Luận văn Thạc sĩ: Lập trình gia công bề mặt phức tạp trên máy phay CNC

Luận văn thạc sĩ về lập trình gia công bề mặt phức tạp trên máy phay CNC. Hướng dẫn chi tiết từ thiết kế SolidWorks đến lập trình MasterCam X6.

• Tác giả: Đinh Tuấn Anh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đinh Văn Chiến
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Lập Trình Gia Công Các Bề Mặt Phức Tạp Trên Máy Phay CNC
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về lập trình gia công bề mặt phức tạp trên máy phay CNC

Lập trình gia công bề mặt phức tạp trên máy phay CNC là một trong những công nghệ hiện đại nhất trong ngành chế tạo máy. Máy phay CNC (Computerized Numerical Control) cho phép gia công các chi tiết có bề mặt phức tạp với độ chính xác cao và hiệu suất tối ưu. Công nghệ này kết hợp phần mềm điều khiển tiên tiến như hệ điều khiển Heidenhain với khả năng xử lý dữ liệu 3D, giúp các kỹ sư và nhân công lành nghề tạo ra những sản phẩm chất lượng cao. Gia công CNC không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất. Việc nắm vững kỹ năng lập trình gia công là yêu cầu cơ bản đối với những người làm việc trong lĩnh vực chế tạo cơ khí hiện đại.

1.1. Khái niệm và định nghĩa lập trình gia công CNC

Lập trình gia công CNC là quá trình tạo ra một chuỗi lệnh điều khiển máy phay thông qua mã G-Code hoặc các ngôn ngữ lập trình chuyên dụng. Các chương trình này điều hướng dụng cụ cắt theo những đường đi cụ thể để tạo ra hình dạng mong muốn trên chi tiết gia công. Hệ thống điều khiển CNC đọc và thực hiện từng lệnh, điều chỉnh tốc độ spindle, chuyển động các trục X, Y, Z với độ chính xác tính bằng micromet.

1.2. Tầm quan trọng của gia công bề mặt phức tạp trong công nghiệp

Trong ngành chế tạo máy hiện đại, việc gia công bề mặt phức tạp đóng vai trò quan trọng trong sản xuất các chi tiết như bánh răng, bộ phận tàu thuyền, và các thành phần máy bay. Máy phay CNC cho phép gia công những bề mặt có độ cong, hình học phức tạp mà các máy truyền thống không thể thực hiện được. Điều này nâng cao chất lượng sản phẩm, độ chính xác, và tính cạnh tranh trên thị trường.

II. Quy trình lập trình trên máy phay CNC DMU 60T

Máy phay CNC DMU 60T với hệ điều khiển Heidenhain TNC 426 là một trong những máy gia công hàng đầu hiện nay. Quy trình lập trình gia công trên máy này bao gồm nhiều bước quan trọng từ thiết kế sản phẩm đến gia công thực tế. Đầu tiên, người kỹ sư phải thiết kế chi tiết bằng phần mềm Solidwork để tạo ra mô hình 3D chi tiết. Tiếp theo, sử dụng phần mềm CAM như MasterCam X6 để tạo đường cơ khí (toolpath) và sinh code CNC. Cuối cùng, chương trình được nạp vào hệ thống điều khiển của máy để gia công chi tiết thực tế. Mỗi bước yêu cầu kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm thực tế.

2.1. Thiết kế chi tiết bằng phần mềm CAD CAM

Solidwork là phần mềm CAD mạnh mẽ cho phép thiết kế bề mặt phức tạp với độ chính xác cao. Sau khi hoàn thành mô hình 3D, người dùng chuyển sang MasterCam X6 để lập kế hoạch gia công. Trong MasterCam, kỹ sư phải chọn dụng cụ cắt, định nghĩa chế độ cắt (tốc độ spindle, tốc độ tiến), và tạo đường cơ khí tối ưu để đảm bảo chất lượng gia công.

2.2. Sinh code CNC và mô phỏng gia công

Phần mềm CAM tự động sinh ra chương trình CNC từ các đường cơ khí đã tạo. Mô phỏng 3D trong môi trường MasterCam giúp kiểm chứng chương trình trước khi gia công trực tiếp trên máy, phát hiện các lỗi tiềm ẩn như va chạm dụng cụ hoặc chi tiết. Quá trình tối ưu hóa này rất quan trọng để tránh lãng phí thời gian máy và nguyên vật liệu.

