Luận văn: Lập trình quỹ đạo phức tạp trên máy CNC bằng truyền tham số

Tìm hiểu cách lập trình quỹ đạo phức tạp trên máy CNC bằng tham số giúp tối ưu quy trình gia công và nâng cao hiệu suất sản xuất chính xác.

• Tác giả: Trần Ngọc Tiếp
• Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm Văn Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Lập Trình Các Quỹ Đạo Phức Tạp Trên Cơ Sở Truyền Tham Số Đặc Trưng Để Gia Công Các Chi Tiết Trên Máy CNC
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm về lập trình quỹ đạo phức tạp trên máy CNC

Lập trình quỹ đạo phức tạp là quá trình sử dụng các lệnh điều khiển số để hướng dẫn máy CNC thực hiện những chuyển động chính xác theo các đường cong và hình dạng phức tạp. Công nghệ này đóng vai trò quan trọng trong gia công các chi tiết máy có hình dạng đặc biệt, đòi hỏi độ chính xác cao. Phương pháp lập trình tham số cho phép các lập trình viên tạo ra các chương trình linh hoạt, có thể điều chỉnh được thông số theo nhu cầu sản xuất mà không cần viết lại toàn bộ chương trình. Điều này giúp tiết kiệm thời gian, giảm chi phí sản xuất và tăng hiệu quả công việc trong các doanh nghiệp cơ khí hiện đại.

1.1. Định nghĩa lập trình tham số Parametric Programming

Lập trình tham số là phương pháp sử dụng các biến số và tham số đặc trưng thay vì các hằng số cố định. Kỹ thuật này cho phép tạo chương trình gia công linh hoạt có khả năng thích ứng với nhiều kích thước chi tiết khác nhau. Thay vì lập trình từng chi tiết một, lập trình viên chỉ cần tạo một chương trình chủ với các biến có thể thay đổi dễ dàng.

1.2. Ứng dụng công nghệ CAD CAM trong lập trình CNC

Công nghệ CAD/CAM tích hợp cho phép thiết kế và lập trình gia công tự động trên máy CNC SIEMENS SINUMERIK. Hệ điều khiển hiện đại này hỗ trợ macro programming để xử lý các quỹ đạo phức tạp. Sử dụng CAM software giúp tối ưu hóa quá trình gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm.

II. Cơ sở lý thuyết lập trình quỹ đạo phức tạp

Lập trình quỹ đạo phức tạp dựa trên nền tảng lý thuyết điều khiển số và hình học gia công. Trung tâm gia công 5 trục CNC cho phép máy chuyển động theo nhiều chiều không gian, tạo ra các quỹ đạo phi tuyến với độ chính xác cao. Hệ điều khiển SIEMENS SINUMERIK DMU65 MonoBLOCK cung cấp các công cụ mạnh mẽ để xử lý biến số và truyền tham số trong chu trình gia công. Phương pháp lập trình macro sử dụng các vòng lặp và điều kiện để thực hiện những công việc lặp đi lặp lại, giúp đơn giản hóa code và tăng khả năng tái sử dụng. Kỹ thuật này đặc biệt hiệu quả khi gia công họ chi tiết có hình dạng tương đồng.

2.1. Hệ tọa độ và vector quỹ đạo trong gia công CNC

Vector quỹ đạo định nghĩa đường đi của dụng cụ cắt trên máy CNC. Hệ tọa độ XYZ cơ bản được mở rộng thành 5 trục với các trục quay A, B, C. Công nghệ này cho phép gia công các bề mặt phức tạp từ mọi góc độ. Interpolation giữa các điểm kiểm soát tạo ra đường cong trơn mượt, đảm bảo chất lượng gia công.

2.2. Phương pháp tính toán và kiểm tra quỹ đạo

Tính toán quỹ đạo sử dụng các hàm toán học để xác định vị trí dụng cụ tại mỗi thời điểm. Kiểm tra quỹ đạo thông qua simulation trước khi thực hiện gia công thực tế. Phần mềm CAM hỗ trợ visualization 3D giúp phát hiện lỗi sớm, giảm thời gian setup và tối ưu tốc độ cắt.

