Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đột dập cao tốc CNC

Toàn văn luận văn thạc sĩ về thiết kế máy đột dập cao tốc CNC. Tài liệu phân tích sâu công nghệ, cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán thiết kế.

• Tác giả: Nguyễn Bình Tân
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Văn Nghệ
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Nghệ Và Thiết Kế Máy Đột Dập Cao Tốc CNC
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Máy Đột Dập CNC Cao Tốc

Máy đột dập CNC cao tốc là một trong những thiết bị công nghệ tiên tiến nhất trong lĩnh vực gia công áp lực hiện nay. Đây là loại máy chuyên dụng được thiết kế để thực hiện các công việc đột lỗ, cắt hình, và tạo hình với độ chính xác cao và tốc độ nhanh chóng. Máy đột dập CNC kết hợp giữa công nghệ CNC hiện đại với các cơ cấu cơ học tiên tiến, cho phép tự động hóa toàn bộ quá trình sản xuất. Ứng dụng của máy này rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp như chế tạo cơ khí, sản xuất linh kiện điện tử, công nghiệp ô tô và nhiều lĩnh vực khác. Với khả năng điều khiển chuyển động chính xác và tốc độ gia công cao, máy đột dập CNC đã trở thành giải pháp tối ưu cho các doanh nghiệp sản xuất hiện đại.

1.1. Định Nghĩa Và Đặc Điểm Của Máy Đột Dập CNC

Máy đột dập CNC là thiết bị sử dụng hệ thống điều khiển số để tự động thực hiện các công tác gia công áp lực. Đặc điểm nổi bật của máy bao gồm tốc độ gia công cao, độ chính xác vượt trội, tính linh hoạt trong lập trình và khả năng tự động đổi khuôn. Máy được trang bị động cơ servo cho phép điều chỉnh tốc độ và lực ép một cách linh hoạt.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Công Nghệ CNC

Từ PLC, NC, CNC đến DNG-NC, công nghệ điều khiển số đã trải qua những bước phát triển đáng kể. Máy đột dập CNC đại diện cho sự kết hợp hoàn hảo giữa công nghệ máy tính và kỹ thuật cơ khí. Sự phát triển này đã mở ra nhiều khả năng mới cho tự động hóa sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

II. Công Nghệ Gia Công Áp Lực Trong Máy Đột Dập

Gia công áp lực là phương pháp sản xuất sử dụng lực nén lớn để tạo hình các vật liệu. Trong máy đột dập CNC, có nhiều công nghệ gia công áp lực khác nhau được áp dụng như đập tâm, đập khối, đập thủy lực và đập bằng môi trường dẻo hỏi. Mỗi phương pháp có ưu điểm riêng và được lựa chọn tùy theo loại vật liệu, hình dạng sản phẩm và yêu cầu kỹ thuật. Công nghệ đập thủy tĩnh đặc biệt hiệu quả cho các sản phẩm có hình dạng phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao. Các thiết bị thực hiện công nghệ này bao gồm máy ép trục khuỷu, máy ép thủy lực và các máy quay chuyên dụng khác.

2.1. Công Nghệ Đập Tâm Và Đập Khối

Công nghệ đập tâm sử dụng lực tập trung để tạo hình từng điểm trên sản phẩm, thích hợp cho các chi tiết có kích thước nhỏ. Công nghệ đập khối áp dụng lực đều đặn trên toàn bộ diện tích, tạo ra các sản phẩm có hình dạng khối với độ chính xác cao.

2.2. Công Nghệ Đập Thủy Lực Cao Áp

Công nghệ đập thủy lực cao áp cho phép tạo hình vật liệu phức tạp mà không cần khuôn kín. Phương pháp này sử dụng chất lỏng dẻo để truyền lực đều đặn, mang lại sản phẩm có chất lượng cao và bề mặt mịn màng.

