Luận văn: Gia công khuôn bề mặt phức tạp bằng trung tâm gia công 5 trục UCP600

Nghiên cứu ứng dụng trung tâm gia công 5 trục UCP600 để chế tạo khuôn mẫu phức tạp. Luận văn cung cấp quy trình thiết kế và lập trình gia công chi tiết.

• Tác giả: Đoàn Đỉnh Quân
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Huy Ninh
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Chế Tạo Máy
• Đề tài: Ứng Dụng Máy 5 Trục UCP600 Gia Công Khuôn Phức Tạp
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về máy 5 trục UCP600

Máy gia công 5 trục UCP600 là một trung tâm gia công CNC tiên tiến được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế tạo hiện đại. Đây là một trong những giải pháp tối ưu nhất để gia công khuôn phức tạp với độ chính xác cao và hiệu suất vượt trội. Máy được trang bị hệ thống điều khiển HEIDENHAIN hiện đại, cho phép lập trình và vận hành linh hoạt. UCP600 có khả năng xử lý các bề mặt phức tạp, những chi tiết có hình dáng không đều và những sản phẩm đòi hỏi độ chính xác cao. Với 5 trục làm việc, máy có thể tiếp cận các góc cạnh khó khăn, giảm thiểu thời gian gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm.

1.1. Đặc điểm kỹ thuật của máy UCP600

Máy UCP600 sở hữu các đặc điểm kỹ thuật nổi bật như: hệ thống 5 trục liên động, khả năng quay tự động, tốc độ spindle cao, và độ lặp lại chính xác. Máy được thiết kế để gia công những khuôn phức tạp với bề mặt không phẳng và những chi tiết tinh xảo. Hệ thống CNC HEIDENHAIN iTNC 530 tích hợp trên máy cho phép tối ưu hóa quy trình gia công, giảm thời gian chế tạo và tăng năng suất lao động đáng kể.

1.2. Ứng dụng trong ngành chế tạo khuôn

Trong ngành chế tạo khuôn, máy gia công 5 trục UCP600 đóng vai trò quan trọng. Nó có khả năng tạo ra những khuôn có bề mặt phức tạp và chi tiết tinh xảo đáp ứng yêu cầu khắt khe của các sản phẩm hiện đại. Máy thích hợp cho gia công các loại khuôn: khuôn injection, khuôn gia công, và những khuôn có hình dáng đặc biệt phục vụ sản xuất công nghiệp.

II. Nguyên lý hoạt động gia công 5 trục

Gia công 5 trục là công nghệ tiên tiến cho phép dao cắt tiếp cận bề mặt công việc từ nhiều góc độ khác nhau. Hệ thống 5 trục bao gồm: 3 trục tuyến tính (X, Y, Z) và 2 trục quay (A, B hoặc B, C). Nguyên lý hoạt động của máy gia công 5 trục UCP600 dựa trên việc điều khiển đồng bộ 5 trục này để tạo ra những chuyển động phức tạp. Khi gia công khuôn phức tạp, máy có thể di chuyển dao cắt liên tục trên nhiều mặt mà không cần định lại vị trí công việc. Điều này giảm đáng kể thời gian chuẩn bị, tăng độ chính xác và chất lượng bề mặt sản phẩm cuối cùng.

2.1. Hệ tọa độ và điều khiển trục

Hệ thống hệ tọa độ trên máy UCP600 được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn ISO. Hệ điều khiển HEIDENHAIN cho phép lập trình chính xác các tọa độ không gian. Các trục X, Y, Z chịu trách nhiệm chuyển động tuyến tính, trong khi các trục quay điều chỉnh góc độ tiếp cận của dao cắt, tạo ra khả năng gia công bề mặt phức tạp với độ chính xác cao nhất.

2.2. Quá trình gia công bề mặt phức tạp

Gia công bề mặt phức tạp yêu cầu lập trình chi tiết và kiểm soát chặt chẽ quá trình cắt. Máy UCP600 sử dụng các chu trình gia công chuyên biệt như: Roughing, Finishing, và Sweeping để xử lý từng phần bề mặt công việc. Hệ thống HEIDENHAIN tối ưu hóa đường dẫn dao, giảm thời gian không cắt, và đảm bảo chất lượng bề mặt khuôn hoàn hảo.

