NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 ĐẠI HỌC QUOC GIA THÀNH PHO HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA R ~ TIE LAY N€THIÿNN CYA NEšG(Á BAK’ BE TAY NGÑỆGN CUU RNOA HOC CAPCAP TRITAYNE TRUONG NAM 2011 NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MÁY CNC Mã số đề tài: T-CK-2011-08 Thực hiện: Lê Khánh Điền Bộ môn Thiết Kế Máy Khoa Cơ Khí NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 MỤC LỤC 1 SPIF công nghệ tạo hình tâm và khả năng thực hiện trên máy CNC 2 2_ Thiết bị và các thông số tạo hình cần khảo sát 3 3 Qui trình công nghệ thực hiện trong dé tài 6 3.1 Lập trình vẽ sản phẩm trên ProE 6 3.2 Thực hiện tạo hình tâm trên máy phay CNC hoặc máy chuyên dùng 6 3.3 Do các thông số kết quả trên sản phẩm 4 Phân tích kết qua 8 4.1 Qui hoạch thực nghiệm 8 4.2 Phân tích quá trình tạo hình băng Abaqus 21 43 Đồ thị ảnh hưởng giữa các thông số tao hình 27 5,. Lập trình tra cứu kết quả cho giải pháp tạo hình tam trên CNC 28 5.1 Giao dién phan mém 28 5.2 Hướng dẫn sử dung 29 5.3 Chương trình nguồn 30 Kết luận 30 Tài liệu tham khảo 3l NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 1. SPIF CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH TAM VÀ KHẢ NĂNG THUC HIỆN TREN MAY CNC Nam 1967, lần đầu tiên Leszak (Hoa Ky) [1] đã đưa ra mô hình biến dạng cục bộ liên tục (Single Point Incremental Forming - SPIF) bằng cách điều khiển qui đạo của dụng cụ tạo hình chuyển động để tạo hình sản phẩm tấm. Mặc dù nhận được patent sáng chế United States Patent Office 3,342,051 Patented Sept.
19, 1967 [1] nhưng công nghệ này chưa thể hiện thực được ngay do kỹ thuật số vào thời gian đó còn thô sơ, phải chờ đến thập niên 90, khi kỹ thuật điều khiển số và sự xuất hiện các máy gia công CNC thì công nghệ này mới bắt đầu được nghiên cứu trong các viện nghiên cứu, các trường đại học và sau đó chiếm một vị trí quan trọng trong sản xuất. Công nghệ mới này được gọi tên là tạo hình kim loại tấm bằng biến dạng tấm cục bộ liên tục (Incremental sheet forming - ISF) [2], [3] một phương pháp tạo hình tấm có hình dạng bất kỳ mà không cần dùng khuôn.1: Kết cấu của đồ ga SPIF thực hiện tại PTN TDQG - 200 _ 60 | Ce & Hình 1.1: Kết cấu mẫu côn cong dùng để qui hoạch thực nghiệm và giả lập Abaqus Quan hệ giữa góc biến dạng lớn nhất và cao độ của vị trí rách H trong mẫu côn cong. cos@ = H,-H R-H Œ = arccos [ trong đó R=60mm R R NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 2. THIET BỊ VA CAC THONG SO TẠO HÌNH CAN KHAO SÁT Trong thời gian thực hiện, các mô hình côn cong được thực hiện trên một số máy CNC vạn nang hay chuyên dùng sau đây tai xưởng Cl, DHBK trực thuộc PTN TDQGDKS &KTHT Máy phay CNC vạn nang Hass TM-1, công suất 5,6 Kw do Mỹ san xuất , sử dung hệ điều hành Fanuc, đặt tại phòng thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia, xưởng C1.