III. Thiết Kế Sơ Đồ Động Của Máy Đột Dập CNC

Thiết kế sơ đồ động là bước quan trọng nhất trong quá trình tính toán và thiết kế máy đột dập CNC. Sơ đồ động bao gồm hệ thống dẫn động servo, cơ cấu chấp hành, hệ thống điều khiển và các cơ cấu truyền động khác. Động lực học máy được tính toán chi tiết để đảm bảo máy hoạt động ổn định, hiệu quả và an toàn. Hệ thống thay khuôn tự động là một đặc điểm quan trọng, cho phép chuyển đổi nhanh chóng giữa các khuôn khác nhau mà không cần ngừng máy. Cơ cấu định vị bàn gá khuôn đảm bảo khuôn được lắp đặt chính xác và an toàn trong quá trình gia công.

3.1. Hệ Thống Dẫn Động Servo

Động cơ servo là trung tâm của hệ thống dẫn động CNC, cung cấp lực ép chính xác và tốc độ điều khiển linh hoạt. Hệ thống điều khiển servo bao gồm mạch điều khiển tốc độ, điều khiển momen và các cảm biến phản hồi.

3.2. Cơ Cấu Chấp Hành Và Hệ Thống Thay Khuôn

Cơ cấu chấp hành gồm trục khuỷu-thanh truyền hoặc piston-xy lạnh, chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tuyến tính. Hệ thống thay khuôn tự động với cơ cấu định vị chính xác giúp tăng hiệu suất sản xuất và giảm thời gian chế biến.

IV. Lập Trình Gia Công Và Ứng Dụng Thực Tiễn

Lập trình gia công trên máy đột dập CNC yêu cầu hiểu biết sâu sắc về phần mềm FANUC và các ngôn ngữ lập trình CNC khác. Phần mềm FANUC Series 18 được sử dụng rộng rãi trong các máy đột dập hiện đại, cho phép lập trình chiều sâu gia công, tốc độ, lực ép và các thông số khác. Độ chính xác khi cắt hình và đột lỗ phụ thuộc vào chất lượng lập trình và các thông số gia công. Các phương pháp cắt hình và đột lỗ chính xác được áp dụng dựa trên kích thước chi tiết, loại vật liệu và yêu cầu bề mặt. Ứng dụng của máy đột dập CNC cao tốc có thể được sử dụng cho cắt hình bằng cối mép cong, gọt bằng khuôn theo biên dạng và nhiều ứng dụng khác trong công nghiệp sản xuất.

4.1. Giới Thiệu Phần Mềm FANUC Và Lập Trình Cơ Bản

Phần mềm FANUC cung cấp giao diện thân thiện để lập trình các công tác gia công. Ví dụ lập trình gia công bao gồm thiết lập vị trí khuôn, xác định lực ép, tốc độ gia công và các tham số khác để đảm bảo chất lượng sản phẩm tối ưu.

4.2. Độ Chính Xác Và Hệ Thống Di Chuyển Phôi

Hệ thống di chuyển phôi bao gồm cơ cấu đi chuyển ngang, hệ thống chắn phôi và các cơ cấu định vị khác. Cơ cấu khuôn xoay tự động cho phép gia công nhiều mặt mà không cần thay đổi phôi, tăng hiệu suất sản xuất đáng kể.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 'TRƯỜNG DẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYEN BINH TÂN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ MAY BOT DAP CAO TOC CNC Chuyên ngành: CÔNG NGHE CƠ KHỈ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. PIHẠM VĂN NGHỆ Hà Nội —-2011 Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN LOI CAM DOAN Tôi tên là: NGUYỄN DÌNH TAN Học viên lớp: Cao học CNCK 2009-2010 Dưới sự hướng dẫn của PGS. PHAM VĂN NGHỆ tôi nhận nghiên cửa đê tài: *“ Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy đội dập cao tic CNC” Tôi xin cam doan, luận văn nảy là quá trình nghiên cứu của bản thân. Nếu có sai sót gì tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Tác giã NGUYEN DENI TAN w Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN MUCL LOI CAM BROAN, 2 MỤC TỤC cesses 3 DANH MỤC CÁC BANG BIRU. T7 DANH MỤC CÁC HỈNH VẼ, ĐỎ THỊ 8 M6 PAU 12 1. Mục dích, đối lượng và phạm ví nghiên cứu của dễ tài 12 3. Y nghữa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tải.

