Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển CNC cho máy đột step punch

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển CNC cho máy đột step punch. Phân tích chi tiết kết cấu, bộ điều khiển và thuật toán ứng dụng.

• Tác giả: Phạm Tiến Hùng
• Người hướng dẫn: TS. Trần Xuân Thái
• Trường học: Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Xây Dựng Hệ Điều Khiển CNC Áp Dụng Cho Máy Đột Kiểu Step Punch
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và ứng dụng của hệ điều khiển CNC cho máy đột step punch

Hệ điều khiển CNC là một công nghệ tiên tiến được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực gia công cơ khí hiện đại. Máy đột step punch là một loại thiết bị chuyên biệt giúp gia công các chi tiết kim loại với độ chính xác cao và năng suất lớn. Sự kết hợp giữa hệ điều khiển CNC và máy đột đập tạo ra một giải pháp hoàn hảo cho các nhà sản xuất cần gia công những sản phẩm dạng tấm phẳng và phôi băng. Những chi tiết này trước đây thường được gia công bằng phương pháp cắt dây, tốn kém thời gian và chi phí. Với máy đột CNC kiểu step punch, các nhà sản xuất có thể nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng suất gia công đáng kể và giảm giá thành sản xuất.

1.1. Định nghĩa hệ điều khiển CNC

Hệ điều khiển CNC (Computer Numerical Control) là một hệ thống tự động sử dụng máy tính để điều khiển hoạt động của các máy công cụ. Hệ thống này cho phép điều khiển chính xác chuyển động của các trục máy thông qua các lệnh lập trình. Bộ điều khiển CNC như NCT-04 được sử dụng trong các ứng dụng hiện đại giúp tăng độ chính xác và tự động hóa quá trình sản xuất.

1.2. Ưu và nhược điểm của máy đột CNC

Máy đột đập CNC mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp truyền thống. Ưu điểm bao gồm: năng suất cao, độ chính xác tuyệt vời, giảm chi phí sản xuất, và khả năng xử lý phôi dạng tấm phẳng cũng như phôi băng. Nhược điểm chính là yêu cầu đầu tư vốn ban đầu lớn và cần có nhân viên kỹ thuật giàu kinh nghiệm.

II. Cấu trúc và các hệ thống chính của máy đột step punch

Máy đột CNC step punch bao gồm nhiều hệ thống kỹ thuật phức tạp hoạt động liên hợp với nhau. Các thông số kỹ thuật của máy đột CNC được thiết kế để đáp ứng những yêu cầu khắt khe của gia công công nghiệp. Sơ đồ kết cấu động học của máy cho thấy sự kết nối chặt chẽ giữa các bộ phận. Hệ thống dẫn hướng bàn máy đảm bảo chuyển động chính xác của các trục X và Y. Hệ thống cấp phôi tự động cung cấp vật liệu cho quá trình gia công. Hệ thống bom thủy lực cung cấp lực cần thiết để thực hiện các phép đột. Sự phối hợp hoàn hảo của tất cả các hệ thống này đảm bảo hiệu suất tối ưu.

2.1. Hệ thống dẫn hướng và động cơ

Hệ thống dẫn hướng sử dụng ray và trục vít me để định hướng chuyển động của bàn máy. Động cơ bàn X và động cơ bàn Y được trang bị để điều khiển vị trí chính xác. Các ray đần hưởng đảm bảo chuyển động mịn mà và không gây tiếng ồn. Bộ truyền vít me trực X và trục Y hoạt động đồng bộ để đạt độ chính xác cao.

2.2. Hệ thống cấp phôi và hệ thống thủy lực

Hệ thống cấp phôi băng tự động cung cấp vật liệu cho mỗi chu kỳ gia công. Hệ thống servo NC kiểm soát tốc độ cấp phôi với độ chính xác cao. Hệ thống bom thủy lực và các van điều khiển tạo ra lực cần thiết cho phép đột. Hệ thống nạp phôi đảm bảo liên tục cung cấp vật liệu cho quá trình sản xuất.

