Luận văn thạc sĩ: Xây dựng bài thí nghiệm trên trung tâm gia công CNC

Luận văn thạc sĩ trình bày chi tiết cách xây dựng bài thí nghiệm gia công CNC, một tài liệu tham khảo giá trị cho công tác đào tạo đại học ngành cơ khí.

• Tác giả: Nguyễn Hồng Phong
• Người hướng dẫn: GS. Trần Văn Địch
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Khí
• Đề tài: Xây Dựng Bài Thí Nghiệm Trên Trung Tâm Gia Công CNC Phục Vụ Công Tác Đào Tạo Đại Học
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ CNC trong đào tạo đại học

Công nghệ CNC (Computer Numerical Control) đã trở thành nền tảng thiết yếu trong giáo dục kỹ thuật hiện đại. Bài thí nghiệm gia công CNC phục vụ đào tạo đại học nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức thực tiễn về máy công cụ điều khiển số. Hệ thống CNC cho phép điều khiển chuyển động của các trục máy với độ chính xác cao, đáp ứng yêu cầu gia công chi tiết phức tạp. Thông qua các bài thí nghiệm thực hành, sinh viên kỹ thuật cơ khí có cơ hội làm quen với quy trình lập trình, vận hành máy và kiểm tra chất lượng sản phẩm. Đây là bước chuẩn bị quan trọng để học sinh tiếp cận công nghiệp thực tế và nâng cao kỹ năng gia công hiện đại.

1.1. Khái niệm về máy phay CNC

Máy phay CNC là công cụ gia công tự động được điều khiển bởi chương trình máy tính. Máy có khả năng thực hiện các chuyển động phức tạp trên ba trục tọa độ (X, Y, Z). Hệ thống điều khiển số cho phép lập trình các đường đi cụ thể để gia công các bề mặt phẳng, cong và các chi tiết phức tạp với độ chính xác tới cấp micromet.

1.2. Vai trò của CNC trong giáo dục kỹ thuật

Bài thí nghiệm gia công CNC giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lý hoạt động của máy công cụ hiện đại. Qua thực hành, học sinh nắm vững lập trình NC/CNC, vận hành máy an toàn và kiểm tra sản phẩm. Đây là cơ sở để phát triển kỹ năng chuyên môn trong lĩnh vực cơ khí chính x密.

II. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động máy phay CNC DMU 60T

Máy phay CNC DMU 60T là thiết bị tiên tiến được sử dụng phổ biến trong các trung tâm đào tạo và công nghệ cao. Cấu trúc máy bao gồm trục chính, các trục chuyển động (X, Y, Z) và hệ thống điều khiển. Động cơ chính cung cấp năng lượng cắt với tốc độ vòng quay cao, trong khi các động cơ bước tiến điều khiển chuyển động của các trục. Hệ thống TNC 426 xử lý các lệnh từ chương trình, điều khiển chuyển động chính xác. Nguyên lý hoạt động dựa trên việc chuyển đổi các lệnh lập trình thành tín hiệu điều khiển gửi đến các motor. Máy có khả năng thực hiện gia công 3D, tạo hình dáng phức tạp với độ chính xác cao và năng suất vượt trội.

2.1. Các bộ phận chính và chức năng

Máy phay CNC gồm đầu cắt (spindle) với động cơ chính, bàn gia công (table) để gắn chi tiết, các trục chuyển động điều khiển vị trí dụng cụ. Hệ thống đo đạc tự động xác định vị trí chính xác các trục. Tủ điều khiển chứa bo mạch CNC xử lý chương trình, cảm biến giám sát quá trình gia công.

2.2. Hệ thống điều khiển CNC TNC 426

TNC 426 là hệ thống điều khiển CNC tiên tiến với màn hình cảm ứng và bàn phím chuyên dụng. Hệ thống cho phép lập trình offline, chạy thử chương trình và vận hành tự động. Tay quay điện tử HR 410 hỗ trợ vận hành thủ công và điều chỉnh vi.

III. Phương pháp lập trình gia công trên máy CNC

Lập trình CNC là kỹ năng then chốt trong bài thí nghiệm gia công hiện đại. Quá trình lập trình bao gồm các bước: phân tích bản vẽ, xác định đường gia công, lựa chọn dụng cụ cắt và viết chương trình. Ngôn ngữ G-code/M-code là tiêu chuẩn để điều khiển máy công cụ CNC. Hệ thống TNC 426 hỗ trợ lập trình Contour tự do (FK) cho các hình dáng phức tạp. Các chu trình chuẩn như khoan sâu, khoan 200, vát góc (CHF), bo cung (RND) giúp tiết kiệm thời gian lập trình. Lập trình tham số Q cho phép viết chương trình linh hoạt, tối ưu hóa quá trình gia công và đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định.

3.1. Các phương pháp lập trình cơ bản

Lập trình contour thủ công yêu cầu kỹ thuật viên nhập từng lệnh chuyển động. Lập trình tự động (CAM) chuyển đổi dữ liệu CAD thành mã G-code. Chu trình chuẩn là thói quen lập trình giúp tăng hiệu suất, bao gồm khoan sâu 200, khoan 201, khoan 202, phay rãnh 3.

3.2. Tối ưu hóa chương trình gia công

Chọn dụng cụ cắt phù hợp là yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và tuổi thọ dụng cụ. Tốc độ cắt, tốc độ quay trục cần tối ưu theo loại vật liệu. Đường đi dụng cụ phải tối giản để giảm thời gian gia công. Kiểm tra mã lệnh trước khi chạy máy để tránh sai sót.

IV. Ứng dụng thực tế bài thí nghiệm CNC trong đào tạo kỹ sư

Bài thí nghiệm gia công CNC không chỉ là hoạt động học tập mà còn chuẩn bị công việc cho sinh viên. Trong trung tâm đào tạo công nghệ cao, sinh viên được thao tác trực tiếp trên máy phay CNC DMU 60T thực tế. Quy trình thí nghiệm bao gồm: khởi động máy, nạp chương trình, chạy thử, kiểm tra chi tiết theo bản vẽ kỹ thuật. Sinh viên học cách sử dụng tay quay điện tử để vận hành thủ công, điều chỉnh vị trí chi tiết và theo dõi quá trình gia công. Trung tâm thực hành cung cấp môi trường làm việc chuyên nghiệp, giúp sinh viên nắm vững kỹ năng thực tế và tự tin khi vào làm việc ở các nhà máy, xí nghiệp hiện đại.

4.1. Quy trình thí nghiệm từng bước

Bước 1: Phân tích bản vẽ, xác định yêu cầu gia công. Bước 2: Chọn dụng cụ cắt phù hợp với vật liệu. Bước 3: Lập trình hoặc nạp chương trình CNC. Bước 4: Gắn chi tiết lên bàn gia công. Bước 5: Chạy thử chương trình. Bước 6: Kiểm tra sản phẩm theo tiêu chuẩn chất lượng.

4.2. Kỹ năng và năng lực đạt được

Sinh viên hiểu rõ nguyên lý máy công cụ CNC, lập trình được chương trình gia công, vận hành máy an toàn và hiệu quả. Kỹ năng kiểm tra chất lượng giúp đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn. Tư duy kỹ thuật được phát triển qua giải quyết vấn đề thực tế trong quá trình gia công.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TÔNG QUAN VB CONG NGHE CNC. GIỚI THIEU CHUNG. MÁY CÔNG CỤ DIỀU KHIỂN SỐ. Các hệ thông đữ liệu cần nạp cho máy công cụ điều khiển số.

Chuyển động của các trục và khái mệm vẻ hệ tọa độ 1. Chuyển động các trục 1. KHAI QUAT VE HE THONG ĐIÊU KHIỂN 8Ö ƠNG. Khải niệm về hệ hông đ điển khiển số, 1.

Các dạng điều khién 36. Hệ điều khiển CNC. Phân biệt hệ điều khiển NC và CNC. Dặc trung cơ bản của hệ điều khién CNC.

Một số hệ điền hành. CÁC CHỈ TIỂU GIÁ CONG CUA MAY CNC. Thông số hình học - 2 1. Thông sô gia công 22 1-43.

Độ chỉnh xác của máy CNC. Liướng phát triển của máy CNC trén thể giới và Việt Nam. + Chương 2: NGHIÊN CỨU KHẢ NẴNG CONG NGHE CUA MAY PHAY CNC- DMU 69T VÀ PHUƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CONG. KHẢO SÁT CAC: THONG SÓ KỸ THUẬT CƠ BẢN TA, MAY PHAY CNC DMU 60T.