Ý nghữa khơa học của dé tai 13 3. Ý Nghĩa thục tiễn của để tả. TONG QUAN VE PHUONG PHÁP GIA CÔNG ÁP LỰC. Giới thiệu về các công nghệ trong gia công áp lực.

Công nghệ dép tam. Công nghệ đập khối Treo TT 1. Các phương pháp gia uông đặc biệt —. Giới thiệu các thiếtbị thực hiện công nghệ gia công áp lực.

Máy ép trục khuýu. Máy ép thuỷ lục TH 35 1. Cac may dang quay. MAY BOT DAP CNC - UNG DUNG VA KHA NANG CONG NGHEB ov ecsssssesesnsseensonssetnsonsneinsiaseeeneciastasteanennstensivsete ¬—.

Sự phát triển của PLC, NC, ƠNC, DNG.NC - 30 Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN Tinh 3. Kích thước làm việc của chày côi khi cắt hình và đột lỗ các chỉ 46. tiết phức tạp 47 Hinh3. Cắthình bằng cói mép cong 48 Hinh3.

Sơ đề gọt bằng khuôn theo biên dạng ngoài — gọt lỗ 49 _ Hinh 3. Sơ phân bê lượng dư dé got 50 Hình 4. Sơ đỗ khối may dot dap cao téc CNC cé co cau chap hành trục khuyu — thanh truyền 51 Hình 4. Sơ đô khối máy đệt đập cao tốc CNC có cơ cầu chấp hành piston — xy lạnh 52 Hình 4.

Sơ đỗ khối máy đột đập cao tốc CNỮ có cơ câu chấp hành 33 Hinh4. Câu trúc của hệ thống điểu khiển động cơ servo Hình 4. Câu trủc của hệ thông diễu khiển động cơ servo với các diễu 54 — khiển tốc độ - diém —mémen 35 Hinh 4. Can tan cia dong oo servo 56 _ Tlinh 1.7 Tínhiệura của Vôn kế là một điện áp biến thiên từ 0 + SV 57 Hinh 4.

Sự biên dỗixung trong mạch diéu khién servo 58 Hình4.9, Một phương pháp phê biến dùng IC 555 dễ diễu khiến servo 59 _. Kết nỗi diều khiển trong may dot dap cao toe CNC 60 Tinh 1.1 1a Ilé théng thay khutuédén ng 61 — Tình⁄. Hệ thống thay khuôn tự động 62 — Hình 112. Sơ đồ khuôn lắp trên bàn gá khuôn 63 Hinh4.

Kết cầu khuôn đột các biêu đạng từ ÿT : ø2. Kết cầu khuôn đột các biển đạng từ $3 + 030 65 _ Hinh415. Kết câu khuên đột các biên dang đột lớn hơn ¿30 66 — Hinh4. Cơ cầu định vị bảngó khuôn 67 — Hinh4.

Cơ câu định vị bàn gá khuôn 68 _ Hinh4lốc. Cơ câu định vị bàn gá khuôn Tô Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN 3. Kích thước làm việc của chày côi khi cắt hình và đột lỗ c: tập. Độ chính xác khi cắt hình, đột lễ.

Các phương pháp cắt hình và đột lỗ chính xác. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ĐỘT DẬP CAO TOC CNC. Thiết kế sơ đô động của máy. Ong HOG MAY.

Dộng lực học máy. Hệ thống dẫn động servo. Cơ cầu chấp hành. Hệ thống điều khiến The 74 4.

Hệ thông thay khuôn tự động,. H HH HH He dư he rre, 76 4. Một số kết câu khuôn. thuờng 4được sử dụng, T1 4.