III. Các chức năng lập trình và chu trình gia công trên hệ Heidenhain

Hệ điều khiển Heidenhain TNC 426 cung cấp nhiều chức năng gia công và chu trình tự động giúp lập trình CNC trở nên linh hoạt và hiệu quả. Contour là một trong những chức năng quan trọng nhất, cho phép định nghĩa đường dẫn phức tạp cho dụng cụ cắt với nhiều loại chuyển động khác nhau. Các chu trình khoan, chu trình phay rãnh, chu trình phay hổ vuông, và chu trình khoan kiểu vòng tròn là những công cụ mạnh mẽ tối ưu hóa thời gian gia công chi tiết. Ngoài ra, hệ thống còn hỗ trợ hiệu chỉnh dụng cụ, nội suy đường xoắn, và lặp lại chương trình với các biến số khác nhau.

3.1. Lập trình Contour tự do và chuyển động phức tạp

Contour tự do (Free Contour FK) cho phép lập trình đường dẫn có độ cong tùy ý, kết hợp đường thẳng, cung tròn, và đường xoắn. Chuyển động theo ba kích thước (X, Y, Z) được kiểm soát chính xác thông qua tọa độ tuyệt đối hoặc tọa độ tương đối. Chức năng vát góc giữa các đoạn thẳng và hiệu chỉnh bán kính góc (góc ngoài, góc trong) giúp tạo ra những hình dạng tinh xảo.

3.2. Các chu trình gia công tự động trên Heidenhain

Chu trình khoan 200, 201, 202 hỗ trợ khoan sâu với vuốt chip tự động. Chu trình phay rãnh 3 cho phép phay rãnh thẳng hoặc rãnh cong với tối ưu chế độ cắt. Chu trình khoan kiểu vòng tròn và khoan kiểu thắng hàng giúp gia công các lỗ theo mẫu nhanh chóng. Các chu trình này không chỉ tiết kiệm thời gian lập trình mà còn tăng độ tin cậy của quá trình gia công.

IV. Ứng dụng thực tế và kết quả gia công bề mặt phức tạp

Gia công bề mặt phức tạp trên máy phay CNC DMU 60T đã được áp dụng thành công trong nhiều ngành công nghiệp. Các chi tiết gia công có bề mặt phức tạp như bánh răng hyperboloid, các bộ phận có hình dạng tự do, và những thành phần yêu cầu độ chính xác cao đều có thể được gia công một cách chuyên nghiệp. Phần mềm MasterCam X6 giúp tối ưu đường cơ khí, giảm thời gian gia công từ 20-30% so với cách thủ công truyền thống. Những chi tiết gia công từ máy CNC hiện đại có độ chính xác đạt tới ±0.01mm, đáp ứng yêu cầu khắt khe của các ngành công nghiệp hàng không, ô tô, và điện tử. Việc hiệu chỉnh dụng cụ cắt chính xác và kiểm tra chất lượng bằng các công cụ đo đạc hiện đại đảm bảo chi tiết gia công đạt tiêu chuẩn kỹ thuật cao nhất.

4.1. Các ví dụ về chi tiết gia công phức tạp

Các chi tiết gia công điển hình bao gồm: bánh răng với bề mặt phức tạp, các bộ phận tàu thuyền có hình dạng tự do, và các thành phần máy bay yêu cầu độ chính xác cao. Sử dụng lập trình CNC với hệ Heidenhain, thời gian gia công được giảm đáng kể, từ vài giờ xuống còn vài chục phút. Chất lượng sản phẩm được nâng cao nhờ độ chính xác cao và tính nhất quán của máy CNC.