III. Bộ điều khiển NCT 04 và hệ thống lập trình

Bộ điều khiển NCT-04 là bộ não của máy đột CNC step punch, điều khiển toàn bộ hoạt động của thiết bị. Hệ thống lập trình CNC cho phép người dùng nhập các tham số chung, tham số trục, và tham số quản lý để điều chỉnh máy phù hợp với yêu cầu gia công cụ thể. Mã lệnh G và mã lệnh M được sử dụng để lập trình các thao tác gia công. Các cổng vào (Input) nhận tín hiệu từ các cảm biến, trong khi các cổng ra (Output) điều khiển các thiết bị thực thi. Giao diện phần mềm của bộ điều khiển cho phép dễ dàng lập trình và theo dõi các thông số hoạt động. Hệ thống này đảm bảo độ chính xác cao và tính tự động hoàn toàn.

3.1. Chức năng và thông số của bộ điều khiển NCT 04

Bộ điều khiển NCT-04 có khả năng xử lý các lệnh phức tạp và điều khiển nhiều trục đồng thời. Thông số kỹ thuật bao gồm tần số lấy mẫu cao, độ phân giải cao, và khả năng tích hợp các module vào/ra. Danh mục tham số được tổ chức rõ ràng cho phép người dùng dễ dàng truy cập và điều chỉnh các cài đặt máy.

3.2. Lập trình và tối ưu hóa quá trình gia công

Phần mềm lập trình cho phép tính toán tọa độ các lỗ, vị trí đột, và các thông số gia công khác. Thuật toán tối ưu hóa giảm thời gian gia công và tăng hiệu suất. Hệ tọa độ thực được sử dụng để đảm bảo độ chính xác tuyệt đối. Giao diện chương trình thân thiện giúp người dùng dễ dàng nhập dữ liệu sản phẩm.

IV. Ứng dụng thực tế và tối ưu hóa sản phẩm

Máy đột CNC step punch được ứng dụng rộng rãi trong gia công các sản phẩm dạng tấm phẳng như các chi tiết kim loại, linh kiện điện tử, và các phôi công nghiệp. Quy trình gia công gồm hai nguyên công chính: nguyên công đột lỗ và nguyên công cắt hình. Với khả năng gia công phôi dạng tấm phẳng và phôi dạng băng, máy có thể xử lý nhiều loại sản phẩm khác nhau. Bản vẽ sản phẩm chi tiết với các tọa độ các điểm đo được nhập vào hệ thống trước khi gia công. Sau khi gia công, kiểm tra sản phẩm được thực hiện bằng cách đo các tọa độ tâm vòng ngoài so với lỗ để đảm bảo độ chính xác. Tối ưu hóa sản phẩm giúp giảm sai số và nâng cao chất lượng gia công, mang lại hiệu suất tối ưu cho nhà sản xuất.

4.1. Quy trình gia công và kiểm tra sản phẩm

Nguyên công 1 (đột lỗ) là bước gia công các lỗ tròn hoặc hình dạng khác trên sản phẩm. Nguyên công 2 (cắt hình) thực hiện cắt hình dạng bên ngoài của sản phẩm. Kiểm tra sản phẩm bao gồm đo các tọa độ điểm đo và so sánh với bản vẽ kỹ thuật. Số liệu kiểm tra được ghi lại để đảm bảo chất lượng.

4.2. Tối ưu hóa và nâng cao hiệu suất sản xuất

Tối ưu hóa quá trình giảm thời gian gia công và tăng năng suất. Tính toán tọa độ thực từ phần mềm đảm bảo độ chính xác cao. Sản phẩm sau khi tối ưu có sai số nhỏ hơn và chất lượng cao hơn. Nâng cao hiệu suất sản xuất giúp giảm chi phí và tăng lợi nhuận cho nhà sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

_BQ GIAO DUC VA DAO TAO | G DẠI HỌC BÁCH KHOA HA NOL ONNH NELL AVHd Pham Tien Hing TÊN ĐÈ TÀI LUẬN VĂN NHXñHĐ Nghiên cứu xây dụng hệ điều khiển CNC áp dụng cho máy đột kiễu step punch 1L NHT G2 HNVĐN LUAN VAN THAC Sf KHOA HOC CHU YEN NGANH CO DIEN TU" V910 VYOH7T Hà Nội — Nam 2018 BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG BAI HOC BACH KHOA HA NOI Phạm Tiến Hùng TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Nghiên cửu xây dụng hệ điều khiến CNC áp đụng cho máy đột hiểu siep panch Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí TUẬN VĂN THAC SĨ KHOA HỌC CHUYỂN NGANH CƠ ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DÁN KIIOA HỌC TS. TRAN XUAN THAI Hà Nội — Năm 2018 Viện SĐH - ĐHBKHN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HỈÌNH VẼ. ĐÔ THỊ DANH MỤC CÁC BẢNG BIẾU. Gidi thiéu chung vé máy đột dap CNC.Khátiệnh THẬ) AB LÔ] accesaasoannsniiniiaadiassaias 10 1.

