Chương 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về hướng nghiên cứu. Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học – công nghệ, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển số và tin học, đã cho phép các nhà chế tạo máy nói chung và chế tạo máy công cụ nói riêng thiết kế ra các hệ thống điều khiển ngày càng tin cậy hơn. Máy điều khiển số CNC (Computer Numerical Control) đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất.
Sử dụng máy điều khiển số CNC cho phép giảm khối lượng, giảm thời gian gia công, nâng cao độ chính xác và đạt hiểu quả kinh tế đồng thời rút ngắn chu kỳ sản xuất. Chính vì vậy ngành cơ khí chế tạo phát triển rất mạnh trên thế giới cũng như trong nước ta hiện nay với hàng loạt các công trình nghiên cứu: Các nghiên cứu tại Việt Nam: - Hoàng Vĩnh Sinh, Nghiên cứu chế tạo máy phay CNC 5 trục có hành trình 600x400x400 mm. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2007. Bằng phương pháp thiết kế tối ưu hoá tổng thể và các cụm máy, trên cơ sở lựa chọn kết cấu mới nhất (rãnh trượt bi); áp dụng kỹ thuật đồng vị trong điều khiển; đề tài đã hoàn thành việc tính toán, thiết kế, chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh các bộ phận chính của máy như thân, bệ đỡ, bàn máy XYZ, bàn quay AB và hệ thống thay dao tự động; xây dựng quy trình công nghệ chế tạo, lắp ráp và hiệu chỉnh máy phay CNC 5 trục; chế tạo được các bộ phận chính, quan trọng của máy trong điều kiện Việt Nam.
Máy phay CNC 5 trục được các nhà khoa học đánh giá đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật, đồng thời giá thành máy chỉ bằng 1/2 so với sản phẩm cùng loại của châu Âu. - Đào Văn Hiệp, Nghiên cứu tiếp thu, xây dựng và triển khai các phần mềm ứng dụng, các CSDL và các hệ quản trị CSDL phục vụ cho việc triển khai các hệ thông tin quản lý nhà nước. Đề tài nhánh: Thiết lập công cụ trợ giúp lập trình gia công trên máy CNC (chức năng CAM) trong môi trường AutoCad. Cơ quan chủ trì Trung tâm kỹ thuật cơ khí, học viện KTQS, 1999.
Mục tiêu tạo môi trường CAD/CAM 1 trong Autocad để lập trình NC một cách nhanh chóng, chính xác, thuận tiện, rẻ tiền phù hợp điều kiện của các cơ sở quốc phòng. Nội dung tìm hiểu cấu trúc cơ sở dữ liệu hình học của các phần mềm CAD nói chung và của Autocad nói riêng, nghiên cứu các phương pháp trao đổi dữ liệu giữa các phần mềm CAD/CAM từ đó dùng ngôn ngữ lập trình thích hợp để tạo lập modul CAM trong môi trường Autocad. - Bành Tiến Long, Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tính toán song song hiệu năng cao để lập trình gia công các bề mặt khuôn mẫu trên máy công cụ CNC. Cơ quan chủ trì Trường ĐH Bách khoa Hà Nội, 2006.
Đề tài với mục tiêu làm chủ các máy công cụ điều khiển CNC. Các kết quả của đề tài cung cấp những số liệu rất tốt giúp ích cho các nhà sản xuất máy công cụ có thể cải tiến hệ thống điều khiển ngày càng tối ưu trong điều kiện hiện có tại Việt Nam và còn là tài liệu dùng cho giảng dạy tại các trường thuộc khối kỹ thuật. Thiết lập được những bộ hồ sơ về công nghệ gia công các bề mặt phức tạp trên máy CNC. Mục tiêu này nhằm giảm thời gian thiết kế, tăng tính cạnh tranh sản phẩm cho các doanh nghiệp có sử dụng máy công cụ CNC Các kết quả nghiên cứu ở ngoài nước : - Li Jianhua, Development of a 5-axis CNC milling machine with an open- architecture controller and a real-time NURBS surface interpolator.