Cơ cầu định vị bản gá khuôn 81 4. Cơ cầu khuôn xoay tự động, Tre ea BA 4. Hệ thông di chuyển phôi. Thiết kế hệ thông di chuyển phôi.

Cơ câu đi chuyển ngang. Hệ thông chắn phô. Một số hệ thống khác.96 GHƯƠNG 5, LAP TRINH GLA CONG TREN MAY DOT DAP CAO TGC CNC 97 3. Giới thiệu phân mém FANUC.

số ví dụ lập trình gia công trên máy dột dập cao lóc ƠNG img dung phan mềm FANUC 8eries 18 E. ¬— 102 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỬU TIẾP THHO.103 Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN DANH MUC CAC HÌNH VẼ, ĐÒ THỊ STT TEN HINH 1 Hinhll Mộtsôsản của công nghệ đập tâm 3 Hinh1.2 Dạậpkhỏi trên khuôn hở 3 Hinh1. Dập khối trên khuôn kín 4 Hình 1. Một số sân phẩm dạng Ông chế rao từ công nghệ đập chất lỏng, cao áp 5 Hình 1.

Một số sản phẩm dạng tâm chế tạo từ công nghé dip chat long cao ap Hình 1. Một số sin pham dang khối ché tao (ir cong nghé dp chat. long © oa ap 7 Hinh17. §ơ để bố trí hệ thống đập thủy tĩnh 8 [inh 1.

So đồ công nghệ tạo hình sản phẩm bằng dập thủy co ° 1ình 1. Sø để công nghệ tạo hình săn phẩm bằng sự kết hợp giữa đập thuỷ tĩnh và đập vuốt thường 10 Hinh 1. So đồ đập bằng môi trường dan hỏi Hình 1. Một số sân phẩm chế tạo từ công nghệ dập bằng môi trường ụ dân hội 12 Hinh1.

Sơ dễ công nghề tạo lừnh bằng xung lượng của chất nỗ l3 Hình 1. Một số sản phẩm chế tạo từ công nghệ tạo hình bằng xung, Tượng của chât nỗ 14 Hinh1.14 Sơ đỗ công nghệ tạo hình bảng xung lượng điện thuỷ lục 5 Hình 1. Một số sản phẩm chê tạo từ công nghệ tạo hình bằng xung lượng diện thuỷ lực 16 Hinh 1. Rơ đỗ công nghệ tạo hình bằng xung lực của từ trường, 7 Hình 1.

Một số sản phẩm chế tạo từ công nghệ tạo hình bằng xung lực của từ trường 18 Ilinh 1. So 46 may ép truc Khuyu Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN 1. Kiến nghị hướng nghiên cửu tiếp theo. 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN 2. cu Gọn hnhnH n Ha g2 ng mHgeirrree 132 3. Khả năng công nghệ của các máy CNC e BZ 3. Giới thiện một số máy đột dập CNC.

Mày đột CNC Vipros 255 của hãng Amada (Nhật Bản). Máy đột CNC 1IPS1 500 của hãng Tailift (Dài Loan). Máy đôi ƠNC V20 - 1225 củn hãng I.4, Cc bién dang chay G3t. Các biên đạng chảy tiêu chuẩn.

Các biên dạng chảy không tiêu chuẩn. Các bộ phận chính của máy dập cao tốc CNC. Cơ cầu chấp hành - Tre 40 2. Hệ thống điêu khiển Tre we AO CHƯƠNG 3.

CƠ SỞ TĨNH TOÁN THIẾT KẺ we AD 3. Các phương pháp tính toán luc và công biến đạng trên cơ sở lý thuyết gia công kim loại bằng áp lực. Cơ sở của phương pháp tình toán lý thuyết. tre we AZ 3.

Mét số phương pháp xác định lục cắt. Nguyễn công cất. Trạng thái ứng suất và biển dang. Các giai đoạn của quá trình cắt bằng khuôn.

