Luận văn: Lập trình gia công chi tiết thép 45 phức tạp trên máy phay CNC

Luận văn thạc sĩ trình bày quy trình lập trình gia công chi tiết thép 45 bề mặt phức tạp trên máy phay CNC, từ lý thuyết đến ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Phan Văn Liên
• Người hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Đích
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Chế Tạo Máy
• Đề tài: Lập Trình Gia Công Chi Tiết Thép 45 Có Bề Mặt Phức Tạp Trên Máy Phay CNC
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Lập Trình Phay CNC Cho Thép 45

Lập trình phay CNC là quá trình thiết kế và triển khai các chương trình điều khiển máy phay CNC để gia công chi tiết thép 45 với bề mặt phức tạp. Thép 45 là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất do độ bền cao và khả năng gia công tốt. Gia công CNC cho bề mặt phức tạp đòi hỏi kỹ năng lập trình chuyên sâu và hiểu biết về các lệnh điều khiển số. Các yêu cầu kỹ thuật bao gồm xác định điểm gốc phôi, tọa độ lập trình chính xác, và lựa chọn điều kiện cắt gọt phù hợp. Quá trình này đòi hỏi sự phối hợp giữa thiết kế (CAD), gia công (CAM), và hệ thống điều khiển (CNC) để đạt hiệu quả tối đa.

1.1. Khái Niệm Điều Khiển Số CNC

Điều khiển số (NC - Numerical Control) là công nghệ sử dụng các lệnh số học để điều khiển chuyển động của máy phay. CNC (Computerized Numerical Control) là phát triển tiên tiến hơn, cho phép lập trình phức tạp và tự động hóa cao. Hệ thống này mã hóa thông tin hình học và tham số gia công thành các lệnh mà máy có thể hiểu và thực thi với độ chính xác cao, tạo điều kiện cho gia công bề mặt phức tạp trên thép 45.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Máy Phay CNC

Từ những năm 1950, máy CNC đã trải qua các giai đoạn phát triển từ NC, DNC đến CNC hiện đại. Hệ thống điều khiển số ngày nay cho phép lập trình gia công cho các chi tiết có bề mặt vô cùng phức tạp. Sự kết hợp giữa CAD/CAM và CNC tạo ra quy trình gia công tích hợp (CIM) hiện đại, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

II. Chuẩn Bị Và Các Bước Lập Trình Phay CNC

Chuẩn bị lập trình là giai đoạn quan trọng đầu tiên trong quá trình gia công chi tiết thép 45. Người lập trình phải nắm vững các yêu cầu kỹ thuật và quy trình gia công. Các bước cần thiết bao gồm: phân tích bản vẽ chi tiết, xác định điểm gốc phôi và tọa độ lập trình, lựa chọn dụng cụ phù hợp, và xác định điều kiện cắt gọt tối ưu. Nhập chương trình vào máy đòi hỏi kiến thức về các lệnh G-code, M-code, và hiểu rõ cách máy CNC thực thi các lệnh này để đạt kết quả gia công chính xác.

2.1. Yêu Cầu Đối Với Người Lập Trình

Người lập trình phay CNC phải có kiến thức vững chắc về cơ khí, vật liệu (đặc biệt thép 45), và công nghệ gia công. Họ cần thành thạo lệnh G-code, M-code, hiểu về tọa độ hệ tọa độ máy và tọa độ chi tiết. Kỹ năng sử dụng phần mềm CAD/CAM là bắt buộc. Khả năng tính toán điều kiện cắt gọt như tốc độ quay dao, tốc độ tiến dao là thiết yếu.

2.2. Danh Sách Mã Lệnh Và Thuật Ngữ Quan Trọng

Mã lệnh G điều khiển chuyển động (G00 chạy không cắt, G01 chạy thẳng cắt, G02/G03 cung tròn). Mã lệnh M điều khiển chức năng máy (M00 dừng, M01 dừng tùy chọn, M02/M30 kết thúc). Bộ chiêu dài dụng cụ (G43, G44, G49) điều chỉnh độ dài dao. Bán kính dụng cụ (G40, G41, G42) bù dao tròn cho gia công bề mặt chính xác.