4.2. Kết quả đạt được và tiềm năng phát triển

Công nghệ gia công CNC với bề mặt phức tạp đã chứng minh hiệu quả cao trong sản xuất công nghiệp hiện đại. Độ chính xác của chi tiết gia công có thể đạt ±0.005-0.01mm, vượt xa yêu cầu của hầu hết ngành công nghiệp. Tiềm năng phát triển nằm ở sự kết hợp giữa AI, machine learning, và gia công CNC để tự động tối ưu chế độ cắt và dự báo hỏng hóc dụng cụ trước khi xảy ra.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI DINH TUAN ANH LAP TRINH GIA CONG CAC BE MAT PHUC TAP TREN MAY PHAY CNC LUẬN VĂN THAC SĨ KỸ THUẬT CONG NGHE CHE TAO MAY HÀ NỘI-— 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỌI LAP TRINH GIA CONG CAC BE MAT PHUC TAP TREN MAY PHAY CNC Chuyén nganh: CONG NGHE CHE TAO MAY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CONG NGHE CHE TAO MAY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TRAN VAN DICH HA NOI- 2013 LOT CAM BOAN Tôi xin cam đoan đây là công trinh nghiên cứu của riêng tỏi, những kết quê cỏ rong luận văn là do tôi thực biện đưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Dinh Văn Chiến — trường Dại học Mỏ Dịa Chất, và GS. Trần Văn Dich trong Dai hoc Bách Khoa Hà Nội. Ngoài tải liệu tham khảo đá được liệt kẻ, những số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày Irong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công, bổ trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày tháng năm Lge vién Dinh Tuan Anh Hình 2.21 Dữ liên dụng cụ cắt " - 53 Hình 2.22 Đo chiều dai dung cụ cắt. — U aes see ees SS Hình 2.23 Giá trị A cho chiéu dai và bán kính đao.24 Bảng thay đổi đữ liều đụng cụ cắt, Hình 2.25 Hiệu chính dụng cụ cất.26 Hiệu chính bán kính đụng cụ cắt.27 Không hiệu chỉnh bán kính dụng cụ cắt -.28 Dụng cu cat chuyến động bén trai contour.29 Dung cu eft chuyén dong bén phai contour.30 Hiệu chỉnh bán kinh góc ngoài. và cess ssc sseeer es sie tetseene nl Hình 2.31 Hiệu chính bán kính góe trong.32 Chức năng về đường chuyén dong Hình 2.33 Chuyển động song song với trục máy.34 Chuyến động trong mặt phẳng chính.35 Chuyển động theo ba kích thước.àc is co se.36 Nhập quả ba tọa độ. cà nàn nà non nen nhe sÕ4, Hinh 2.37 Chuyên động trỏn.38 Chiêu quay cho.

quyền động tròn 2 5 Hình 2.39 Chuyển động thắng - 66 Tình 2.40 Vát góc giữa hai đoạn thẳng, 67 Hình 2.41 Tọa độ tâm cung.42 Đường tròn quay quanh tâm cung trồn. cà các cào ÔỸ Hình 2.43 Cung tròn CR với bán kinh cung,.àc cà cà cóc cc~.11 Cung tròn nếi tiếp tiếp tuyên.45 Bo cung RKD.46 Gốc tọa độ cực - T0 Hình 2.47 Nội suy dường xoắn ủc, Hình 2.4E Lập tranh eontour tự do.49 Chu trình khoan sâu.50 Chu trình khoan 200 Tình 2.51 Chủ trình doa 201 - 80 DANH MUC CAC HINA VE Hinh 1.1 Hệ thông điền khiển DNC.2 Ứng dụng diễu khien thich nghi.3 Máy phay CKC trục đứng.4 Máy phay CNC trục ngang,.5 Hệ trục toa độ theo qui tic ban tay phái.6 Hệ trục tọa độ của máy gia công tràng tâm trục đứng. Tình 17 Hệ trục tọa độ cửa máy gia công trung tâm lrục ngang Hình 1.8 Điểm gốc tọa độ của máy vả không gian làm việc của máy.9 lệ thông gốc tọa độ của chỉ Hết từ G54 đến G509.10 Hệ thống gốc tọa độ của chỉ tiết Hình 2.1 Máy phay CNC DMU 60T.2 Đề tí - tốc độ mô men quay Hình 3.3 Đồ thí mô men quay ở trục chinh.4 Hướng chuyển động các trục của máy phay CNC .5 Các bộ phận của máy DMU 601L.6 Các phản tử điều khiến.7 Bảng điều khiến TNC 436 Hình 28 Bảng vận hành máy Hình 2.9 Bảng vận hành máy bỗ xung,.10 Tay quay điện.11 Mân hình của INC 426.12 Ban phim Hinh 2.13 Màn tình ở chế độ vận hành bang Lay Hình 2.14 Mân hình ở chế độ lập trình vá sửa đổi chương trình 1linh 2.15 Man hình ở chế độ chạy thứ chương trình.16 Man hình ở chế độ chạy chương trình.18 Hệ thống đo dao tr ding.19 Tay quay điện lữ Hình 3. Các Cả bộ phận chính của máy 35 be 22 ˆ Các phần tổ điều khiển 36 a 22.

Băng vận hành máy 36 by 2. Thao tác sử dụng bằng điểu khiển và văn hành máy.1, Man hinh va ban phim. Các chế dộ vận hành máy 2. Phụ tùng kèm theo.