Khái niệm về máy CNC. Máy đột đập CNC, uu va nhược điểm 10 1. Đặc điểm, ứng dụng của hệ thông đột dập tự động. Đặc điểm, ứng dụng của hệ thông đột dập liên hợp.

Máy đột CNC gia công phôi dạng tâm phẳng. Máy đột CNC gia công phôi dạng băng 16 Chương 2. KÉT CẤU VÀ CHỨC NĂNG CỦA THIẾT BỊ. Thông số kỹ thuật của thiết bị.

Sơ đỏ kết câu động học của máy đột Spunch. Câu tạo và chức năng cụ thẻ của các hệ thông trong máy Spunch. Hệ thống dẫn hưởng bàn máy.2 Hệ thông cấp phôi. Hệ thông bom thủy lực và các van.4, Ban may Chuong 3.

NGHIEN CUU BO DIEU KHIỂN NCT-04. Tổng quan hệ thống, Viện SĐH - ĐHBKHN T3 Hình 411. Thông số nhập cho phân mềm đề đột 4 lỗ thẳng hàng 74 Hinh 4. Toa d6 duce xuat tir phan mém 75 Hình 4.

Sản phẩm sau khi tôi ưu Vién SDH - DHBKHN MO DAU 1. Ly do chon dé tai “Nghién cieu xdy dung hé diéu khién CNC dp dung cho may dét kiéu step punch.” Ngày nay, khoa học công nghệ trên thê giới phát triển rất nhanh. Doi hỏi nên sản xuất cơ khi ngoài việc nâng cao chất lượng sản phảm và tăng năng suất gia công là một yêu câu tất yêu. Với một số sản phẩm dạng tâm chiều dảy va kích thước nhỏ trước đây gia công chủ yêu bằng phương pháp cắt dây cho năng suất thập và giá thành cao.

16 ]0,025 TA as 8 holes equidistant #Ø18,8 "8 tas 1 1⁄19 4\ 0,015 02 (M) Hình 0. Sản phẩm điền hình của máy đột CNC kiéu step punch Trong khi đó những chỉ tiết này hoàn toàn cỏ thẻ gia công được bằng phương pháp gia công áp lực cho năng suất cao và giả thành thấp hơn. Tuy nhiên, vẫn đẻ ở đây là những. Viện SĐH - ĐHBKHN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỎ THỊ Trang |Tênhình it Hinh 0.

Sản phâm điên hình của máy đột CNC kieu step punch 12 Hình 1. Mô hình hệ thông đột đập liên hợp 13 Hình 1. Một số sản phâm đặc trưng của hệ thông đột đập liên hợp 15 Hình 1. Máy đột CNC HPS 2500 ctia hang Tailift 16 Hinh 1.

Hé thông xếp khuôn đột 16 Tình 1. Mô hình hoạt động của máy đột CNC gia công phôi băng 18 Hình 1. Dòng máy đột PXN gia công phôi băng 20 Hình 2. Sơ đô kết câu động học của máy.

Kết câu hệ thông dân hướng ban may 23 Hình 2. Động cơ bản X 25 Hình 24. Hệ thông kẹp phôi tâm 26 Hình 2. Mô hình hệ thông cấp phôi băng 38 Hình 2.

Sơ đỗ nguyên lý hệ thông thủy lực 29 Hình 2. Kết câu ban may 53 Hình 3. Sơ đồ thuật toán chương trình thay dụng cụ 57 Hình 3. Hệ thông gốc phôi 60 Hình 4.

Bản vẽ sản phâm đ] Hinh4. Sản phâm sau khi đột 6] Hinh 4. Cac vi tri do sản phâm. Nguyên công 1 (đột lồ) 64 Hình 45.

Nguyên công 2 (cắt hình) 65 Hình 4. Minh họa hệ tọa độ thực 67 Hinh 4. Minh hoa tinh toan 71 Hình 4. Sơ đô thuật toán phân mềm xuât tọa độ thực 72 Hình 4.