III. Phương pháp lập trình tham số trên máy CNC SIEMENS

Máy CNC SIEMENS SINUMERIK cung cấp ngôn ngữ lập trình Sinumerik hỗ trợ lập trình tham số mạnh mẽ. Phương pháp này sử dụng các biến địa phương và biến toàn cục để lưu trữ dữ liệu gia công. Chương trình MAIN gọi các chương trình SUB và MACRO để thực hiện các tác vụ cụ thể. Các tham số đặc trưng như chiều sâu cắt, tốc độ quay, tốc độ tiến có thể được nhập động từ bàn phím hoặc tệp dữ liệu. Kỹ thuật này cho phép gia công gia đình chi tiết từ một mẫu chung, tiết kiệm công sức lập trình và nâng cao linh hoạt sản xuất. Vòng lặp và điều kiện rẽ nhánh trong macro giúp xử lý các bước gia công lặp lại một cách hiệu quả.

3.1. Cấu trúc chương trình MAIN SUB và MACRO

Chương trình MAIN là điểm khởi động, thực hiện nhập tham số chính và gọi các chương trình con. Chương trình SUB xử lý các phần gia công cơ bản như phay mặt, khoan lỗ. Chương trình MACRO chứa vòng lặp và logic điều khiển để tự động hóa các bước lặp. Cấu trúc này giúp quản lý code dễ dàng và tái sử dụng cao.

3.2. Sử dụng biến số và điều kiện trong gia công

Biến số lưu trữ thông tin như tọa độ, tốc độ, và số vòng lặp. Câu lệnh điều kiện (IF-THEN-ELSE) cho phép máy quyết định hành động dựa trên giá trị biến. Vòng lặp (FOR, WHILE) thực hiện lặp đi lặp lại các lệnh gia công. Công cụ này đơn giản hóa chương trình phức tạp và tối ưu hóa thời gian gia công.

IV. Ứng dụng thực tiễn và lợi ích kinh tế

Lập trình quỹ đạo phức tạp bằng tham số mang lại nhiều lợi ích thiết thực trong sản xuất hiện đại. Khi gia công họ chi tiết có hình dạng tương đồng, chỉ khác nhau về kích thước, lập trình tham số cho phép sử dụng một chương trình duy nhất thay vì nhiều chương trình riêng biệt. Điều này tiết kiệm thời gian lập trình đáng kể, giảm chi phí sản xuất và rút ngắn chu kỳ sản xuất. Trong sản xuất hàng loạt, khả năng thay đổi kích thước linh hoạt giúp đáp ứng nhanh các đơn hàng tùy chỉnh. Độ chính xác cao của máy CNC 5 trục kết hợp với lập trình tham số đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định. Ngoài ra, kỹ thuật này nâng cao hiệu suất lao động và giảm lỗi gia công, tạo ra lợi ích kinh tế dài hạn cho doanh nghiệp.

4.1. Tối ưu hóa thời gian và chi phí sản xuất

Lập trình tham số cho phép tái sử dụng chương trình, giảm thời gian lập trình và chi phí nhân công. Tối ưu hóa tốc độ cắt và đường dẫn dụng cụ giảm thời gian gia công từng chi tiết. Tiết kiệm vật liệu nhờ lập trình hiệu quả và giảm phế liệu. Kết quả là tăng lợi nhuận và cạnh tranh giá tốt hơn trên thị trường.

4.2. Nâng cao chất lượng và tiêu chuẩn sản phẩm

Máy CNC với lập trình tham số đảm bảo độ chính xác nhất quán cho tất cả chi tiết. Chuẩn hóa quá trình gia công giảm biến động về chất lượng. Kiểm tra tự động thông qua simulation phát hiện lỗi sớm. Tính lặp lại cao của chương trình macro nâng cao độ tin cậy sản phẩm và độ hài lòng khách hàng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về Công nghệ CAD/CAM/CNC; - Chương 2: Lập trình, gia công trên máy phay CNC 5Š trục bằng hệ điều khién SIEMENS; - Chwong 3: Tính toán, thiết kế, lập trình tham số gia công nút cầu không gian, sử dụng phần mềm C.4D/CAM mô phỏng chỉ tiết 3D; - Chương 4: Lập trình tham số mô phỏng gia công chỉ tiết nút cầu không gian trên phan mém 3D VERICUT. Qua thời gian thực hiện đẻ tài em đã nhận được chỉ dạy, giúp đỡ, hướng dẫn tân tình của PGS. Do thời gian thực hiện đẻ tải cỏ han va thông tin tai liệu liên quan mà bản thân tìm được chưa phong phú nên khỏ trảnh Khỏi những thiết sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thảy cô giáo.

Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Pham Văn Hùng và các dong nghiệp tại trung tâm Hỗ trợ đảo tạo Nghiên cửu và đổi mới công nghệ cơ khí, Viện Cơ khi đã tạo điều kiện giup dé em. [ TRẦN NGỌC TIẾP - LUẬN VĂN THẠC EđffEemam SỸ] TÀI LIỆU THAM KHẢO. 88 Chương trình MAIN (Gọi chương trình, nhập 2 tham số chính). Chương trình MACRO (gia công phay 8 mặt, khoan và taro 8 lỗ).

Chương trình SUB. Khái quát chung về CAD, CAM, ƠNG.3 Tích hợp công nghệ CAD/CAM- ƠNG. Vai trỏ của CAD/CAM/CNC trong chu kỳ sản xuất. Quá trình gia công ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CNG.

Hệ thong CAD/CAM/CNC 1. Quá trình gia công trên máy CNC. Kết luận chương 1. Hộkdhÿtiút đngE201000/8868 a8 35 CHƯƠNG 2.

: 36 LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY CNC 5 TRỤC SIEMENS SINUMERIK DMU65 MONOBLOCK— DMG MORI 2. Giới thiệu máy phay ƠNC 5 truc Siemens Sinumerik DMU65 2. Bộ điều khiển SIEMENS SINUMERIK 2. Trung tam gia cong CNC SIEMENS SINUMERIK DMU65 MonoBLOCK — DMG MORI.

Bảng điều khiển và man hinh SIEMENS SINUMERIK co ban 2. Một số chương trình gia công. Lập trình. Kết quả mô phỏng 2D.

Kết quả mô phỏng 3D. Kết luận chương 2. 222 2022022212222222212001010000000112102 2 re CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN, THIẾTKẾT THAM 1806GIA CONG NUT CAU KHONG GIAN SỬ DỤNG PHAN MEM CAD/CAM MO PHONG CHI TIET 3D.

Giới thiệu Giàn không gian. M61384014804CT89/4Hlf7384%43082212300g01k240840250033420:uxcÏ DI 3. Lién két gian khéng gian bao gdm cac chi tiết. Chỉ tiết: Nút cầu giàn không gian iO) 2 [ TRẦN NGỌC TIẾP - LUẬN VĂN THẠC EđffEemam SỸ ] * Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu khai thác sử dụng trung tâm gia công 5 trục.

Tìm hiểu hệ điều hanh SIEMENS SINUMERIK và cách sử dụng các tham số của lập trình Macro nhằm lam đơn giản hóa vả tiết kiệm thời gian trong lập trình; Dùng làm tải liệu tham khão cho sản xuất, Đưa lập trình tham số vào sản xuất trong tương lai * Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Máy nghiên cứu: Trung tâm gia công Š trục CNC SIEMENS SINUMERIK DMU65 MonoBLOCK — DMG MORI, Nghiên cứu hệ dieu hanh SIEMENS SINUMERIK trong phạm vi nghiên cửu cụ thê lả biến số vả truyền tham số trong chu trình gia công, đẻ ứng dụng gia công các chỉ tiết phức tạp của chỉ tiết trên máy phay 5 trac DMU65 MonoBLOCK - DMG MORI hé dieu hanh SIEMENS SINUMERIK. * Ý nghĩa khoa học: - Lap trình gia công các chỉ tiết phức tạp trên may CNC SIEMENS SINUMERIK DMU65 MonoBLOCK ~ DMG MORI bing cach str dung cae tham số trong lập trình làm cho việc viết chương trình trở nên đơn giản hơn. Dữ liệu đầu vào không cỏn là một hằng số cô định mà được tham số hóa giúp cho việc nhập các thông số ban đầu linh hoạt hơn; - Lập trình tham số cho phép sử dụng tối đa chức năng tính toán của máy CNC khi gia công các họ chỉ tiết, giảm được số lượng các dòng lệnh, sử dụng biên số đề đại điện cho các kích thước cụ thể, và có thể thay đổi các kích thước bắt kỳ tủy chọn với nhu câu sản xuất, chuân hỏa vả số hỏa các bước gia công của một loạt chí tiết có cùng biên dạng, * Ý nghĩa thực tiễn: ~ Trong sản xuất hàng loạt va gia công đơn lẻ, cỏ những chỉ tiết đặt hàng cỏ sự tương đồng với nhau về biên dạng, quy trình công nghệ. nguyên công gia công, và chỉ khác nhau về một số kích thước, tiêu chuẩn; ~ Việc lập trình tham số sẽ thực hiện được đa dạng các yêu câu khác nhau trên củng một loại chi tiết, tiết kiêm thời gian, chỉ phí sản xuất, khói lượng công việc.

