ hay băng từ có khả cắt hình dạng đường mức giống hình cánh quạt cánh máy bay Sử dụng đầu đọc thẻ máy tính điều khiển động trợ động (servomotor) xác, máy chế tạo lớn, phức tạp đắt đỏ Mặc dù vậy, làm việc cách tự động sản xuất mặt cong với độ xác cao đáp ứng nhu cầu ngành công nghiệp máy bay Sau đó, Parsons đến gặp kĩ sư phòng thí nghiệm thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) nhờ hỗ trợ dự án Các nhà nghiên cứu MIT thí nghiệm nhiều kiểu trình khác làm việc với dự án Air Force từ thời Thế chiến II Phòng thí nghiệm MIT nhận thấy hội tốt để mở rộng nghiên cứu sang lĩnh vực điều khiển cấu phản hồi Việc phát triển thành công công cụ máy CNC nhà nghiên cứu trường đại học đảm trách với mục tiêu đáp ứng nhu cầu nhà bảo trợ quân đội Như ý tưởng dùng nguyên lý điều khiển số vào máy công cụ xuất nhu cầu quân đội thực hóa Đến năm 1960, giá thành tính phức tạp máy tự động giảm đến mức độ định để ứng dụng ngành công nghiệp khác Những máy sử dụng động truyền động điện chiều để vận hành vô lăng vận hành dao cụ Các động nhận dẫn điện từ đầu đọc băng từ — đọc băng giấy có chiều rộng khoảng 2,5cm có đục hàng lỗ Vị trí thứ tự lỗ cho phép đầu đọc sản xuất xung điện cần thiết để quay động với thời gian tốc độ xác, thực tế điều khiển máy giống nhân viên vận hành Các xung điện quản lý máy tính đơn giản nhớ Chúng thường gọi NC hay máy điều khiển số Một nhà lập trình sản xuất băng từ máy giống máy đánh chữ, hay xác “băng giấy” sử dụng máy tính thời kì đầu, sử dụng “chương trình” Kích cỡ chương trình xác định độ dài băng cần phải đọc để sản xuất chi tiết cụ thể Các điều khiển số dùng đèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm, cồng kềnh tiêu tốn nhiều lượng Việc sử dụng chúng khó khăn, chương trình chứa băng bìa đục lỗ, khó hiểu không sửa chữa Giao tiếp người máy khó khăn hình, bàn phím Sau linh kiện bán dẫn sử dụng phổ biến công nghiệp máy nhỏ gọn hơn, tốc độ xử lý cao hơn, tiêu tốn lượng hơn, tính sử dụng máy NC chưa cải thiện đáng kể có ứng dụng máy tính Sự xuất IC (1959), LSI (1965), vi xử lý (1974) tiến kỹ thuật lưu trữ xử lý số liệu làm nên cách mạng kỹ thuật điều khiển số máy công cụ Các phận điều khiển số máy công cụ tích hợp máy tính thuật ngữ CNC (Computer Numerical Control) sử dụng từ đầu thập kỷ 70 Máy CNC ưu việt máy NC thông thường nhiều mặt tốc độ xử lý cao, kết cấu gọn…nhưng ưu điểm quan trọng chúng tính sử dụng, giao diện với người dùng thiết bị ngoại vi khác Các máy CNC ngày có hình, bàn phím nhiều thiết bị khác để trao đổi thông tin với người dùng Nhờ hình người dùng thông báo thường xuyên tình trạng máy, cảnh báo lỗi, có mô để kiểm tra trước trình gia công…Máy CNC làm việc đồng với thiết bị sản xuất khác - Master cam phần mềm hỗ trợ mạnh thiết kế gia công biên dạng phức tạp với gia diện đẹp tính linh hoạt ,tiện lơi hỗ trợ nhiề kiểu gia công tương thích với đa phần loại máy CNC có thị trường Do ứng dụng rộng rãi lĩnh vực thiết kế gia công khí KẾT QUẢ GIA CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ SẢN PHẨM Gia công sản phẩm máy CNC Máy gia công Được hỗ trợ công ty TNHH công Nghiệp Quang Nam ĐC cụm công nghiệp nhỏ xã Minh Hải huyện Văn Lâm tỉnh Hưng Yên hỗ trợ việc gia công chế tạo sản phẩm Với trang thiết bị máy móc sau Hình 4.1 Máy tiện CNC NEX 110 Một số thông số máy: Kiểu máy Hệ điều khiển Trung tâm gia công Fanuc Số trục (X, Y, Z) Hành trình trục X 220 (mm) Hành trình trục Y 710 (mm) Đài gá dao T10 Trục Công suất máy 18,5 (Kw) Tốc độ lớn trục 35000 (vòng/phút) Một số thông số máy: Kiểu máy Máy cắt dây A500 ( Japan) Hệ điều khiển Mark 21 Số trục (X, Y, Z) Hành trình trục X 530 (mm) Hành trình trục Y 350 (mm) Hành trình trục Z 270( mm) Kích thước bàn 700x500 Trọng lượng máy 3,9 t Một số thông số công nghệ dao cụ TT Nguyên Công Tiện mặt đầu Tiện thô Tiện tinh Khoan lỗ Dao Dao tiện mặt đầu Dao tiện thô Dao tiện tinh Mũi khoan Hình 4.2.Mảnh hợp kim cho dao tiện mặt đầu tiện thô , hãng Mitsubishi,dao tiện tinh Hình 4.4.Mũi khoan HSS , hãng mitsubishi Sản phẩm Sau gia công làm ta sản phẩm bánh Hình 4.5 Sản phẩm bánh gia công Kiểm tra sản phẩm sau gia công để đánh giá độ xác chất lượng bề mặt chi tiết sau gia công Đo độ nhám bề mặt sản phẩm - Độ nhấp nhô tế vi (độ nhám bề mặt): Độ nhám bề mặt CTM tập hợp tất bề lồi, lõm với bước cực nhỏ quan sát khoảng ngắn tiêu chuẩn - Độ nhám bề mặt chi tiết máy đánh giá chủ yếu dựa hai đại lượng sau: - Sai lệch trung bình số học prôfin Ra: Là trung bình cộng giá trị chiều cao h tính từ đường trung bình phạm vi chiều dài chuẩn l 1 n Ra = ∫ hx dx ≈ ∑ hi l0 n i =1 Với: - l: Chiều dài chuẩn - hx: Chiều cao nhấp nhô tính từ đường chuẩn - n: Số nhấp nhô đo - Chiều cao nhấp nhô prôfin theo 10 điểm Rz: Là trị số trung bình tổng giá trị tuyệt đối chiều cao đỉnh cao chiều sâu đáy thấp prôfin giới hạn chiều dài chuẩn Rz = ∑ i =1 H max − ∑ H i =1 - Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) độ nhám chia thành 14 cấp, thấp cấp cao cấp 14 Rz dùng cho trường hợp độ nhám từ cấp 1-5, cấp 13, 14 Còn từ cấp 6-12 sử dụng Ra - Ký hiệu độ nhám ghi vẽ kỹ thuật: Ghi theo Rz: Rz40 Ghi theo Ra: 2.5 Cấp độ 10 11 12 13 14 Ra(µm) Rz(µm) Không lớn 84 40 20 10 2,5 1,25 0,63 0,32 0,16 0,08 0,04 0,02 0,01 320 150 80 40 20 10 6,3 3,2 1,6 0,8 0,4 0,2 0,1 0,05 2,5 0,8 0,25 0,08 Bảng 4.1 Các cấp độ nhám - Việc đo độ bóng sau gia công thực máy đo độ bóng Mitutoyo SJ-400 phòng thí nghiệm khí xác trường đại học Công nghiệp Hình dáng bên máy đo hình 4.6 Hình 4.6 Máy đo độ bóng Mitutoyo SJ-400 - Đây sơ đồ đầu đo để thực việc đo độ bóng Chiều dài chuẩn để thực lấy mẫu kết đo L = 4(cm) Chiều tiến dầu đo từ vào hình vẽ 4.7 Hình 4.7 Đầu đo thực đo độ bóng Hình 4.8 Vị trí đo độ nhám Kết đo: Vị trí Ra (µm) Số 0.18 Số 0.21 Số 0.22 Như vậy, sau dùng máy đo để kiểm tra số vị trí bề mặt chi tiết ta thấy: - Chất lượng bề mặt chi tiết tốt - Độ nhám trung bình đạt Ra = 0,19 µm Kiểm tra độ xác sản phẩm Các nguyên nhân ảnh hưởng đến độ xác gia công máy CNC Độ xác máy: Độ xác máy trạng thái không tải gọi độ xác hình học Tuỳ theo độ xác máy CNC người ta chia chúng loại: - Máy có độ xác bình thường - Máy có độ xác tương đối cao - Máy có độ xác cao - Máy