Phát triển máy phay CNC 5 trục với bộ điều khiển cấu trúc mở và nội suy bề mặt real-time NURBS. Trường University Of Kansas, 2001. Áp dụng NURBS trong mô hình hóa vật thể và ứng dụng NURBS trong lập trình gia công các bề mặt phức tạp.Y, Five-axis CNC milling for effective machining of sculptured surfaces. Công nghệ phay CNC 5 trục để gia công chính xác bề mặt chạm trổ.
Tạp chí International Journal of Production Research, 1993. Kết quả nghiên cứu cho phép tạo ra các chương trình NC, bề mặt điêu khắc được gia công bằng máy phay CNC năm trục. Để sử dụng hiệu quả và khai thác triệt để các máy công cụ CNC trong gia công chế tạo là vấn đề cấp thiết mà nhiều doanh nghiệp mong muốn các nhà khoa học, đội ngũ kỹ thuật cùng tham gia giải quyết. 2 Vấn đề còn tồn tại và yêu cầu đặt ra với Xí Nghiệp Liên Doanh Việt Nga VIETSOVPETRO là cần phải nắm chắc các công nghệ mới, hiểu rõ các thiết bị cũng như tính năng vượt trội của thiết bị, thông thạo các phần mềm ứng dụng để thiết kế và triển khai gia công chế tạo.
Lý do chọn đề tài. Để đáp ứng nhu cầu của sản xuất, nâng cao khả năng tự chủ trong gia công chế tạo và sửa chữa thiết bị, đặc biệt là các chi tiết có bề mặt phức tạp, hạn chế mua sắm các phụ tùng thiết bị đắt tiền từ nước ngoài, nhằm thỏa mãn các yêu cầu ngày càng cao của khách hàng về chất lượng phục vụ, giá thành cũng như tiến độ. Một trong những tồn tại trước đây là đối với các chi tiết mang tính đặc thù của nghành dầu khí và thường sản phẩm cơ khí có các bề mặt phức tạp Xí nghiệp Liên doanh Việt Nga VIETSOVPETRO phải nhập từ nước ngoài về với giá thành rất cao, ngoài ra còn bị vướng mắc bởi các các thủ tục mua sắm dẫn đến không tự chủ được tiến độ của dự án. Để chấm dứt tình trạng như vậy, lãnh đạo công ty đã quyết tâm đầu tư các thiết bị máy móc hiện đại để tự chủ trong công việc chế tạo gia công cơ khí.
Và trong những năm gần đây liên tục nhập về các máy công cụ hiện đại như máy tiện CNC CTX400, CTX410, máy phay CNC DMU60 và đặc biệt là trung tâm gia công CNC 5 trục DMU 85. Một trong những sản phẩm có tính đặc thù trong nghành dầu khí và có độ phức tạp cao đó là sản phẩm “Mẫu siêu âm”. Sản phẩm này có giá trị và ý nghĩa rất lớn trong việc kiểm tra và phát hiện các khuyết tật mối hàn trong quá trình hàn lắp ráp và rải ống ngầm dưới biển cho dự án dẫn khí từ Biển Đông vào các nhà máy chế biến khí trong bờ ở Việt Nam. Với ý nghĩa thực tiễn và tính cấp bách như vậy và với sự chấp thuận của lãnh đạo trường Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, cùng với sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn nên tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật gia công chi 3 tiết có bề mặt phức tạp trên máy CNC 5 trục DMU 85 ứng dụng trong lĩnh vực dầu khí” và cụ thể trong đề tài này là chi tiết “Mẫu siêu âm “.1: Hình ảnh 3D sản phẩm mẫu siêu âm 1.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế của đề tài. Ý nghĩa khoa học của đề tài. - Đề xuất xây dựng quy trình vận hành chế tạo với các sản phẩm có bề mặt phức tạp. - Đề xuất triển khai và ứng dụng phần mềm trong thiết kế và chế tạo chi tiết cơ khí trên máy CNC 5 trục DMU 85.