III. Lập trình gia công với HEIDENHAIN CODE

Lập trình HEIDENHAIN CODE là công cụ chính để điều khiển máy gia công 5 trục UCP600. Hệ thống này sử dụng ngôn ngữ lập trình ISO NC Code kết hợp với các mở rộng riêng của HEIDENHAIN. Mỗi chương trình gia công bao gồm: header thông tin, định nghĩa công cụ, cầu trúc tọa độ, và các lệnh gia công chi tiết. Khi gia công khuôn phức tạp, lập trình viên cần định nghĩa chính xác: bề mặt gia công, đường chạy dao, công cụ sử dụng, và tham số cắt. Phần mềm CATIA V5 tích hợp với máy UCP600 cho phép tạo mô hình 3D khuôn, tự động sinh code gia công, và mô phỏng toàn bộ quá trình trước khi thực hiện trên máy.

3.1. Cấu trúc chương trình NC

Một chương trình gia công hoàn chỉnh trên máy UCP600 gồm nhiều phần: khai báo máy, khai báo gốc tọa độ, lựa chọn công cụ, và các câu lệnh gia công chi tiết. Cấu trúc này đảm bảo máy hiểu rõ nhiệm vụ và thực hiện chính xác. Các chu trình gia công như Roughing (tinh thoát), Finishing (hoàn thiện), và Sweeping được sắp xếp hợp lý để tối ưu hóa thời gian và chất lượng.

3.2. Tối ưu hóa đường chạy dao

Đường chạy dao đóng vai trò then chốt trong gia công khuôn phức tạp. Phần mềm CATIA V5 tính toán đường cong tối ưu để dao cắt luôn tiếp xúc với bề mặt công việc ở góc độ tốt nhất. Tối ưu hóa này giảm rung động máy, kéo dài tuổi thọ dao cắt, và nâng cao chất lượng bề mặt khuôn cuối cùng.

IV. Quy trình thực hiện gia công khuôn thực tế

Quy trình gia công khuôn phức tạp trên máy UCP600 tuân theo các bước chuẩn: thiết kế chi tiết sản phẩm, thiết kế khuôn, chia tách lòng và lõi khuôn, lập trình gia công, mô phỏng, và cuối cùng là thực hiện gia công trên máy. Đầu tiên, kỹ sư thiết kế chi tiết sản phẩm (ví dụ: tuabin) trong CATIA V5, sau đó thiết kế khuôn bao gồm lòng khuôn (trong), lõi khuôn (ngoài), và các cấu trúc hỗ trợ. Bước tiếp theo là chia tách lòng và lõi để có thể gia công riêng biệt. Phần mềm sinh code gia công tự động dựa trên bề mặt khuôn 3D. Trước khi thực hiện trên máy thực, toàn bộ quá trình được mô phỏng để kiểm tra va chạm, lỗi lập trình, và xác nhận thời gian gia công. Cuối cùng, chương trình được tải vào máy, thiết lập hệ tọa độ, lựa chọn công cụ phù hợp, và thực hiện gia công.

4.1. Thiết kế khuôn và chia tách lòng lõi

Thiết kế khuôn là bước quan trọng quyết định chất lượng sản phẩm. Trong CATIA V5, kỹ sư tạo bề mặt lòng khuôn dựa trên chi tiết sản phẩm, sau đó tạo bề mặt lõi. Chia tách lòng lõi được thực hiện bằng các lệnh như Split để tách các phần cần gia công riêng biệt, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả gia công.

4.2. Mô phỏng và kiểm tra trước gia công

Mô phỏng gia công là bước bảo vệ quan trọng trước khi chính thức gia công khuôn trên máy. Phần mềm cho phép hiển thị chuyển động dao, kiểm tra va chạm với công việc hoặc chuỗi máy, xác nhận thời gian gia công. Mô phỏng chi tiết giúp phát hiện lỗi sớm, đảm bảo an toàn máy, tiết kiệm thời gian, và tăng độ tin cậy của chương trình gia công.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ DÀO TẠO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI ĐOÀN BÌNH QUẦN NGHIEN CUU UNG DUNG TRUNG TAM GIA CONG & TRUC UCP000 DE CIA CONG KIIUÔN CIIO SAN PIIAM CO BE MAT PIC TAP Chuyên ngành : Chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHE TAO MAY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KIIOA HỌC TS. NGUYỄN HUY NINH Hà Nội - Năm 2012 TỜI CAM ĐOAN Tôi là Đoàn Đỉnh Quân học viên lớp thạc sỹ khoa học Chế tạo máy CTM2010B - Trường Đại học Bách khoa Hà Nột Voi dé tài luận vẫn AVghiễn cứu ứng dụng trung (âm gia công 5 trục LICP600 đễ gia công khuôn cho sân phẩm cá bê mặt phức tạp, nay tôi xin cam đoan ‘Tat cá những nội dung trong, luận văn nảy đều do tôi thực hiện và chưa từng, được ai công bố trong bất kỳ một công trình não khác. Tắt cả những phản thông tia được trích dẫn từ các công trình và bài báo của các tác giả khác đều được chủ thích rõ ràng, Tôi xin chịu mọi trách nhiệm đối với nội dung luận văn này. LLỜI CẮM ƠN Để hoàn thành Luận văn đúng nội dung yêu cầu và thời gian cho phép, tác giả xin chân thành cảm ơn thấy T8 Nguyễn Huy Ninh, người đã hướng dẫn và giúp dỡ tận tình từ định hưởng dễ tải dẻn quả trình viết và hoàn chỉnh Luận văn.