có độ xác cao Nếu so sánh độ xác gia công máy đó, ta có tỷ lệ sau: giả sử dung sai loại máy thứ dung sai gia công máy loại thứ 0,6; máy loại thứ ba 0,4 máy loại thứ tư 0,25 Khi kiểm tra độ xác máy người ta xác định: - Độ xác hình học vị trí tương quan bề mặt để định vị chi tiết gia công dụng cụ cắt - Độ xác chuyển động cấu chấp hành máy cấu dẫn hướng - Độ xác vị trí trục quay độ xác dịch chuyển cấu chấp hành mang chi tiết dụng cụ cắt - Độ xác độ nhám bề mặt gia công Ngoài ra, độ xác máy CNC đặc trưng yếu tố như: độ xác định vị vị trí đường thẳng cấu chấp hành thay đổi hướng chuyển động; độ xác chuyển vị trí ban đầu cấu chấp hành; khả dịch chuyển ổn định cấu chấp hành đến điểm xác định; độ xác nội suy đường cong vị trí ổn định dao sau thực chạy dao tự động Độ xác hệ thống điều khiển: - Sai số nội suy chế độ nội suy: Sai số nội suy có ảnh hưởng đáng kể đến sai số gia công Đối với nội suy sai số hình học (sai số quỹ đạo thực so với quỹ đạo định) phụ thuộc vào góc nghiêng quỹ đạo so với trục toạ độ không vượt giá trị xung Δ = 0,1mm, ảnh hưởng lớn đến sai số gia công Đối với máy CNC hệ giá trị Δ khoảng 0,001 ÷ 0,002mm, không ảnh hưởng nhiều đến sai số gia công, nhiên ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt Một loại sai số khác không phụ thuộc vào nội suy lại xuất chế độ nội suy Nguyên nhân sai số sai số chu kỳ truyền động cấu chạy dao Cụ thể, sai số xuất nguyên nhân: dao động đọc sai số bước trục vít me; sai số tích luỹ bánh đatric phản hồi; độ không đồng tâm trục hệ: động chạy dao – hộp giảm tốc – trục vít me-đatric Khi gia công theo toạ độ sai số thể độ không đồng cấu chạy dao (lượng chạy dao thay đổi chút ít) chúng không ảnh hưởng đến sai số gia công độ nhám bề mặt Tuy nhiên, gia công theo nhiều toạ độ lúc (chế độ nội suy theo nhiều trục) chuyển động không theo trục ảnh hưởng đến sai số gia công độ nhám bề mặt - Sai số phương pháp xấp xỉ: Khi ứng dụng nội suy đường thẳng để gia công chi tiết theo coutour phải dùng phương pháp xấp xỉ để xác định toạ độ điểm gây sai số gia công Để giảm sai số gia công phải giảm bước xấp xỉ, nghĩa giảm Δφ Sai số gá đặt phôi: Như biết giáo trình “công nghệ chế tạo máy” không tính đến sai số đồ gá sai số gá đặt … xác định tổng sai số chuẩn … sai số kẹp chặt Đối với chi tiết dạng hộp để đạt độ xác cao nhất, theo khái niệm công nghệ truyền thống chuẩn đo lường chuẩn định vị phải trùng Như vậy, để đạt kích thước nguyên công thứ (hay bước thứ nhất) ta phải gia công mặt chuẩn (cũng mặt chuẩn đo lường) Tuy nhiên máy CNC đạt độ xác cao lần gá ta gia công tất mặt chuẩn đo lường tất mặt phẳng khác có kích thước xác định từ mặt chuẩn đo lường Như vậy, với trường hợp gia công lần gá dùng mặt phẳng phụ để làm chuẩn định vị, chí bề mặt không gia công (hoặc chưa gia công) Điều có ý nghĩa quan trọng gia công chi tiết trung tâm gia công Nếu biến dạng tất chi tiết loạt xác định xác kích thước điều chỉnh máy có lệnh bù hiệu chỉnh dao Tuy nhiên, vật liệu chi tiết không đồng lực kẹp không ổn định sinh sai số kẹp chặt Sai số điều chỉnh dao: Các thiết bị đo lường