III. Hệ Thống Tọa Độ Và Điều Khiển Trục Trong Lập Trình CNC

Hệ thống tọa độ là nền tảng của lập trình phay CNC. Máy phay CNC sử dụng hệ tọa độ Descartes ba chiều với các trục X, Y, Z. Điểm gốc phôi là vị trí mốc của vật liệu thô được lập trình viên chọn làm cơ sở tính toán tọa độ. Tọa độ lập trình có hai dạng: G90 (tọa độ tuyệt đối) và G91 (tọa độ tương đối). Lựa chọn mặt phẳng gia công (G17 mặt XY, G18 mặt ZX, G19 mặt YZ) quyết định hướng gia công. Điều khiển và định hướng các trục đảm bảo dụng cụ di chuyển đúng hướng với tốc độ phù hợp cho gia công chi tiết thép 45 có bề mặt phức tạp chính xác.

3.1. Tọa Độ Tuyệt Đối G90 Và Tọa Độ Tương Đối G91

Tọa độ tuyệt đối (G90) xác định vị trí dụng cụ dựa trên điểm gốc phôi cố định, thích hợp cho gia công bề mặt phức tạp yêu cầu độ chính xác cao. Tọa độ tương đối (G91) tính dựa trên vị trí hiện tại của dụng cụ, thuận lợi cho các phần gia công lặp lại. Lựa chọn đúng hệ tọa độ ảnh hưởng đến độ chính xác và hiệu suất lập trình CNC.

3.2. Các Lệnh Di Chuyển Dụng Cụ G00 G01 G02 G03

G00 là lệnh di chuyển nhanh không cắt, dụng cụ chuyển động với tốc độ tối đa để tiết kiệm thời gian. G01 điều khiển di chuyển thẳng với tốc độ tiến dao định trước, thực hiện cắt gọt tuyến tính. G02/G03 tạo cung tròn (cùng chiều/ngược chiều kim đồng hồ), cho phép gia công bề mặt với đường cong phức tạp trên thép 45.

IV. Điều Kiện Cắt Gọt Và Tối Ưu Hóa Lập Trình Phay CNC

Điều kiện cắt gọt là các thông số quyết định chất lượng và hiệu suất gia công chi tiết thép 45. Các yếu tố chính bao gồm tốc độ quay dao (RPM), tốc độ tiến dao (mm/min), và độ sâu cắt. Đối với thép 45, cần lựa chọn dao cắt phù hợp với bề mặt gia công. Bụi chiêu dài dụng cụ (G43, G44, G49) bù lệch độ dài dao cắt, đảm bảo gia công chính xác. Bán kính dụng cụ (G40, G41, G42) bù độ dày dao để gia công bề mặt phức tạp đạt kích thước yêu cầu. Quá trình lập trình phải tối ưu để giảm thời gian gia công, kéo dài tuổi thọ dao, và nâng cao chất lượng chi tiết.

4.1. Lựa Chọn Dao Cắt Và Tốc Độ Gia công

Dao cắt cho thép 45 thường làm từ thép siêu cứng hoặc cermet với phủ lớp TiN. Tốc độ quay dao phụ thuộc vào loại dao, kích thước, và loại gia công (cạo, tiện, khoan). Tốc độ tiến dao ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt và hiệu suất sản xuất. Các giá trị thường được tham khảo từ bảng tính toán hoặc phần mềm CAM.

4.2. Quản Lý Chương Trình Và Lệnh Kết Thúc

Lệnh dừng tạm thời (G04) cho phép máy dừng lại để kiểm tra hoặc thay dụng cụ. M00 dừng chương trình bắt buộc, M01 dừng tùy chọn. Lệnh M02/M30 kết thúc chương trình gia công, lặp lại chương trình nếu cần. Trở về điểm gốc (G28) bảo đảm an toàn máy. Lựa chọn hệ tọa độ máy (G53) khi cần làm việc trong hệ thống tọa độ của máy thay vì chi tiết.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương Irỉnh vào máy - 17 2. Các thuật ngữ trong lập trình - - 18 2. Điều khiển và định hướng các trục 20 2. Diễm gốc phôi.

Tọa độ lập trình. Xác định điều kiên cất gọt. Danh sach cac ma Œ - - 2? 2. Các dạng tọa dộ (G90, G91) - 30 2.

Bủ chiêu dài dụng cụ G43, G44, G49 - 31 2. Lựa chọn mặt phẳng gia công G17, G18, G19 - 33 225 Sn dung cụ với lắc độ chạy không cắt G00 - 33 2. Di chuyển dụng cụ theo đường thẳng với tốc độ chạy dao cắt gọt n dung cụ theo cung trỏn với tốcc độ tiến dao cắt gọt ` ¬ 34 2. Lệnh dừng tạm thời G04, cò 35 229.