Máy có độ chính xác cao.1 Máy phay CNC vạn năng Hass, dùng tạo hình SPIF tại PTN Trọng Điểm Quốc Gia Điều Khiển Số và Kỹ Thuật Hệ Thống. Máy tạo hình SPIF chuyên dùng 4 trụ: do nhóm nghiên cứu SPIF, PTN TDQG hợp tác với Công ty Công Nghệ Sài Gon sản xuất va đưa vào sử dụng nam thang 4 năm 2011, sử dụng hệ điều hành Max3 đặt tại phòng thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia, xưởng C1. Máy công suất nhỏ nên thường dùng tạo hình các sản phẩm mỏng, vật liệu mềm như nhôm, nhựa. NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 Hình 2.2 Máy chuyên dùng SPIF 4 trụ tại PTN Trọng Điểm Quốc Gia Điều Khiển Số và Kỹ Thuật Hệ Thống Máy tạo hình SPIF chuyên dụng 2 trụ: Máy có công suất trục chính 4,5 Kw do nhóm nghiên cứu SPIF của PTN TĐQG hợp tác với Công ty Công Nghệ Sài Gòn thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng vào tháng 9 năm năm 2011.
Máy có độ cứng vững tốt nên có thể dùng để tạo hình các sản phẩm day, vật liệu cứng như thép, inox.4 Máy chuyên dùng SPIF 2 trụ tại PTN Trọng Điểm Quốc Gia Điều Khiển Số và Kỹ Thuật Hệ Thống NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 i w 00008 Hình 2.5 Các dung cụ tạo hình và dau kẹp được sử dung trong thí nghiệm tại PTN TDQG Các thông số công nghệ tạo hình tấm (thông số đầu vào) ảnh hưởng đến khả năng tạo hình và chất lượng sản phẩm: Tốc độ trục chính n (vòng/ph) ĐMPÐ Lượng tiến dung cụ xuống S, (mm/vg) Tốc độ chạy dụng cu Sy (mm/ph) Bề dày tấm t (mm) Vật liệu tấm (giới hạn trong 4 vật liệu làm thí nghiệm : Nhôm A 1050 H14, thép Zacs, Composite và Inox 304) 6. Nhiệt độ cần gia cho tấm (chỉ dùng cho composite) Các thông số cần khảo sát (Thông số đầu ra): Góc tạo hình lớn nhất œ >0MP Độ nhám bề mặt R, (chỉ dùng cho các vật liệu kim loại) Lượng phục hồi (Springback) của sản phẩm theo phương hướng kính D Lượng phục hồi (Springback) của sản phẩm theo phương chiều sâu H NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 3. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ THỰC HIỆN TRONG DE TÀI 3.1 Lập trình vẽ sản phẩm trên ProE Dé có thé điều khiển dụng cụ tạo hình (hình 2.5) di chuyển theo qui đạo [4] can vẽ mau côn cong (hình 1.1) trên phần mềm ProE (hoặc Cimatron hay các phan mềm CAM có chức năng điều khiển CNC). Xuất mã J code sang máy CNC i PVC_CONG (Active) - Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 J ImÌ [x| Menu Manager File Edit View Insert Steps Analysis Info Applications Resources Tools Window Help ' ữ El ẩn Cù 3| o-m- X là fÊ 3:39 RMS a2sAneBRese-.L k Ứ d, x jb - CAULADUG-S O29 E3 4B 9 £ E22 6 dae PPeme © Loading 2 tolerance tabies.