Truyền động chính. Động cơ chính. Dộng cơ bước tiến sen 2. Hướng chuyển động của các trục .29 Dụng cụ cắt chuyển đảng bên phải contour 56 Llinh3.30 Liiệu chỉnh bán kinh góc ngoài „57 Hình 2.31 Hiệu chỉnh bản kính góc trong, Hình 2.32 Chức năng về đường chuyển động, Hình 2.33 Chuyển động song song, với trục may.34 Chuyên động Irong mặt phẳng chính.35 Chuyển động theo ba kích thước.36 Nhập quả ba tọa độ.37 Chuyển động tròn.38 Chiéu quay cho chuyén déng tron 61 Llinh 2.39 Chuyén động thẳng.40 Vát góc giữa hai đoạn thẳng, 63 Hình 2.41 Tọa độ tảm cung.42 Đường tròn quay quanh âm cũng tin.

TH nekeeoeeoso 63 Hình 2.43 Cung tròn CR với bán kinh cung.44 Cung tròn nổi liễn tiếp Luyên.45 Ro cung RND.46 Giốc tọa độ cực - 66 Linh 2.47 Nội suy đường xoắn ắc.48 Lập trinh contour ty do.49 Chu trình khoan sầu 74 Hình 2.50 Chu trinh khoan 200. cà cóc "" FS Hình 2.51 Chu trình đoa 201. nen eheeeeeeeeeoeooe TẾ Hình 2.52 Chu trình khoét 202. HH ense ke T7 Hình 2.53 Chu trình Taro ren.54 Chu trình phay hỗ vuông 4.55 Chu trinh phay hỗ vuông 212.56 Chu trình phay ngống 213 Hình 2.57 Chu trình phay hỗ tròn 5.58 Chu trình phay rãnh 3.59 Chu trình phay rãnh cong 211 84 Linh 2.60 Chu trình khoan kiêu vòng tròn 220 1iinh 3.61 Chu trình khoan kiêu thẳng hàng 221 Hình 2.62 Chương trình con.63 Lập lại chương trình.64 Dịch chuyển điểm 0 Hình 2.66 Chu trình xoay.67 Hệ số tỷ lệ.1 Bản vẽ chỉ tiết.2 Khai bảo phối Hình 3.3 Phay biên đạng Conlour ngoài Tinh 3.4 Phay bién dang Contour trong Hinh 3.5 Phay hóc tròn ®36 Hình 3.6 Phay hỗ chữ nhật 21x33.7 Phay rãnh 30x8 Hình3.9 Sản phẩm sau khi gia công.10 Khoan lễ Hình 3.

II Bo cưng - Vái cạnh Tinh 3.12 Ban vé NC Linh 3.13 Chuyén ang tron.14 Lũinh lụe giác Hình 3,15 Tọa độ cực 110 Hình 3.16 Lan hoa 112 Hình 3.20 Chương trình con.21 Phối hợp các chu trình.22 Xoay gốc tọa độ. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình I.] Ki hiệu các trục toa độ trên mảy CNC.2 Các trục toa độ trên máy CNC 19 Hình 2.1 May phay CNC DMU 60T. ảnh nh Ho co27 Hình 2.2 Dỏ thị - tốc độ mô men quay. TH HH ghi "“-- Hình 2.3 Dê thí mô men quay ở trục chỉnh.4 Hướng chuyển động các trục của máy phay CNC.5 Các bộ phận của máy DMU 60T.6 Các phân từ điều khiên 32 Hinh 2.7 Bang diéu khién TNC 426.8 Bang van hanh may 33 Tlinh 2.9 Bang van hanh may bê xung 34 1lình 2.10 Tay quay điện.11 Màn hình của TNC 426.12 Bàn phim ee? Hình 2.13 Màn hình ở chế độ vận hành bằng tay.14 Màn hình ở chế độ lập trình và sửa đổi chương trình.15 Mản hình ở chế độ chạy thử chương trinh.16 Mản hình ở chế độ chạy chương trinh.

I8 IIệ thông đo đao tụ đông.19 Tay quay điện tử.20 Khai bao phối.21 Dữ hiện dựng cụ cất.22 Do chiều dài dụng cụ cất. "— tects tet eS] Tlinh 2.23 Gid tri A cho chién dai va ban kinh dao.24 Bang thay đổi dữ liệu đụng en cắt 33 Lĩnh 225 [hiệu chỉnh dụng cụ cắt 54 Hình 2.26 Hiệu chỉnh bản kính dung cụ cắt 55 Hình 2.27 Không hiệu chính bán kính dụng cụ cất. ees SS Hinh 2.28 Dụng cụ cắt chuyển động bên trái contour. Lập trìnhtu do đối với cung tròn.