Irổ về diễm gốc chính của máy hoặc gốc thứ2, 3, 4. Ba ban kinh dung cu G40, G41va G42. Tara chon hé toa dé may G53 - 37 2. Dimg chuong trinh va dimg Iya chon M00, M01 - 41 2.

K02, M30 kết thúc chương trình vả lặp lại chương trình 42 3. Quay và dừng trục chính M03, M04, M05. Đôi dụng cụ M6 |18|. Bật tắt dung địch trơn nguội M08, A09.

Khóa trục chính M19 44 2. Tắt nguồntự động M0. Chu trình cắt dụng cụ M33 44 23. Bật và tắt quổ trình thôi khí M51, M59 HHỊ.

Gọi chương trình con 2. Các thuật ngữ giải thích chức năng bu ban kinh dụng cụ 47 2. Chương 3: GIỚI THIỆU TRUNG TÂM GIÁ CÔNG TNV-40A 3. Giới thiệu chung.

Phạm vị sử dụng. Băng diễu khốn. Thông số kỹ thuật [H]. Cáo chuyện động chỉnh cúa máy we 3.

Chuyện động chạy đao. Các nhiệm vụ chuyển động chạy dao 3. Kết cầu vít me - Daiốc bị. Chuyển động của đầu trục chính 3.

Yêu câu kĩ thuật của trục chính 3. Cầu hình chuẩn. Phần mềm điều khiển trên PC. Biển soạn chương trỉnh 3.

Mô phóng, 3. Chẻ độ điều khiển bằng tay - 58 3. Chức năng đặc biệt - - 58 3. : - Chương 4: UNG DUNG PIIAN MEM MASTERCAM GIA CONG.

Quay và dừng trục chính M03, M04, M05. Đôi dụng cụ M6 |18|. Bật tắt dung địch trơn nguội M08, A09. Khóa trục chính M19 44 2.

Tắt nguồntự động M0. Chu trình cắt dụng cụ M33 44 23. Bật và tắt quổ trình thôi khí M51, M59 HHỊ. Gọi chương trình con 2.

Các thuật ngữ giải thích chức năng bu ban kinh dụng cụ 47 2. Chương 3: GIỚI THIỆU TRUNG TÂM GIÁ CÔNG TNV-40A 3. Giới thiệu chung. Phạm vị sử dụng.

Băng diễu khốn. Thông số kỹ thuật [H]. Cáo chuyện động chỉnh cúa máy we 3. Chuyện động chạy đao.

Các nhiệm vụ chuyển động chạy dao 3. Kết cầu vít me - Daiốc bị. Chuyển động của đầu trục chính 3. Yêu câu kĩ thuật của trục chính 3.

Cầu hình chuẩn. Phần mềm điều khiển trên PC. Biển soạn chương trỉnh 3. Mô phóng, 3.

Chẻ độ điều khiển bằng tay - 58 3. Chức năng đặc biệt - - 58 3. : - Chương 4: UNG DUNG PIIAN MEM MASTERCAM GIA CONG. Tao dụng cụ cắt mới.

Diéu chinh kich thude dao. Trang Parameter Hình 4. Tạo dụng cụ cắt thử hai, thứ ba. Thông số bẻ mặt gia công.

Thông số gia công thô Hình 4. Thông số gia công tui hdc. Chọn phương pháp gia công tỉnh. Pudng chay dao theo parallel inh 4.

Duong chay dao theo parallel steep, Hình 4. Đường chạy đao theo radiaL Tình 4. Pudng chay dao theo project Tinh 4. Duong chay dao theo flowline.

Đường chạy đao theo contour. Duong clay dao theo shallow Hình 4. Duong chay dao theo pencil. Đường chạy dao leo leflover Hình 4.

Đường chạy dao Theợ soaÌlØp,. cuc cà cà cắn nh nh nh Hà nh no nàn linh 4. Dưỡng chạy dao theo blend. Mô phỏng ait Khô.

Mỏ phỏng cắt tỉnh. M6 file NC trong HMCO. Chương trình NC Hình 4. Cắt tỉnh trên máy CNG.

Sàn phẩm bơm bánh răng thủy lực lệch tâm. San phẩm dao đột lỗ trên phong bì DANA MUC TU VIET TAT Từ viết tắt Noi dung từ viết tắt Ghi chú NC Numerical Control NC Computerized Numerical Control DNC Direct Numerical Control SMS ¥lexible Manufacturing Drawing/Desien GAD Computer Aided Drawing/Desien CAM Computer Aided Manufacturing, CIM Computer Integrated Manufacturing With planning Design and Manutacturing AC Adaphive Control Hình 3. Thay dụng cụ. Tắt trơn nguội.