Khởi dộng máy vả tắt máy. Phương pháp lập trinh trên máy phay CNC ID2MU60T với hệ điều khiển Heidenbain, AG 2. Giới thiệu chung về hệ điều khiển Heidenhein.Tạo vả viết một chương trình. Lập trình dụng cụ oắt 3.

Lập trình CON'TOUR. Lập trình Contour tự do - Free Contour FK. Các chu trình gia công phay trong Ileidenhain TNC126. Kết luận chương2 Chương 3 LAP TRINII GIA CONG CTIT TTIÿT TRÊN MÁY PHIAY CNC- DMU 60T VỚI HỆ ĐIỂU KHIEN HEIDENHAIN.

Sử dụng phản mẻm Solidworl: đề tạo sản phẩm có bể mặt phúc tạp. Bẵn vẽ chỉ tiết gia công: - OF 3. Thiết kế chỉ tiết trên phân mém Solidwork 2010 89 3. Trình tự gia công chỉ tiết bằng phần mềm MasterCam X6 99 3.

Chọn máy và định nghĩa phôi 99 3. Tập qui trình để gia công chủ tiết:. Chọn phương pháp cắt: 101 3. Chọn dao và chế độ cất 103 3.

Mô phông trong môi trường MasterCam. Gia công trên múy phay ƠNC 117 3. Chương trình NC của cần tiết 1 - 117 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ. te XHeHerie 123 TÀI LIÊU THAM KHẢO 124 "Hình 2.52 Chu trình khodl 202.53 Chu trình Taro ren.

co cành nhe ve neo BZ Hinh 2.54 Chu trinh phay hd vung 4.0 cece cee eeecessor eects cere 88 Hình 2.55 Chu trình phay hỏ vuông 212 #4 Hình 2.56 Chu trình phay ngõng 213.57 Chu tinh phay hé tron 5.58 Chu trình phay rãnh 3.àc cà cà. cà eee tee serene settee seen B87 Hình 2.59 Chu trình phay rãnh cong 2]1.- cv cà sec cóc 88 iinh 2.60 Chu trinh khoan kiểu vòng trỏn 2 0.6L Chu trinh khoan kiếu thắng hàng 221 9 Hình 2.62 Chương trình con 1 Hinh 2.63 Lap lai chuong trình + % Hình 2.64 Dịch chuyển diễm Ú. cành nàn neo. nọ HH Hee sec.66 Chu trình xoay - 93 Hình 2.67 Hệ số tỷ lệ - 94 Hình 3.1 Bản vẽ cũ tiết 1 96 Hinh 3.2 Ban vé chi tiét 2.3 Thiết kế chỉ tiết trên phan: mém Solidwork.4 Dua chi tiét vao méi truong gia cing Hinh 3.5 Chon may gia céng ‘Hinh 3.6 Dinh nghia phéi 99 Hinh 3.7 Chon phuong phap ga c6ng.

eee eeeeeiseee LOL Hình 3.# Chọn biên dạng gia cÖng. cụ ec nhe erereneeereoxer TÚI Hình 3.9 Chọn dạo và chế độ cắt trong ‘Toolgath Type.10 Chọn chế đỏ cắt 102 Hình 3.11 Chọn đụng cụ cắt mồi.12 Điều chỉnh kích thước dao. cọ nh th reegerre „106 Hình 3.14 Tạo dạng cụ ít thư 2, thứ 3 Atiẳaáả.15 Thông số bể mặt gia cồng. cào cọ sec cà were e e ee OF DANH MUC CAC HINA VE Hinh 1.1 Hệ thông điền khiển DNC.2 Ứng dụng diễu khien thich nghi.3 Máy phay CKC trục đứng.4 Máy phay CNC trục ngang,.5 Hệ trục toa độ theo qui tic ban tay phái.6 Hệ trục tọa độ của máy gia công tràng tâm trục đứng.