Các chu trình gia công phay trung Heidenhain TNC 4 2 2461 Phá quát vẻ chu trình. Các chu trình khoan 2. Các chủ trình cho. phay hỗ, phay ngông va pha 2.4, Các chủ trình cho.

gia công các kiểu hảng lỗ.5, Chương trình con và việc lập lại một bộ phận chương trình 3. Dịch chuyển điểm 0- DATUM SHIFT (Cycle 7).7, Chu trình đổi xứng - MIRROR IMAGE (Cycle 8).8, Chu trinh xoay- ROTATION (Cycle 10) 3. Hệ số ty 18 - SCALING FACTOR (Cycle 11) Chương 3: LẬP TRINII GIA CONG CII TIET TREN MAY PIIAY CNC - DMU 60T VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN IIEIDIERNHATN TNC 426 PT 3. Xác định chuẩn kỹ năng đối với sình viên đại học về kỹ năng thite hanh CNC: tại trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên 3.2 Các bai tập lắp trình gia công trên máy CNC-DMU.1, Lap tình gia công chỉ tiết điển hình.

Bản về chỉ tiết.2, Khai bảo phối. Trình tự các bước gia công 3.4, Mô phỏng các bước gia công 3213 Chương trình NC. Liệ thẳng cáo bải thực hành thí nghiệm lập trình. Dịch chuyển đường của bao Contour trong hg tọa đỏ Dễ cáo 3.

Dịch chuyên của đường bao Contour trong hệ tọa đô cục. Lap trình Contour lự do. Các chu trình gia công và chu trình cam. KET LUAN VA KIRN NGHỊ - TÓM TẮT LUẬN VĂN.

CÁC TỦ KHÓA TÀI LIỆU THAM KHẢO 2. Lập trìnhtu do đối với cung tròn. Các chu trình gia công phay trung Heidenhain TNC 4 2 2461 Phá quát vẻ chu trình. Các chu trình khoan 2.

Các chủ trình cho. phay hỗ, phay ngông va pha 2.4, Các chủ trình cho. gia công các kiểu hảng lỗ.5, Chương trình con và việc lập lại một bộ phận chương trình 3. Dịch chuyển điểm 0- DATUM SHIFT (Cycle 7).7, Chu trình đổi xứng - MIRROR IMAGE (Cycle 8).8, Chu trinh xoay- ROTATION (Cycle 10) 3.

Hệ số ty 18 - SCALING FACTOR (Cycle 11) Chương 3: LẬP TRINII GIA CONG CII TIET TREN MAY PIIAY CNC - DMU 60T VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN IIEIDIERNHATN TNC 426 PT 3. Xác định chuẩn kỹ năng đối với sình viên đại học về kỹ năng thite hanh CNC: tại trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên 3.2 Các bai tập lắp trình gia công trên máy CNC-DMU.1, Lap tình gia công chỉ tiết điển hình. Bản về chỉ tiết.2, Khai bảo phối. Trình tự các bước gia công 3.4, Mô phỏng các bước gia công 3213 Chương trình NC.

Liệ thẳng cáo bải thực hành thí nghiệm lập trình. Dịch chuyển đường của bao Contour trong hg tọa đỏ Dễ cáo 3. Dịch chuyên của đường bao Contour trong hệ tọa đô cục. Lap trình Contour lự do.

Các chu trình gia công và chu trình cam. KET LUAN VA KIRN NGHỊ - TÓM TẮT LUẬN VĂN. CÁC TỦ KHÓA TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình I.] Ki hiệu các trục toa độ trên mảy CNC.2 Các trục toa độ trên máy CNC 19 Hình 2.1 May phay CNC DMU 60T. ảnh nh Ho co27 Hình 2.2 Dỏ thị - tốc độ mô men quay.