Chế tạo nút cầu giàn không gian. Công đoạn chế tạo chỉ tiết nút cầu giàn không gian. Nội dung thực hiên gia công quả cầu bằng chương trình tham số: 52 3. Giải thuật tính toán tham số quả cầu.

Xác định vị trí lỗ. Xác định thông số lượng dư của nguyên công phay, chiều sâu lỗ ren. Xác định thông số lỗ công nghệ. Mét sé yéu cau cong nghé.

Các công thức tính toán. usa NaN ANSE wun SS. Xác định trình tự gia công.47 Giai thuat góc quay tới từng vị trí lỗ theo trình tự trong quá trình gia công nút cầu không gian.CẤN trú6:Ghữðng ENNN cosoanoo dd an gà ga oLgHlaaginnga0 giaaaoanuucff6fT 3. Tham số đặc trưng cần truyễn.

Các tham số phụ cần truyền. diệt nh waaylÔ: 3. Kết luận chương 3 ee ee ema 72 GHUGNG4 cccssnsssocsssessn aves 13, LAP TRINH THAM SO MO PHONG GIA CONG CHI oe KHÔNG GIAN TRÊN PHẦN MÈM 3D VERICUT. Mô phỏng gia công chỉ tiết trên phần mềm Mô phỏng 3D Vericut.

Chương trình gia công chỉ tiết với D220, số lỗ gia công 8. Tiền hành chạy chương trình mô phỏng gia công quả cầu D220, số lỗ 8 trên phần mềm Vericut. Chương trình gia công chỉ tiết với D220, 6 lỗ với các góc âm, các góc thay đổi, bỏ lỗ thứ 3 và lỗ thứ 7. Tiến hành chạy mô phỏng chương trình gia công chỉ tiết với D220, 6 lỗ với các góc âm, các góc thay đổi, bỏ lỗ thứ 3 và lỗ thứ 7.

Kết luận chương 4. ¡8t 2kdgi80180186804800080ã segues 86 BEULUAN WA KIỂN NGHĨ. suosoeenendananrneennannsrsonososssosertỦỶ [ TRẦN NGỌC TIẾP - LUẬN VĂN THẠC EđffEemam SỸ] TÀI LIỆU THAM KHẢO. 88 Chương trình MAIN (Gọi chương trình, nhập 2 tham số chính).

Chương trình MACRO (gia công phay 8 mặt, khoan và taro 8 lỗ). Chương trình SUB. [ TRẦN NGỌC TIẾP - LUẬN VĂN THẠC EđffEemam SỸ ] LOI NOI DAU. Tinh cap thiét hign nay: Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hỏa, lĩnh vực cơ khi hiện nay luôn đổi mới và phát triển không ngừng của các lĩnh vực sản xuất vẻ năng suất và chất lượng chỉnh là nhờ sự linh hoạt của quá trình tự động hỏa sản xuất.

Trong sản xuất công nghiệp hiện nay việc ứng dụng những hệ thống gia công tích hợp điều khiển bằng máy tinh (CIM - Computer Ingtegrated Mannufacturing) dong mét vai trò rất quan trọng; Sử dụng máy điều khiển số (CNC -Computer Numerical Control) giúp nâng cao năng suất lao động, nâng cao độ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế, đồng thời rút ngắn được chủ kỳ sản xuất vả cho phép giảm thời gian chuẩn bị sản xuất khi thay đổi sản phẩm. Chính vì vậy hiện nay các nước trên thể giới đã và đang img dụng rộng rai cae may điêu khiển số vào lĩnh vực cơ khí chế tạo. Ở Việt Nam máy NC và CNC da va dang rat phỏ biển trong nhiều nhà máy, viện nghiên cứu và các công ty liên doanh, máy công cu CNC đã nhanh chóng đưa quá trình sản xuất công, nghiệp cơ động, linh hoạt, tự động hóa cao; Máy CNC là một tiền bộ phát triển vượt bậc của nên sản xuất cơ khí. Sự xuất hiện của máy CNC đã nhanh chóng làm thay đổi quá trình sản xuất công nghiệp.