đại có độ xác cao (thang chia độ đạt tới 0,001mm) độ phóng đại hình chiếu tới 30 lần Tuy nhiên, độ xác thiết bị đo lường cao điều chỉnh dao có sai số Sai số sinh do: sai số dụng cụ đo (δ1…δ8) sai số kẹp chặt dao máy điều chỉnh để đạt kích thước (δ 0…δ8) Sai số điều chỉnh máy: Sai số điều chỉnh máy xác định tổng hợp điều chỉnh dao, điều chỉnh cấu máy đồ gá có tính đến yếu tố xuất trình gia công để đạt kích thước với dung sai yêu cầu Vị trí tương quan hệ thống công nghệ (máy-dao-đồ gá-chi tiết) gọi “kích thước điều chỉnh” Sai số điều chỉnh máy δ… hiệu giá trị giới hạn “kích thước điều chỉnh” phụ thuộc vào: sai số điều chỉnh dao δ…; sai số vị trí điểm chương trình δ…; sai số chi tiết cắt thử δ… độ lệch tâm phân bố chi tiết cắt thử so với tâm phân bố lúc điều chỉnh δ… Độ xác điều chỉnh máy tăng số chi tiết cắt thử tăng Tuy nhiên, gia công loạt nhỏ chi tiết số chi tiết cắt thử cho phép 1, để đạt yêu cầu phải xác định xác vị trí điểm chương trình sử dụng sai số hiệu chỉnh dao thích hợp Sai số chế tạo dao: Khi tiện, bề mặt gia công tạo hình điểm khác nằm phần cung tròn đỉnh dao: r-bán kính cung tròn, mặt trụ tạo hình điểm A; mặt đầu tạo hình điểm B Các yếu tố luôn tính đến lập trình gia công mặt côn mặt cong Khi gia công mặt côn cần đưa vào chương trình giá trị hiệu chỉnh a theo trục Z Nếu bán kính đỉnh dao thực tế khác bán kính đỉnh dao lập trình xuất sai số gia công chi tiết Độ mòn dao: Độ mòn dao có ảnh hưởng lớn đến sai số gia công đặc biệt chế tạo chi tiết từ vật liệu chịu lửa vật liệu có độ bền cao Chỉ tiêu mòn kích thước h d diện tích mòn theo mặt sau, độ mòn kích thước h p giá trị mà chiều dài dao giảm xuống sau thời gian làm việc Như vậy, dao bị ngắn đường kính tăng lên Độ mòn dao sai số hệ thống thay đổi Ta thấy lần điều chỉnh dao thứ trường phân bố kích thước 6σ lệch khoảng so với giới hạn dung sai δ Sau thời gian T1 trường phân bố kích thước không thay đổi tâm phân bố xê dịch giá trị ΔC0: ΔC0 = ΔC1 = D1 – D0 (do độ mòn dao gây ra) Sau khoảng thời gian T1 tâm phân bố lại xê dịch giá trị ΔC Sai số hệ thống tổng cộng là: ΔC2 = 2ΔC1 Để cho kích thước gia công không vượt phạm vi dung sai sau thời gian người ta phải điều chỉnh lại dao (gọi vi chỉnh) Nhìn chung, sai số hệ thống thay đổi xác định theo công thức: ΔC = tgα.T (tgα cường độ mòn kích thước dao) Vi chỉnh thực tay tự động Khi vi chỉnh tay cho máy CNC công nhân sau khoảng thời gian định (hoặc sau số chi tiết gia công) phải thực khai báo hiệu chỉnh dao Đối với vi chỉnh tự động hiệu chỉnh dao khai báo chương trình lập sẵn Độ cứng vững hệ thống công nghệ: Như biết, theo giáo trình “Công nghệ chế tạo máy” hệ thống công nghệ bao gồm: máy-dao-đồ gá-chi tiết gia công Trong trình gia công hệ thống biến dạng đàn hồi tác dụng lực cắt Ngoài ra, lực cắt gây biến dạng tiếp xúc chi tiết hệ thống công nghệ Biến dạng đàn hồi biến dạng tiếp xúc có ảnh hưởng lớn đến sai số gia công Sai số gia công giảm dần qua nguyên công tỉ lệ sai số sau trước gia công gọi hệ số xác hoá K: K = Δb/Δa Ở đây: - Δa sai số trước gia công; - Δb sai số sau gia công Hệ số K