Tác giả bảy tô lòng biết en đối với Ban lãnh đạo củng các thây cô ở Viện đào tạo Sau đại học, Viên Cơ khi của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã lạo điều kiện thuận lợi đề tác giá hoàn thành bản Luận vẫn này. To nang luc ban than còn nhiêu hạn chế nên T.uận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận dược sự dòng góp ý kiến của các Thay, Cỏ giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp. Xin chân thành cam on! Tác giả Đoàn Dink Quin bọ 83 | Tlinh 4.59 ‘Xuat file NC code 84 84 | Tlinh 4.60 ‘Lua chon hệ điều hành. BA 85 | Ain 461 Câu lệnh gia công 85 5S | Tinh 431 Lệnh Join 2 70 56 | Tinh 4.32 Sketch tâm lòng Khuôn.

71 5? | Hình 433 Pad tim lòng khuôn: 71 58 | Hình4.34 Split tm long khuôn 72 $9 | Hinh 4.35 Pad tam lối khuôn 72 60 |Hình436 Split tam loi khuôn 72 6L | Hinh 4.37 Tắm lòng khuôn hoản thiện 73 62 | Hinh 4.38 Tắm lõi khuôn hoàn thiện 73 63 | Hinh 4.39 Sketch tao phéi 74 64 | Hinh 4.40 Phéi gia công, 74 65 | Hinh 4.41 Hop thoai Part Operation 75 6 | Linh 4.42 Khai bao may 75 67 | Minh 4.43 Khai bảo gốc tọa độ 76 6 | Linh 4.44 Lép thoai Lacing 76 69 | Hình 4.45 Lựa chọn bê mặt 7? 70 | Hình 4.46 Lựa chọn đường chạy đao 7ï 71 [Hình 447 Lua chon dao 78 72 | Hinh 4.48 Mồ phỏng gia oông 78 73 | Hinh 4.49 Lệnh Roughing 79 74 | Hình450 Tag chọn bê mặt gia công, T9 75 |Hìmh451 Tang chọn đường chạy dạo 80 76 | Hình452 Tam chọn dao 80 7? |Hình453 Mõ phông gia nông 81 78 | Hinh 4.54 Lệnh sweeping 81 79 | Hin 4.55 Luya chọn bẻ mặt gia công 82 80 | Hinh 4.56 Lựa chọn dường chay dao 82 81 | Hinh 4.57 Mô phóng gia công 83 82 | Tinh 4.58 Mô phỏng gia công chỉ tiết lòng khuôn 83 MỤC LỤC Trang Trời cam đoan Trời sâm ơn bo Mục lục Các ký hiệu và chữ viết tắt Danh mục các băng biểu Danh mục các hình vẽ PLAN MG DAU 10 Chuong 1 - TONG QUAN VE MAY CNC - TRUNG TAM GIA 13 CONG UCPé00 1. Khải quátvề máy CNC 13 1. Trưng tâm gia công Milron UCP600 16 KT LUẬN CHƯƠNG | 19 Chương 2— NGHIÊN CUU HE DIEU HANH HEIDENHAIN 2.1 Lập trình HEIDENHAIN — CODE 2.1 Cầu trúc một chương trình NƠ 2.1 Hệ thẳng tọa độ trên máy ïTNƠ 530 2. Câu trúc mệt chương trình NC 2.

Lap tinh gia céng HEIDENHAIN CODE 21 Các hàm nội suy 2. Các chu trình gia công 2. Các chu trinh sử dụng cho đầu dò 2. Các chu trinh dịch chuyến tọa độ 3.