Khóa trục chính. Cất dụng cụ. Chương trình con, Hình 3.22, Gọi dụng cụ. Tốc độ trục chính Tình 2.

Tóc độ tiến dao linh 3. Dịa chỉ bủ bản kính. Offset dung ou. Trung lâm gia công TNV-40, Tlinh 3.

Bảng điều khiển trung tâm gia công TNV-⁄10A. Hình 33 Sơ đỏ câu trúc của hệ truyền động chạy đao. Bân vẽ chỉ tiết bơm bánh rắng thủy lực lệch lâm Hình 4. Bản vẽ chỉ tiết dao đột lỗ én phong bi.

Bắn vẽ chỉ tiết bơnn bánh rắng thủy lực lệch lâm trên Inventer Hình 4.4, Bản vẽ chỉ tiết dao đột lỗ trên phong bì trên ÏuyenteT. Chọn kiểu tệp tin. Đưa bãn vé chi HiẾt vào môi trường gia công Hình 4. Chọn máy gia công.

Dịnh nghĩa phỏi. Koay chi tiét Hình 4. Gốc chỉ tiết. Mặt phẳng giới hạn.

Chọn phương pháp gia công thô linh 4. Chon cdc bé mit edn gia công Hình 4. Chẹn đường biên giải hạn vũng chạy đao. Chon che dé eit 3.

Quay và dừng trục chính M03, M04, M05. Đôi dụng cụ M6 |18|. Bật tắt dung địch trơn nguội M08, A09. Khóa trục chính M19 44 2.

Tắt nguồntự động M0. Chu trình cắt dụng cụ M33 44 23. Bật và tắt quổ trình thôi khí M51, M59 HHỊ. Gọi chương trình con 2.

Các thuật ngữ giải thích chức năng bu ban kinh dụng cụ 47 2. Chương 3: GIỚI THIỆU TRUNG TÂM GIÁ CÔNG TNV-40A 3. Giới thiệu chung. Phạm vị sử dụng.

Băng diễu khốn. Thông số kỹ thuật [H]. Cáo chuyện động chỉnh cúa máy we 3. Chuyện động chạy đao.

Các nhiệm vụ chuyển động chạy dao 3. Kết cầu vít me - Daiốc bị. Chuyển động của đầu trục chính 3. Yêu câu kĩ thuật của trục chính 3.

Cầu hình chuẩn. Phần mềm điều khiển trên PC. Biển soạn chương trỉnh 3. Mô phóng, 3.

Chẻ độ điều khiển bằng tay - 58 3. Chức năng đặc biệt - - 58 3. : - Chương 4: UNG DUNG PIIAN MEM MASTERCAM GIA CONG. Tao dụng cụ cắt mới.

Diéu chinh kich thude dao. Trang Parameter Hình 4. Tạo dụng cụ cắt thử hai, thứ ba. Thông số bẻ mặt gia công.

Thông số gia công thô Hình 4. Thông số gia công tui hdc. Chọn phương pháp gia công tỉnh. Pudng chay dao theo parallel inh 4.

Duong chay dao theo parallel steep, Hình 4. Đường chạy đao theo radiaL Tình 4. Pudng chay dao theo project Tinh 4. Duong chay dao theo flowline.

Đường chạy đao theo contour. Duong clay dao theo shallow Hình 4. Duong chay dao theo pencil. Đường chạy dao leo leflover Hình 4.

Đường chạy dao Theợ soaÌlØp,. cuc cà cà cắn nh nh nh Hà nh no nàn linh 4. Dưỡng chạy dao theo blend. Mô phỏng ait Khô.

Mỏ phỏng cắt tỉnh. M6 file NC trong HMCO. Chương trình NC Hình 4. Cắt tỉnh trên máy CNG.

Sàn phẩm bơm bánh răng thủy lực lệch tâm. San phẩm dao đột lỗ trên phong bì CII TILT THÉP 45 CÓ BÉ MẶT PHỨC TẠP TRÊN. MAY PHAY CNC TNV-40A. Giới thiệu tổng quan về phần mém Mastercam.

Ung dung phan mém Inventor tao sản phẩm có bé mat phite tap. Bản vẽ bơm bánh răng thủy lực lệch tâm, đao đột lỗ trên phong bì 4. Thiết kể trên phần mềm Inventor professi: 4. Ứng dụng Mlastercam dễ biên dịch chương trình.