luôn nhỏ 1, nguyên công (hay bước) cần phải giảm lượng dư chiều sâu cắt Để nâng cao độ xác gia công phải thực quy trình công nghệ qua nhiều nguyên công (hay nhiều bước), nhiên máy có độ cứng vững cao ta giảm số nguyên công (hay số bước) mà đảm bảo độ xác yêu cầu Các máy CNC có độ cứng vững cao máy vạn thông thường khoảng 40 – 50%, điều kiện gia công độ xác đạt máy CNC cao Sai số tổng cộng chi tiết gia công máy CNC: Sai số gia công máy CNC chia ba nhóm sau đây: sai số kích thước (Δa): sai số hình dạng (Δb) sai số hệ thống tích luỹ (Δc) Sai số tổng cộng xác định theo công thức: Δ = Δa2 + Δb2 + Δc2 Lần lượt xét sai số trên: Δa1 – sai số kích thước sinh sai số hệ thống điều khiển Δa2 – sai số kích thước sinh sai số tái tạo chương trình Δa3 – sai số kích thước sinh sai số định vị vị trí Δa4 – sai số kích thước sinh sai số cấu chạy dao Δa5 – sai số kích thước sinh sai số cấu truyền động máy Δa6 – sai số kích thước sinh sai số chuẩn bị chương trình Δa7 – sai số kích thước sinh sai số nội suy Δa8 – sai số kích thước sinh sai số lập trình Δa9 – sai số kích thước sinh sai số điều chỉnh máy 10 Δa10 – sai số kích thước sinh sai số kiểm tra điều chỉnh máy 11 Δa11 – sai số kích thước sinh sai số kẹp chặt đầu gá dao quay đầu rơvônve 12 Δa12 – sai số kích thước sinh sai số gá đặt cấu điều chỉnh dao 13 Δa13 – sai số kích thước sinh sai số điều chỉnh dao sơ (trong cấu điều chỉnh dao) 14 Δa14 – sai số kích thước sinh sai số gá đặt phôi 15 Δa15 – sai số kích thước sinh sai số đồ gá 16 Δa16 – sai số kích thước sinh sai số kẹp chặt phôi 17 Δa17 – sai số kích thước sinh sai số định vị phôi 18 Δb1 – sai số hình dáng sinh sai số hình học chi tiết máy 19 Δb2 – sai số hình dáng sinh sai số hình học cấu lắp ráp máy 20 Δb3 – sai số hình dáng sinh sai số hình học dao 21 Δb4 – sai số hình dáng sinh biến dạng đàn hồi hệ thống công nghệ 22 Δb5 – sai số hình dáng sinh biến dạng đàn hồi máy 23 Δb6 – sai số hình dáng sinh biến dạng đàn hồi dao 24 Δb7 – sai số hình dáng sinh biến dạng đàn hồi đồ gá 25 Δb8 – sai số hình dáng sinh mòn dao 26 Δb9 – sai số hình dáng sinh biến dạng nhiệt đồ gá 27 Δb10 – sai số hình dáng sinh biến dạng nhiệt máy 28 Δb11 – sai số hình dáng sinh biến dạng nhiệt dao 29 Δb12 – sai số hình dáng sinh biến dạng nhiệt chi tiết gia công 30 Δc1 – sai số hệ thống tích luỹ sinh mòn dao 31 Δc2 – sai số hệ thống tích luỹ sinh biến dạng đồ gá 32 Δc3 – sai số hệ thống tích luỹ sinh biến dạng nhiệt máy 33 Δc4 – sai số hệ thống tích luỹ sinh biến dạng nhiệt dao KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Công nghệ CAD/CAM/CNC bước nhảy vọt ngành công nghiệp khí, mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật to lớn, giúp giảm thiểu sức lao động Nhưng để đạt hiệu lại đòi hỏi trình độ sản xuất cao kỹ sư công nhân đứng máy Tuy công nghệ có bước phát triển mạnh mẽ nước có công nghiệp phát triển, nước ta việc ứng dụng phần mềm CAD/CAM nhiều bất cập điều kiện thiết bị người Đứng trước nhu cầu vậy, thực đề tài: “ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CAD/CAM- CNC vào việc thiết kế gia