Các chức năng phụ MI 2. Giới thiệu chức năng vận hành heiđenbain KỨT LUẬN CHƯƠNG 2 Chương 3 VẬN HÀNH TRUNG TÂM GIÁ CÔNG UCP600 3. Các bước vận hánh máy 3. Các thao táo vận hành.

Thao tac vé Home 3. Thiết lập hệ thống tọa độ cho các trục 3. Các chế độ vận hành KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 Chương 4- THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG 4.1, Thiết kế chỉ tiết tuabin bang phan mém Catia V5 4. Thiết kế khuôn cho chỉ tiết tuabin bằng phan mém Catia V5 4.

Thiết kế lòng vả lõi khuôn. Tách lòng và lõi khuôn 4. Gia công khuôn cánh tuabin bang phan mém Catia V5 4. Lập trình gia công, KET LUAN CHƯƠNG +1 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ TOM TAT LUAN VAN CAC TU KHOA TAI LIGU TIIAM KHAO PHU LUC MỤC LỤC Trang Trời cam đoan Trời sâm ơn bo Mục lục Các ký hiệu và chữ viết tắt Danh mục các băng biểu Danh mục các hình vẽ PLAN MG DAU 10 Chuong 1 - TONG QUAN VE MAY CNC - TRUNG TAM GIA 13 CONG UCPé00 1.

Khải quátvề máy CNC 13 1. Trưng tâm gia công Milron UCP600 16 KT LUẬN CHƯƠNG | 19 Chương 2— NGHIÊN CUU HE DIEU HANH HEIDENHAIN 2.1 Lập trình HEIDENHAIN — CODE 2.1 Cầu trúc một chương trình NƠ 2.1 Hệ thẳng tọa độ trên máy ïTNƠ 530 2. Câu trúc mệt chương trình NC 2. Lap tinh gia céng HEIDENHAIN CODE 21 Các hàm nội suy 2.

Các chu trình gia công 2. Các chu trinh sử dụng cho đầu dò 2. Các chu trinh dịch chuyến tọa độ 5S | Tinh 431 Lệnh Join 2 70 56 | Tinh 4.32 Sketch tâm lòng Khuôn. 71 5? | Hình 433 Pad tim lòng khuôn: 71 58 | Hình4.34 Split tm long khuôn 72 $9 | Hinh 4.35 Pad tam lối khuôn 72 60 |Hình436 Split tam loi khuôn 72 6L | Hinh 4.37 Tắm lòng khuôn hoản thiện 73 62 | Hinh 4.38 Tắm lõi khuôn hoàn thiện 73 63 | Hinh 4.39 Sketch tao phéi 74 64 | Hinh 4.40 Phéi gia công, 74 65 | Hinh 4.41 Hop thoai Part Operation 75 6 | Linh 4.42 Khai bao may 75 67 | Minh 4.43 Khai bảo gốc tọa độ 76 6 | Linh 4.44 Lép thoai Lacing 76 69 | Hình 4.45 Lựa chọn bê mặt 7? 70 | Hình 4.46 Lựa chọn đường chạy đao 7ï 71 [Hình 447 Lua chon dao 78 72 | Hinh 4.48 Mồ phỏng gia oông 78 73 | Hinh 4.49 Lệnh Roughing 79 74 | Hình450 Tag chọn bê mặt gia công, T9 75 |Hìmh451 Tang chọn đường chạy dạo 80 76 | Hình452 Tam chọn dao 80 7? |Hình453 Mõ phông gia nông 81 78 | Hinh 4.54 Lệnh sweeping 81 79 | Hin 4.55 Luya chọn bẻ mặt gia công 82 80 | Hinh 4.56 Lựa chọn dường chay dao 82 81 | Hinh 4.57 Mô phóng gia công 83 82 | Tinh 4.58 Mô phỏng gia công chỉ tiết lòng khuôn 83 CÁC KÝ HIỆU VẢ CHU VIRT TAT STT Ky hiệu và chữ viết tắt Ý nghĩa Computer Numerical Contel — Điều khiêm số 1 CNC cỏ sự trợ giúp của máy tỉnh.