Giao điện phân mềm 73 Hinh 4. Minh họa chọn chảy đột đề xóa Viện SĐH - ĐHBKHN T3 Hình 411. Thông số nhập cho phân mềm đề đột 4 lỗ thẳng hàng 74 Hinh 4. Toa d6 duce xuat tir phan mém 75 Hình 4.

Sản phẩm sau khi tôi ưu Viện SĐH - ĐHBKHN DANH MỤC CÁC BẢNG BIẾU Trang | Tênbảng 15 Bảng 1. Thông sô của các dòng máy đột CNC HPS 18 Bảng 1. Thông số kỹ thuật của đồng máy đột PXN (300-1000) 18 Bảng 1. Thông số kỹ thuật của đồng máy đột PXN (1500G-Ergo 800) 23 Bảng 2.

Thông số kỹ thuật động cơ bàn X va ban Y 24 Bảng 2. Thông số kỹ thuật ray đần hưởng 24 Bảng 2. Thông số kỹ thuật bộ truyền vít me trục X, trục Ý 26 Bảng 2. Thông số kỹ thuật của hê thông cấp phôi băng 2T Hình 2.

Thông số kỹ thuật của hệ thông nạp phôi servo NC 32 Bảng 3. Thông số kỹ thuật của bộ điểu khiên NCT-04 35 Bảng 32. Danh mục tham sỏ chung 38 Bảng 3. Danh mục tham số trục 39 Bang 3.

Danh mục tham sé quan ly 40 Bang 3. Danh muc tham so chin 31 Bang 3. Cac céng vao (Input) 5 Bang 3. Cac cong ra (Output) 55 Bang 3.

Danh mục một số mã lệnh. Danh mục một số mã lệnh M 62 Bảng 4. Số liêu kiếm tra sản phâm. Tọa độ các diem do 6 Bang 4.

Tọa độ tâm vòng ngoài so với lộ 75 Bảng 4. Số liêu kiêm tra san pham sau tôi tru 15 Bang 4. Toa dé cae diem do 76 Bảng 4. Tọa độ tâm vòng ngoài so với lỗ Viện SĐH - ĐHBKHN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỎ THỊ Trang |Tênhình it Hinh 0.

Sản phâm điên hình của máy đột CNC kieu step punch 12 Hình 1. Mô hình hệ thông đột đập liên hợp 13 Hình 1. Một số sản phâm đặc trưng của hệ thông đột đập liên hợp 15 Hình 1. Máy đột CNC HPS 2500 ctia hang Tailift 16 Hinh 1.

Hé thông xếp khuôn đột 16 Tình 1. Mô hình hoạt động của máy đột CNC gia công phôi băng 18 Hình 1. Dòng máy đột PXN gia công phôi băng 20 Hình 2. Sơ đô kết câu động học của máy.

Kết câu hệ thông dân hướng ban may 23 Hình 2. Động cơ bản X 25 Hình 24. Hệ thông kẹp phôi tâm 26 Hình 2. Mô hình hệ thông cấp phôi băng 38 Hình 2.

Sơ đỗ nguyên lý hệ thông thủy lực 29 Hình 2. Kết câu ban may 53 Hình 3. Sơ đồ thuật toán chương trình thay dụng cụ 57 Hình 3. Hệ thông gốc phôi 60 Hình 4.

Bản vẽ sản phâm đ] Hinh4. Sản phâm sau khi đột 6] Hinh 4. Cac vi tri do sản phâm. Nguyên công 1 (đột lồ) 64 Hình 45.

Nguyên công 2 (cắt hình) 65 Hình 4. Minh họa hệ tọa độ thực 67 Hinh 4. Minh hoa tinh toan 71 Hình 4. Sơ đô thuật toán phân mềm xuât tọa độ thực 72 Hình 4.

Giao điện phân mềm 73 Hinh 4. Minh họa chọn chảy đột đề xóa Viện SĐH - ĐHBKHN 3. Giới thiệu về bộ điều khiển NCT-04. Cầu trúc hệ thống,.3 Thông số kỹ thuật hệ thông.

Các tham số hệ thông. Danh mục tham số 3. Ý nghĩa các tham số chưng (P]). Ý nghĩa các tham số trục (P2) 3.