công bánh trụ” Các kết nghiên cứu luận văn đáp ứng tốt mục tiêu, yêu cầu, nhiệm vụ nghiên cứu đặt ra: - Lựa chọn công cụ CAD/CAM hợp lý để trợ giúp thiết kế, lập trình gia công - Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm Mastercam nhằm xây dựng vẽ 2D, làm chương trình NC để gia công máy CNC - Qua trình thiết kế, gia công sản phẩm bánh , với trợ giúp phần mềm CAD/CAM, việc khai thác công cụ đại Master cam tiến bước quan trọng - Các nội dung thực luận văn đảm bảo tính khoa học, tính thực tiễn Kiến nghị: - Trên sở kết đạt luận văn, tiếp tục nghiên cứu ứng dụng khác Mastercam - Phát triển tiếp kết nghiên cứu đạt luận văn để thiết kế, chế tạo chi tiết phức tạp công cụ CAD/CAM/ máy CNC LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Trung tâm Đào tạo sau Đại Học- Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, tạo điều kiện tốt giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn - TS Trương Hoành Sơn tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình thực đề tài Thầy truyền tải cho em thấy yếu tố cần thiết hoạt động nghiên cứu Thầy tham gia thảo luận đề xuất giải pháp cho vấn đề liên quan Đồng thời, thầy cung cấp cho em nhiều tư liệu chuyên môn quan trọng để tìm hiểu sâu toàn diện đề tài giao Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 30 tháng năm 2014 Nguyễn Dũng Thạch TÀI LIỆU THAM KHẢO Zeid Ibrahim (1991), CAD/CAM Theory and Practice, Department of Mechanical Engineering Northeastern University, Singapore Trần Văn Địch, Trần Xuân Việt, Nguyễn Trọng Doanh, Lưu Văn Nhang (2001), Tự động hóa trình sản xuất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tạ Duy Liêm (2005), Kỹ thuật điều khiển điều chỉnh lập trình khai thác máy công cụ CNC, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Mitutoyo, SJ-201P Surface roughness tester, Mitutoyo Comrporation Tài liệu hướng dẫn sử dụng máy CNC NEX 110 Tài liệu hướng dẫn sử dụng máy cắt dây A500 [...]... DỰNG VÀ LÀM CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG RĂNG BÁNH RĂNG TRỤ Từ những đặc điểm nêu trên, cùng với quá trình nghiên cứu khảo sát các sản phẩm mang tính đặc thù, bao hàm yếu tố kỹ thuật, công nghệ cao trong khâu thiết kế, công nghệ và sản xuất, đặc biệt là việc ứng dụng các phầm mềm chuyên dùng, công nghệ CAD/CAM /CNC, kết hợp với tiêu chí đặt ra của đề tài tôi đã lựa chọn ra được một sản phẩm đó là chi tiết bánh. .. nhiều tổng thời gian thực hiện qui trình thiết kế và gia công tạo hình Ý TƯỞNG VẼ VÀ TẠO BẢN VẼ BẢN VẼ KỸ THUẬT Hiệu chỉnh MẪU SẢN PHẨM Lấy mẫu, số hoá MÔ HÌNH HOÁ HÌNH HỌC MÔ HÌNH HÌNH HỌC SỐ (CGM) TẠO CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG (CAM) GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC Hình 2.2 Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM /CNC Nhược điểm của công nghệ này đó chính là giá thành đắt và cần phải có người... 