4 selected Smart Seq Info ———— _—— Done Seq BeModelc= Tree So aft (>) ự Quit Seq +) (J PVC_MODEL_CONG.PRT FSETPO (fy MACH01 x ÁCS0 Li; PLAY PATH + << <>» > Tool Clearance Position Cutting Tool | lệ Display Speed a g§.ị uv Slow Hình 3.1 Vẽ mẫu sản phẩm và dụng cụ tạo hình trên ProE 3.2 Thực hiện tạo hình tắm trên máy phay CNC hoặc máy chuyên dùng: -Gá tâm cân tạo hình lên đồ gá chuyên dùng Hình 3.2 Các đồ gá SPIF dùng trong các đợt thí nghiệm -Thực hiện tạo hình theo bảng thông số (trình bày trong mục 4) cho đến khi sản phẩm bị rách.3 Do các thông số kết quả trên sản phẩm -Do các kích thước hình học trên sản phẩm NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 Hình 3.3 Do chiều sâu trên mẫu bị rách bằng đồng hồ so và so sánh với tọa độ trên may CNC. -Ðo độ nhám bề mặt: Hình 3.4 May đo độ nhám tại PTN Trọng điểm quốc gia Điều khiển số & KTHT - Fừ các giá tri đo, tính các kêt quả thông sô đâu ra như góc tạo hình a, lượng hôi phục theo 2 phương là hiệu số giữa giá trị thiết kế trên ProE và kích thước đo được trên sản phẩm. -Lập bảng kết quả thực nghiệm dé sẵn sàng thực hiện QHTN Vật liệu nhôm tấm A 1050-H14. a/-Két quả góc biến dạng lớn nhất (khả năng tạo hình) Các thông số tạo hình Kết quả Omax SIN S D(mm) t (mm) Vị Y2 V3 (mm/phút) 1 7 1100 0.5 62 63 63 NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 4 11 1500 0.1 Kết quả góc biến dạng lớn nhất (khả năng tao hình) của vật liệu nhôm A 1050 b/-Kết quả do độ sai lệch kích thước theo phương độ sâu AH : Các thông số Kết quả AH STN S D (mm) t (mm) Mỗi y2 Y3 (mm/phút) | 7 1100 0.2: Kết qua do độ sai lệch kích thước theo phương độ sâu AH của vật liệu nhôm A 1050 c/-Két quả do độ sai lệch kích thước theo phương đường kính AD Các thông số Kết quả AD STN Dimm) |,» (mm/phút) | tmm | ÿi y ys l 7 1100 0.5458 NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 7 7 1500 1.3: Két qua do độ sai lệch kích thước theo phương độ sâu AD cua vật liệu nhôm A 1050 d-Kết quả thí nghiệm do chat luong bé mat (độ nhám R,): Các thông số Kết quả R; STN S D (mm) t (mm) yi Y2 y3 (mm/phút) l 7 1100 0.4: Két qua do độ sai lệch kích thước theo độ nhám Rz cua vật liệu nhôm A 1050 Vật liệu thép Zacs a/-Kết quả thực nghiệm thép Zacs góc tạo hình lớn nhất.
Với V1, Y2, y›z là số lan thí nghiệm va do trên các mau cùng thông so Các thông số Kết quả Omax STN S D(mm) t (mm) Vì Y2 V3 (mm/phút) l 7 1100 03 57 57 58 2 11 1100 03 51 51 51 3 7 1500 03 54 55 55 4 11 1500 03 49 50 50 5 7 1100 0.7 68 69 69 10 NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 6 11 1100 0.5: Kết quả thực nghiệm góc tạo hình lớn nhất trên vật liệu thép Zacs b/-Kết qua do độ sai lệch kích thước theo phương độ sâu AH của vật liệu thép ⁄qCs. Các thông số Kết quả AH STN S D (mm) t (mm) AH AH > AH3 (mm/phút) l 7 1100 0.6: Kết quả thực nghiệm độ sai lệch kích thước theo phương độ sâu AH trên vat hiệu thép? Zacs c/-Kết quả do độ sai lệch kích thước theo phương đường kính AD thép Zacs. Các thông số Kết quả AD STN S D (mm) t (mm) AD ; AD > AD 3 (mm/phút) l 7 1100 0.835 11 NGHIÊN CỨU KHẢ NANG TẠO HÌNH TAM TREN MAY CNC-Dé tài NCKH cấp trường 2011 II 1500 0.7: Kết quả thực nghiệm độ sai lệch kích thước theo phương đường kính AD trên vật liệu thép Zacs. d/- Kết quả thí nghiệm do chất lượng bê mặt (độ nhám R.
Các thông số Kết quả R; STN S D (mm) t (mm) R¿i R¿¿ R23 (mm/phút) l 7 1100 0.8: Két qua thuc nghiém do chat luong bê mặt (độ nhám R-) trên vật liệu thép Zacs.