TH HH ghi "“-- Hình 2.3 Dê thí mô men quay ở trục chỉnh.4 Hướng chuyển động các trục của máy phay CNC.5 Các bộ phận của máy DMU 60T.6 Các phân từ điều khiên 32 Hinh 2.7 Bang diéu khién TNC 426.8 Bang van hanh may 33 Tlinh 2.9 Bang van hanh may bê xung 34 1lình 2.10 Tay quay điện.11 Màn hình của TNC 426.12 Bàn phim ee? Hình 2.13 Màn hình ở chế độ vận hành bằng tay.14 Màn hình ở chế độ lập trình và sửa đổi chương trình.15 Mản hình ở chế độ chạy thử chương trinh.16 Mản hình ở chế độ chạy chương trinh. I8 IIệ thông đo đao tụ đông.19 Tay quay điện tử.20 Khai bao phối.21 Dữ hiện dựng cụ cất.22 Do chiều dài dụng cụ cất. "— tects tet eS] Tlinh 2.23 Gid tri A cho chién dai va ban kinh dao.24 Bang thay đổi dữ liệu đụng en cắt 33 Lĩnh 225 [hiệu chỉnh dụng cụ cắt 54 Hình 2.26 Hiệu chỉnh bản kính dung cụ cắt 55 Hình 2.27 Không hiệu chính bán kính dụng cụ cất. ees SS Hinh 2.28 Dụng cụ cắt chuyển động bên trái contour.ðỔ CÁC KÝ TEU VA CI VIET TAT NC (Number Control} Điều khiến số CNC (Computer Numerical Control) Diễu khiển số cỏ sự trợ giúp của máy tỉnh CAD (Computer Aided Design) — Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính.

CAM (Computer Aided Manufacturing)— Sản xuất có sự trợ giúp của raáy tính LAN (Looal Area Netword) - Mạng cụe bộ WAN (Wide Area Netword) - Mạng điện rộng CW (Counter clockwise) - Chiêu quay thuận chiêu kìm đẳng hồ DNC (Direct Numerical Contral) - Hệ điều khiển DNC FMS (Flexible Manufacturing System) - Hé théng san xuat linh hoat FMS FK (Free Contour Programing) - Lap trinh Contour ty do Q Parameters - Lập trình tham số Q CHF (Chamfer) - Vat canh RND (Rounding) - Bo cung 1D, 2D, 3D - Điều khiển 1, 2, 3 chiều CC (Circle center) - Tâm cung: H MỤC CÁC BANG BIÊU TT | Bang sé Nội dang Trang 1 | 21 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC DMU-60T 30 22 Các chứo năng đường với lọn độ cục 66 1ũnh 2.29 Dụng cụ cắt chuyển đảng bên phải contour 56 Llinh3.30 Liiệu chỉnh bán kinh góc ngoài „57 Hình 2.31 Hiệu chỉnh bản kính góc trong, Hình 2.32 Chức năng về đường chuyển động, Hình 2.33 Chuyển động song song, với trục may.34 Chuyên động Irong mặt phẳng chính.35 Chuyển động theo ba kích thước.36 Nhập quả ba tọa độ.37 Chuyển động tròn.38 Chiéu quay cho chuyén déng tron 61 Llinh 2.39 Chuyén động thẳng.40 Vát góc giữa hai đoạn thẳng, 63 Hình 2.41 Tọa độ tảm cung.42 Đường tròn quay quanh âm cũng tin. TH nekeeoeeoso 63 Hình 2.43 Cung tròn CR với bán kinh cung.44 Cung tròn nổi liễn tiếp Luyên.45 Ro cung RND.46 Giốc tọa độ cực - 66 Linh 2.47 Nội suy đường xoắn ắc.48 Lập trinh contour ty do.49 Chu trình khoan sầu 74 Hình 2.50 Chu trinh khoan 200. cà cóc "" FS Hình 2.51 Chu trình đoa 201. nen eheeeeeeeeeoeooe TẾ Hình 2.52 Chu trình khoét 202.

HH ense ke T7 Hình 2.53 Chu trình Taro ren.54 Chu trình phay hỗ vuông 4.55 Chu trinh phay hỗ vuông 212.56 Chu trình phay ngống 213 Hình 2.57 Chu trình phay hỗ tròn 5.58 Chu trình phay rãnh 3.59 Chu trình phay rãnh cong 211 84 2. Liệ thắng đo hành trình. CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LY HOAT BONG CUA MAY PHAY DML 60T 1. Các bộ phân chỉnh của máy.

Các phản tử điểu khiển 3. Bảng vận hành máy. Tay quay điện tử HR 410. THAO TÁC SỬ DỰNG BANG DIEU KHI 2.1, Man hink va ban phim.

Màn hình của TNC 426 2. Các chế độ vận hàn máy.