1.2 Liên kết dữ liệu giữa CAD và CAM Nhờ có sự kết nối này mà những thay đổi của bản thiết kế nhanh chóng được cập nhật vào trong cơ sở dữ liệu và truyền tới quá trình gia công và ngược lại người thiết kế cũng dễ dàng nhận được các thông tin phản hồi từ quá trình gia công Do có mối liên hệ chặt chẽ giữa việc tạo lập bản vẽ thiết kế và lập chương trình gia công CNC, CAD và CAM thường đi kèm với nhau... chương trình gia công chi tiết bánh răng Các bước dựng chi tiết bánh răng - Khởi động chương trình Mastercam X7 từ shotscut trên desktop vào mục Settings Run user Application Gear.dll để vào trình thiết kế bánh răng - Nhập các thông của bánh răng vào trong đó có số răng ( Number of teeth) và đường kính ăn khớp ( Pich diameter) , các thông số khác phần mềm sẽ tự động tính toán ra bánh răng -Ở đây ta... (Computational Geometric Model - CGM) và gia công điều khiển số Mặt khác khả năng kiểm tra kích thước trực tiếp và khả năng lựa chọn chế độ gia công thích hợp (gia công thô, bán tinh và tinh) Theo công nghệ CAD/CAM phần lớn các khó khăn của quá trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống được khắc phục vì rằng: - Bề mặt gia công đạt được chính xác và tinh xảo hơn - Khả năng nhầm lẫn... năng lực của con người để phát minh các ý tưởng và những sản phẩm mới Việc sử dụng các hệ thống CAD/CAM đã làm thay đổi một cách căn bản quy trình thiết kế, gia công Hệ thống CAD/CAM với mô đun CAD sẽ cung cấp một công cụ để thiết kế mô hình hình học, phân tích và tối ưu hóa nó Việc kết nối của thiết kế và gia công thông qua một cơ sở dữ liệu dùng chung CAD Cơ sở dữ liệu CAM Hình 1.2 Liên kết dữ liệu... phương pháp chép hình sử dụng mẫu hoặc dưỡng Do vậy qui trình thiết kế và gia công bao gồm có 4 giai đoạn phân biệt: - Tạo mẫu sản phẩm - Lập bản vẽ kỹ thuật - Tạo mẫu chép hình - Gia công chép hình Ý TƯỞNG Hiệu chỉnh VẼ VÀ THIẾT KẾ MẪU SẢN PHẨM Lấy mẫu BẢN VẼ KỸ THUẬT TẠO MẪU CHÉP HÌNH MẪU CHÉP HÌNH GIA CÔNG CHÉP HÌNH Hình 2.1 Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống Ta thấy... quả chính xác và nhất quán Nhờ khả năng tương tác người - máy, các hệ CAD còn có khả năng đặt câu hỏi xem dữ liệu đưa vào có mắc lỗi không Đương nhiên các khả năng kiểm tra việc vào dữ liệu loại này tuỳ thuộc vào ý định của các nhà thiết kế hệ CAD muốn đặt câu hỏi cho dữ liệu đầu vào nào và hỏi cái gì để người thiết kế tự kiểm tra lại xem mình vào đã đúng chưa e, Các phép tính thiết kế có độ chính... hình học lưu trữ trong bộ nhớ máy vi tính và ánh xạ trên màn hình dưới dạng mô hình khung lưới - Gia công chép hình được thay thế bằng gia công điều khiển số (CAM) Về công nghệ, khác biệt cơ bản giữa gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống và công nghệ CAD/CAM là thay thế tạo hình theo mẫu bằng mô hình hoá hình học Kết quả là mẫu chép hình và công nghệ gia công chép hình được thay thế bằng mô hình... phẩm đó là chi tiết bánh răng trụ răng thẳng Một sản phẩm điển hình trong lĩnh vực cơ khí với các yêu cầu cao về chất lượng cũng như khối lượng hàng năm cung cấp cho thị trường 1 2 3 Hình 3.1 Một số loại bánh răng 1 – Bánh răng chữ V; 2 – Bánh răng thẳng; 3 – Bánh răng nghiêng Giới thiệu tổng quan về sản phẩm nghiên cứu Hình 3.2 Bản vẽ chi tiết - Bánh răng trụ dùng làm bánh răng lồng không trong cơ