Automatic Too] Changer — Giai phap thay dao 2 ATC eee tự động Computer Aided Design — Thiết kế có sự trợ 3 CAD giúp của mày lính 4 CAM Computer Aided Manufacturing San xuiit cd sự trợ giúp của máy tính 5 DIRKIN Đại học Bách khoa 11a Nội 6 NC Number Control — Diéu khién s6 7 LAN Local Area Network — liên kết nội hộ § — Bước thực hiện tiếp theo 9 STT Số thứ tự DANII MỤC CÁC BẰNG BIỮU STT| Số thứ tự hình Ý nghĩa Trang So sánh đặc điểm cia may CNC voi may 1 Bang 1.1 - - 14 tông cụ vạn nẵng 3 Bang 2.1 Câu trúc chương trình NC 2 3 Bang 2.2 Cac ham chức nảng phụ MÔ code 36 Các lựa chọn chính hiển thị hướng quan 4 Bang 3.1 - 54 sát mô phỏng gia công, 27 | Tinh 4.4 Tlelix curve sĩ 29 |Hìmh45 Swept suface 58 30 |Hìmh46 ThickSurface 58 31 | Anh 47 Sketch 3 59 32 «| Ain 48 Shall. 2 59 33 | Hinh 49 Sketch 4 60 34 | Hinh 4.11 Circular pattern 61 36 | Hinh 4.14 Circular Pattern 2 62 39 | Linh 4.16 Pocket & chamfer 63 4L | Linh 4.18 Tạo thêm các mặt nhờ lệnh Bxtruded 61 43 | Hinh 4.19 Tạo thêm các mặt nhở lệnh EiII 61 41 | Hình 120 Thiết kế lòng và lõi khuôn 6S 45 | Hình 421 Thân chia bẻ mặt lòng khuôn 6S 46 | Hin 4.22 Phân chữa bê mặt lối khuôn 66 47 | Ain 4.23 Tiệnh Extraet T 66 48 | Hin 424 Tiệnh Extraet T 67 49 | Anh 4.anh Fill suface 1 67 50 | Hinh 4.26 Lệnh Extract 2 G8 5L | Hinh 4.27 Lénh sketch D1240 G8 52 | Hinh 4.28 Lệnh Eill suface 2 G9 53 | Hinh 4.29 Lệnh Split 69 54 | Tinh 4.30 Lénh Join 1 70 ~ MỤC LỤC Trang Trời cam đoan Trời sâm ơn bo Mục lục Các ký hiệu và chữ viết tắt Danh mục các băng biểu Danh mục các hình vẽ PLAN MG DAU 10 Chuong 1 - TONG QUAN VE MAY CNC - TRUNG TAM GIA 13 CONG UCPé00 1. Khải quátvề máy CNC 13 1. Trưng tâm gia công Milron UCP600 16 KT LUẬN CHƯƠNG | 19 Chương 2— NGHIÊN CUU HE DIEU HANH HEIDENHAIN 2.1 Lập trình HEIDENHAIN — CODE 2.1 Cầu trúc một chương trình NƠ 2.1 Hệ thẳng tọa độ trên máy ïTNƠ 530 2.

Câu trúc mệt chương trình NC 2. Lap tinh gia céng HEIDENHAIN CODE 21 Các hàm nội suy 2. Các chu trình gia công 2. Các chu trinh sử dụng cho đầu dò 2.

Các chu trinh dịch chuyến tọa độ MỤC LỤC Trang Trời cam đoan Trời sâm ơn bo Mục lục Các ký hiệu và chữ viết tắt Danh mục các băng biểu Danh mục các hình vẽ PLAN MG DAU 10 Chuong 1 - TONG QUAN VE MAY CNC - TRUNG TAM GIA 13 CONG UCPé00 1. Khải quátvề máy CNC 13 1. Trưng tâm gia công Milron UCP600 16 KT LUẬN CHƯƠNG | 19 Chương 2— NGHIÊN CUU HE DIEU HANH HEIDENHAIN 2.1 Lập trình HEIDENHAIN — CODE 2.1 Cầu trúc một chương trình NƠ 2.1 Hệ thẳng tọa độ trên máy ïTNƠ 530 2. Câu trúc mệt chương trình NC 2.

Lap tinh gia céng HEIDENHAIN CODE 21 Các hàm nội suy 2. Các chu trình gia công 2. Các chu trinh sử dụng cho đầu dò 2. Các chu trinh dịch chuyến tọa độ ĐANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT | Số thứ tự hình Y nghĩa Trang 1 |Tnhll Trưng tâm gia công LICP600 16 2 Tĩình 1.3 Mãn hình điền khiển.4 Bảng điều khiến.5 © chita dung cu cal 19 6 |Himhl6 Thing chita phot 19 7 | Hin 21 Hệ thông Lợa độ 30 8 |[Himh32 Go quét tọa độ cực 31 9 | Hinh2.