- Đề xuất các khóa học nâng cao về thiết kế và mô phỏng, vận hành gia công trên máy CNC 5 trục DMU 85. Ý nghĩa thực tế của đề tài. - Kết quả nghiên cứu giúp xí nghiệp nắm rõ hơn khả năng công nghệ của thiết bị, chủ động trong việc vận hành và chế tạo các chi tiết cơ khí. - Kết quả nghiên cứu có thể được dùng để định hướng cho việc triển khai và chế tạo các chi tiết có bề mặt phức tạp khác.
Mục đích nghiên cứu. 4 Từ nhu cầu thực tiễn và ý nghĩa cấp bách của công việc sản xuất trong xí nghiệp Liên doanh Việt Nga VIETSOVPETRO, nhằm chủ động hơn trong việc chế tạo gia công cơ khí nhất là các chi tiết có bề mặt phức tạp. Để thực hiện được công việc chế tạo này cần phải hiểu biết và nắm rõ công nghệ của các thiết bị cũng như yêu cầu kỹ thuật khác do đó mục đích nghiên cứu của đề tài này là nghiên cứu nghiên cứu kỹ thuật gia công chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy CNC 5 trục DMU 85 bằng cách sử dụng phần mềm thiết kế Solidwork và phần mềm biên dịch Solidcam để mô phỏng gia công chi tiết có bề mặt phức tạp “Mẫu siêu âm”. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài.
Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu lý thuyết cơ sở về CAD/CAM CNC, tổng quan của máy CNC 5 trục DMU 85, phần mềm ứng dụng Solidwork cho thiết kế và phần mềm Solidcam triển khai gia công. Vì lý do thực tiễn trong quá trình sản xuất tại Xí nghiệp Liên Doanh Việt Nga VIETSOVPETRO nên trong đề tài này xin phép trình bày quá trình nghiên cứu gia công chi tiết “mẫu siêu âm” thông qua các lý thuyết cơ sở về chế tạo cơ khí từ đó đưa ra quy trình công nghệ, tính toán tham số cắt gọt và triển khai các phần mềm ứng dụng để gia công chi tiết “Mẫu siêu âm” 1. Phương pháp nghiên cứu. Với mục đích xuyên suốt của đề tài, do đó phương pháp chủ yếu trong đề tài này sử dụng phương pháp nghiên cứu tài liệu và phương pháp thực nghiệm.
Phương pháp nghiên cứu tài liệu. - User’s Manual HEIDENHAIN. - Giáo trình công nghệ chế tạo máy - Chế độ cắt gia công cơ khí - Sổ tay lập trình CNC 5 - Máy điều khiển theo chương trình số NC, CNC Phương pháp thực nghiệm. Máy DMU 85, hiện có tại VIETSOVPETRO.
Việc nghiên cứu các tài liệu ở trên, cùng với hiểu biết về công nghệ chế tạo, các phần mềm hỗ trợ… đã cho phép tiến hành chế tạo sản phẩm mẫu siêu âm trên máy DMU 85. Kế hoạch thực hiện Kế hoạch thực hiện đề tài nghiên cứu được thực hiện qua hai giai đoạn chính: - Giai đoạn 1. Thực hiện Chuyên đề + Xác định mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu. + Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của đề tài.
+ Nghiên cứu thông số kỹ thuật của máy CNC 5 trục DMU 85. Hoàn thiện nội dung của Luận văn tốt nghiệp. + Thiết lập quy trình tính toán tham số cắt gọt. + Sử dụng phần mềm mô phỏng gia công chi tiết.
+ Thực hiện gia công chi tiết mẫu siêu âm trên máy CNC 5 trục DMU 85.