Xác dịnh lực cắt đột đột. Xác định lực đây và tháo gỡ sẵn phẩm. Những yêu tổ ảnh hưởng tới lục cắt. Xác dịnh khe hở giữa chảy và dối.

Dung sai trên kích thước lâm việc của chảy cối khuôn cắt %4 Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN Tinh 3. Kích thước làm việc của chày côi khi cắt hình và đột lỗ các chỉ 46. tiết phức tạp 47 Hinh3. Cắthình bằng cói mép cong 48 Hinh3.

Sơ đề gọt bằng khuôn theo biên dạng ngoài — gọt lỗ 49 _ Hinh 3. Sơ phân bê lượng dư dé got 50 Hình 4. Sơ đỗ khối may dot dap cao téc CNC cé co cau chap hành trục khuyu — thanh truyền 51 Hình 4. Sơ đô khối máy đệt đập cao tốc CNC có cơ cầu chấp hành piston — xy lạnh 52 Hình 4.

Sơ đỗ khối máy đột đập cao tốc CNỮ có cơ câu chấp hành 33 Hinh4. Câu trúc của hệ thống điểu khiển động cơ servo Hình 4. Câu trủc của hệ thông diễu khiển động cơ servo với các diễu 54 — khiển tốc độ - diém —mémen 35 Hinh 4. Can tan cia dong oo servo 56 _ Tlinh 1.7 Tínhiệura của Vôn kế là một điện áp biến thiên từ 0 + SV 57 Hinh 4.

Sự biên dỗixung trong mạch diéu khién servo 58 Hình4.9, Một phương pháp phê biến dùng IC 555 dễ diễu khiến servo 59 _. Kết nỗi diều khiển trong may dot dap cao toe CNC 60 Tinh 1.1 1a Ilé théng thay khutuédén ng 61 — Tình⁄. Hệ thống thay khuôn tự động 62 — Hình 112. Sơ đồ khuôn lắp trên bàn gá khuôn 63 Hinh4.

Kết cầu khuôn đột các biêu đạng từ ÿT : ø2. Kết cầu khuôn đột các biển đạng từ $3 + 030 65 _ Hinh415. Kết câu khuên đột các biên dang đột lớn hơn ¿30 66 — Hinh4. Cơ cầu định vị bảngó khuôn 67 — Hinh4.

Cơ câu định vị bàn gá khuôn 68 _ Hinh4lốc. Cơ câu định vị bàn gá khuôn Tô Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN ĐANH MỤC CÁC BẰNG BIẾU STT TÊN BẢNG 11. Các nguyên công điển hình của công nghệ đập tắm 2 Bảng 21. Khối giao tiếp 3 Bảng 4.

Các thông số điển hình của dộng cũ servo Bang 4. Bang thông số kỹ thuật của động cúa động cơ servo được sử 4 đựng trong máy đột dận cao tốc CNC 5_ Hảng 43. Khổi giao tiếp trong máy đột đập cao téc CNC 6 ‘Bang 51. Các địa chỉ sử rong phinmém FANUC Seri 1&P 7 Bảng 5.

Giải thích các lệnh Œ trong, phần miên FANUC Seri 18P 8 Bảng 53. Giải thich các lệnh M trong phan mém FANUC Seri 1BP Nghiên cứu CN và TK may dit dap cao tée CNC Vign SDH - DHBKHN 19 Inhl.19 3ø đồ máy ép trục thuỷ lực 20 __ Hinh1 20 Một số loại máy ép thủy lực 21 Tình 1. Mệt số loại máy búa điển hình. Sơ đỗ phân loại máy kiểu quay 23 Hinh 1.

May can rén 25° Hinh 1. May rén quay và sân phẩm thục hiện 26 Hinh 1. Máy miết và sản phẩm thực hiện 27 Hình 1. Máy rát vành và sâu phẩm thực hiện 28 Hinh2.1, Máy đột đập CNC 29 __ LHinh2.