Tình 17 Hệ trục tọa độ cửa máy gia công trung tâm lrục ngang Hình 1.8 Điểm gốc tọa độ của máy vả không gian làm việc của máy.9 lệ thông gốc tọa độ của chỉ Hết từ G54 đến G509.10 Hệ thống gốc tọa độ của chỉ tiết Hình 2.1 Máy phay CNC DMU 60T.2 Đề tí - tốc độ mô men quay Hình 3.3 Đồ thí mô men quay ở trục chinh.4 Hướng chuyển động các trục của máy phay CNC .5 Các bộ phận của máy DMU 601L.6 Các phản tử điều khiến.7 Bảng điều khiến TNC 436 Hình 28 Bảng vận hành máy Hình 2.9 Bảng vận hành máy bỗ xung,.10 Tay quay điện.11 Mân hình của INC 426.12 Ban phim Hinh 2.13 Màn tình ở chế độ vận hành bang Lay Hình 2.14 Mân hình ở chế độ lập trình vá sửa đổi chương trình 1linh 2.15 Man hình ở chế độ chạy thứ chương trình.16 Man hình ở chế độ chạy chương trình.18 Hệ thống đo dao tr ding.19 Tay quay điện lữ Hình 3. MỤC LỤC LOI CAM DOAN. " LOI CAM GN a MUCLUC. Lịch sử nghiên cửu.

Mục đích nghiên cửu của luận văn, đôi tượng, _ phạm vi ¥ i nphién cứu. Tỏm tắt nội dụng thực hiện vá đóng góp mới của táo giã. Phương pháp nghiên cửu - - - Al Chuong 1] TONG QUAN VE CÔNG NGIT CNC. Gia công điền khiển theo chương trình số - 12 1.

Khái niệm vẻ Diéu khién sé. Quá trình hình thành và phát triển - 12 1. TIệ thông Diễu khiển số. Phân loại máy Phay CNC: - - -3 1.

Đặc điểm đặc trung của máy phay CNC - - 24 1.Hệ trục tọa độ - 24 1. 30 Chương2 NGHIÊN CỨU KHẢ NẴNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY THAY CNC- DMU6OT VA PHUGNG PHAP LAP TRINH GTA CONG. Khảo gái các thông sé ky thual. co ban cla may phay CNC-DMU6OT.

Truyền động chính 3. Động cơ chính: 30000 vòng/phút 2. Đông cơ bước tiến. Hướng chuyển động của các trục 2.

Hệ thống do hành trình:. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động cửa máy y platy CNC- DMU60T. MỤC LỤC LOI CAM DOAN. " LOI CAM GN a MUCLUC.

Lịch sử nghiên cửu. Mục đích nghiên cửu của luận văn, đôi tượng, _ phạm vi ¥ i nphién cứu. Tỏm tắt nội dụng thực hiện vá đóng góp mới của táo giã. Phương pháp nghiên cửu - - - Al Chuong 1] TONG QUAN VE CÔNG NGIT CNC.

Gia công điền khiển theo chương trình số - 12 1. Khái niệm vẻ Diéu khién sé. Quá trình hình thành và phát triển - 12 1. TIệ thông Diễu khiển số.

Phân loại máy Phay CNC: - - -3 1. Đặc điểm đặc trung của máy phay CNC - - 24 1.Hệ trục tọa độ - 24 1. 30 Chương2 NGHIÊN CỨU KHẢ NẴNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY THAY CNC- DMU6OT VA PHUGNG PHAP LAP TRINH GTA CONG. Khảo gái các thông sé ky thual.

co ban cla may phay CNC-DMU6OT. Truyền động chính 3. Động cơ chính: 30000 vòng/phút 2. Đông cơ bước tiến.

Hướng chuyển động của các trục 2. Hệ thống do hành trình:. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động cửa máy y platy CNC- DMU60T. Các Cả bộ phận chính của máy 35 be 22 ˆ Các phần tổ điều khiển 36 a 22.

Băng vận hành máy 36 by 2. Thao tác sử dụng bằng điểu khiển và văn hành máy.1, Man hinh va ban phim. Các chế dộ vận hành máy 2. Phụ tùng kèm theo.

Khởi dộng máy vả tắt máy. Phương pháp lập trinh trên máy phay CNC ID2MU60T với hệ điều khiển Heidenbain, AG 2. Giới thiệu chung về hệ điều khiển Heidenhein.Tạo vả viết một chương trình. Lập trình dụng cụ oắt 3.

Lập trình CON'TOUR. Lập trình Contour tự do - Free Contour FK. Các chu trình gia công phay trong Ileidenhain TNC126. Kết luận chương2 Chương 3 LAP TRINII GIA CONG CTIT TTIÿT TRÊN MÁY PHIAY CNC- DMU 60T VỚI HỆ ĐIỂU KHIEN HEIDENHAIN.

Sử dụng phản mẻm Solidworl: đề tạo sản phẩm có bể mặt phúc tạp. Bẵn vẽ chỉ tiết gia công: - OF 3. Thiết kế chỉ tiết trên phân mém Solidwork 2010 89 3.