Ÿ nghĩa các tham số quản lý (P3). Ý nghĩa các Tham số công 1O (P3). Ngôn ngữ lập trình G-code. Danh nưục chân 1O.

Chương trình ma€f0.Ngôn HS Tập (krùiliGQDÂễ:csanosniiainiintiGi11ống0ia560015150001380640088010 wa Chuong 4. UNG DUNG VA TOI UU HOA QUA TRINH ĐỘT KIM LOẠI 60 4. Kết quả của quả trình đột thử. Phan tich nguyén nhan, dé xuat phuong án tối ưu 4.

Tôi ưu hóa quả trình đột. s2 TH ng hi 4. Kiểm tra độ không vuông góc giữa truc OX và Óy. Xây dựng công thức toán.

Xây dựng phần mềm xuất tọa độ khi đã bù sai số. Kết quả của ứng dụng. 1: 222222200002220000000100210001 se 73 AS) TRESS scorns sssoreesetosssnrssneossntasicssgrssiba sso hssetacosnonsb onsen 76 KET LUAN VA HUONG NGHIEN CUU TIEP THEO. ott Viện SĐH - ĐHBKHN 2.

Hướng nghiên cứu tiếp theo. wT TÀI LIỆU THAM KHẢO. "` Vién SDH - DHBKHN MO DAU 1. Ly do chon dé tai “Nghién cieu xdy dung hé diéu khién CNC dp dung cho may dét kiéu step punch.” Ngày nay, khoa học công nghệ trên thê giới phát triển rất nhanh.

Doi hỏi nên sản xuất cơ khi ngoài việc nâng cao chất lượng sản phảm và tăng năng suất gia công là một yêu câu tất yêu. Với một số sản phẩm dạng tâm chiều dảy va kích thước nhỏ trước đây gia công chủ yêu bằng phương pháp cắt dây cho năng suất thập và giá thành cao. 16 ]0,025 TA as 8 holes equidistant #Ø18,8 "8 tas 1 1⁄19 4\ 0,015 02 (M) Hình 0. Sản phẩm điền hình của máy đột CNC kiéu step punch Trong khi đó những chỉ tiết này hoàn toàn cỏ thẻ gia công được bằng phương pháp gia công áp lực cho năng suất cao và giả thành thấp hơn.

Tuy nhiên, vẫn đẻ ở đây là những. Viện SĐH - ĐHBKHN T3 Hình 411. Thông số nhập cho phân mềm đề đột 4 lỗ thẳng hàng 74 Hinh 4. Toa d6 duce xuat tir phan mém 75 Hình 4.

Sản phẩm sau khi tôi ưu Viện SĐH - ĐHBKHN chỉ tiết này để gia công được bằng phương pháp gia công áp lực sẽ phải thực hiện trong 2 nguyên công là cắt hình vả đột lỗ đòi hỏi độ chính xác trong các lần gia công rất cao. Vi vậy việc tìm hiểu, nghiên cứu đề ứng dụng bộ điều khiển CNC ding cho may đột kiểu step punch sẽ giúp tạo ra một dòng máy chuyên dụng, cỡ nhỏ phủ hợp với việc gia công các chỉ tiết nhỏ cân thực hiện đột nhiều nguyên công với độ chính xác cao. Lịch sử nghiên cứu các thiết bị đột dập tự động Hiện nay có một số dòng máy và phương pháp gia công đột đập cho năng suất cao như hệ thông đột đập liên hợp, và một số kiêu máy đột CNC nhưng các loại máy nảy đều không. phủ hợp cho những chỉ tiết loại nhỏ vả càn thực hiện nhiều nguyên công như các sản phẩm ở trên.

Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Mục đích của đề tải là có thể xây dựng được bộ tham số phủ hợp va day đủ chức năng. dựa trên bộ điều khiển NCT-04 của hãng ADtech cho máy đột kiểu step puneh. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tải lả bộ điều khiển NCT-04 của hãng ADtech được sử dụng cho các máy đột CNC 4 trục: X, Y, T, C. Đây là bộ điêu khiên được thiết kế theo mô đun với đây đủ các chức năng cho mô hình máy đột CNC truyền thông bao gồm 2 trục chuyên động X.

Y, truc quay mâm khuôn T và trục chính C.