Đặc biệt là việc phát triển trung tâm gia công CNC mang lại sự tự động hoản toàn từ khâu cap phôi đến hoàn thiện sản pham dat độ chính xác và tin cậy cao. Tuy nhiên đề điều khiển hoạt động những trung tâm gia công này cân sự tìm hiểu và sáng tạo bởi đỏ lả sự tỏ hợp kiến thức của nhiêu lĩnh vực, thực sự công nghệ CNC chiếm lĩnh vị trí cao trong hệ thống sản xuất của các tỏ chức, cả nhân, doanh nghiệp trên toàn thẻ giới _ ; Hiện nay do các máy điều khiển số được nhập từ nước ngoài nên việc khai thác còn gặp nhiều khỏ khăn, đặc biệt là việc gia công những biên dạng phức tạp. Với nhu cầu cần thiết của thời đại phát triển ngảy nảy đỏi hỏi moi van dé trong san xuất cơ khí phải được triên khai một cách nhanh gon, đơn giản và dễ sử dụng. Củng, với tính chất công việc chuyên môn tại đơn vị nơi mà em đang công tác liên quan tới lĩnh vực này.

Với những lý do trên và đề hoản thảnh khóa học Thạc sỹ Khoa học Công nghệ Chẻ tạo máy em xin chọn đề tài tốt nghiệp : “Nghiên cứu lập trình các quỹ đạo phức tạp trên cơ sở truyền tham số đặc trưng để gia công trên máy CNC”. [ TRẦN NGỌC TIẾP - LUẬN VĂN THẠC EđffEemam SỸ] TÀI LIỆU THAM KHẢO. 88 Chương trình MAIN (Gọi chương trình, nhập 2 tham số chính). Chương trình MACRO (gia công phay 8 mặt, khoan và taro 8 lỗ).

Chương trình SUB. Chế tạo nút cầu giàn không gian. Công đoạn chế tạo chỉ tiết nút cầu giàn không gian. Nội dung thực hiên gia công quả cầu bằng chương trình tham số: 52 3.

Giải thuật tính toán tham số quả cầu. Xác định vị trí lỗ. Xác định thông số lượng dư của nguyên công phay, chiều sâu lỗ ren. Xác định thông số lỗ công nghệ.

Mét sé yéu cau cong nghé. Các công thức tính toán. usa NaN ANSE wun SS. Xác định trình tự gia công.47 Giai thuat góc quay tới từng vị trí lỗ theo trình tự trong quá trình gia công nút cầu không gian.CẤN trú6:Ghữðng ENNN cosoanoo dd an gà ga oLgHlaaginnga0 giaaaoanuucff6fT 3.

Tham số đặc trưng cần truyễn. Các tham số phụ cần truyền. diệt nh waaylÔ: 3. Kết luận chương 3 ee ee ema 72 GHUGNG4 cccssnsssocsssessn aves 13, LAP TRINH THAM SO MO PHONG GIA CONG CHI oe KHÔNG GIAN TRÊN PHẦN MÈM 3D VERICUT.

Mô phỏng gia công chỉ tiết trên phần mềm Mô phỏng 3D Vericut. Chương trình gia công chỉ tiết với D220, số lỗ gia công 8. Tiền hành chạy chương trình mô phỏng gia công quả cầu D220, số lỗ 8 trên phần mềm Vericut. Chương trình gia công chỉ tiết với D220, 6 lỗ với các góc âm, các góc thay đổi, bỏ lỗ thứ 3 và lỗ thứ 7.

Tiến hành chạy mô phỏng chương trình gia công chỉ tiết với D220, 6 lỗ với các góc âm, các góc thay đổi, bỏ lỗ thứ 3 và lỗ thứ 7. Kết luận chương 4. ¡8t 2kdgi80180186804800080ã segues 86 BEULUAN WA KIỂN NGHĨ.