Chọn máy và định nghĩa phôi 4. Chọn phương pháp cắt để gia công thô 4. Chọn dao va các thông số công nghề.4 Lựa chụn gia công tỉnh chỉ tiết. Mô phóng quá trình cắt gọt - 4.

Xuât chương trình NC và chỉnh sửa chương trình NC. Kết nối chương trinh NC từ máy tính sang máy CNC. Gia công trên máy phay CN 4. KET LUẬN - KIÊN NGHỊ TẢI LIỆU THAM KHÁO Hình 3.

Thay dụng cụ. Tắt trơn nguội. Khóa trục chính. Cất dụng cụ.

Chương trình con, Hình 3.22, Gọi dụng cụ. Tốc độ trục chính Tình 2. Tóc độ tiến dao linh 3. Dịa chỉ bủ bản kính.

Offset dung ou. Trung lâm gia công TNV-40, Tlinh 3. Bảng điều khiển trung tâm gia công TNV-⁄10A. Hình 33 Sơ đỏ câu trúc của hệ truyền động chạy đao.

Bân vẽ chỉ tiết bơm bánh rắng thủy lực lệch lâm Hình 4. Bản vẽ chỉ tiết dao đột lỗ én phong bi. Bắn vẽ chỉ tiết bơnn bánh rắng thủy lực lệch lâm trên Inventer Hình 4.4, Bản vẽ chỉ tiết dao đột lỗ trên phong bì trên ÏuyenteT. Chọn kiểu tệp tin.

Đưa bãn vé chi HiẾt vào môi trường gia công Hình 4. Chọn máy gia công. Dịnh nghĩa phỏi. Koay chi tiét Hình 4.

Gốc chỉ tiết. Mặt phẳng giới hạn. Chọn phương pháp gia công thô linh 4. Chon cdc bé mit edn gia công Hình 4.

Chẹn đường biên giải hạn vũng chạy đao. Chon che dé eit Hinh 4. Tao dụng cụ cắt mới. Diéu chinh kich thude dao.

Trang Parameter Hình 4. Tạo dụng cụ cắt thử hai, thứ ba. Thông số bẻ mặt gia công. Thông số gia công thô Hình 4.

Thông số gia công tui hdc. Chọn phương pháp gia công tỉnh. Pudng chay dao theo parallel inh 4. Duong chay dao theo parallel steep, Hình 4.

Đường chạy đao theo radiaL Tình 4. Pudng chay dao theo project Tinh 4. Duong chay dao theo flowline. Đường chạy đao theo contour.

Duong clay dao theo shallow Hình 4. Duong chay dao theo pencil. Đường chạy dao leo leflover Hình 4. Đường chạy dao Theợ soaÌlØp,.

cuc cà cà cắn nh nh nh Hà nh no nàn linh 4. Dưỡng chạy dao theo blend. Mô phỏng ait Khô. Mỏ phỏng cắt tỉnh.

M6 file NC trong HMCO. Chương trình NC Hình 4. Cắt tỉnh trên máy CNG. Sàn phẩm bơm bánh răng thủy lực lệch tâm.

San phẩm dao đột lỗ trên phong bì CII TILT THÉP 45 CÓ BÉ MẶT PHỨC TẠP TRÊN. MAY PHAY CNC TNV-40A. Giới thiệu tổng quan về phần mém Mastercam. Ung dung phan mém Inventor tao sản phẩm có bé mat phite tap.

Bản vẽ bơm bánh răng thủy lực lệch tâm, đao đột lỗ trên phong bì 4. Thiết kể trên phần mềm Inventor professi: 4. Ứng dụng Mlastercam dễ biên dịch chương trình. Chọn máy và định nghĩa phôi 4.

Chọn phương pháp cắt để gia công thô 4. Chọn dao va các thông số công nghề.4 Lựa chụn gia công tỉnh chỉ tiết. Mô phóng quá trình cắt gọt - 4. Xuât chương trình NC và chỉnh sửa chương trình NC.

Kết nối chương trinh NC từ máy tính sang máy CNC. Gia công trên máy phay CN 4. KET LUẬN - KIÊN NGHỊ TẢI LIỆU THAM KHÁO DANA MUC TU VIET TAT Từ viết tắt Noi dung từ viết tắt Ghi chú NC Numerical Control NC Computerized Numerical Control DNC Direct Numerical Control SMS ¥lexible Manufacturing Drawing/Desien GAD Computer Aided Drawing/Desien CAM Computer Aided Manufacturing, CIM Computer Integrated Manufacturing With planning Design and Manutacturing AC Adaphive Control 3.