Nghiên cứu chế tạo khuôn uốn định hình trên máy CNC sử dụng trong sản xuất bàn ghế bằng thép ống

1
Bộ Công thơng
Tổng Công ty Máy động lực và máy nông nghiệp
Viện Công nghệ




Báo cáo tổng kết đề tài KH-CN
M số: 247.07.RD/HĐ-KHCN


Tờn ti:
Nghiên cứu chế tạo khuôn uốn định hình
trên máy cnc sử dụng trong sản xuất bàn ghế
bằng thép ống


Cơ quan chủ quản: Bộ Công thơng
Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ
Chủ nhiệm đề tài: KS. Đặng thành công

6801
12/4/2008


Hà Nội 3 - 2008


2

Bộ Công thơng
Tổng Công ty Máy động lực và máy nông nghiệp
Viện Công nghệ





Báo cáo tổng kết đề tài KH-CN
M số: 247.07RD/HĐ-KHCN




Tờn ti:
Nghiên cứu chế tạo khuôn uốn định hình trên
máy cnc sử dụng trong sản xuất bàn ghế bằng
thép ống

Hà Nội , 3 - 2008
Cơ quan chủ trì
Chủ nhiệm đề tài

KS. Đặng Thành Công

3
Mục lục


I. Tổng quan 2
1.1 Máy uốn ống, nguyên lý uốn ống kiểu trục tâm. 2
1.2 Khuôn mẫu kim loại và khuôn uốn ống. 9
II. gia công khuôn trên máy cnc 14
2.1 Máy CNC cắt kim loại bằng dao cụ 15
2.2 Máy tia lửa điện 18
2.3 Lập trình gia công khuôn mẫu trên máy CNC 20
III. Qui trình chế tạo khuôn uốn bàn ghế trên máy CNC. 23
3.1 Qui trình gia công cơ 23
3.2 Qui trình nhiệt luyện 33
3.3 Sơ đồ qui trình chế tạo 36
IV.Kết luận. 37
Tài liệu tham khảo
Phụ lục.
1. Biên bản nghiệm thu chạy thử sản phẩm
2. Phiếu đo độ cứng
3. Một số chu trình gia công trong các hệ điều khiển CNC

4
I. tổng quan

1.1 Máy uốn ống, nguyên lý uốn ống kiểu trục tâm
a) Máy uốn ống
Uốn ống truyền động thuỷ lực kiểu trục tâm đã đợc áp dụng phổ biến
ở nớc ta. Các loại máy uốn ống hiện nay đợc nhập ngoại từ nhiều nguồn
khác nhau nh hãng Shaw Group Inc Mỹ, Shanghai Guoqing Machinary -
Trung Quốc Các máy uốn CNC nhập ngoại có giá thành khá cao từ vài chục
tới vài trăm ngàn USD. Trong nớc cũng đã có một số đơn vị đã và đang tiến
hành hợp tác nghiên cứu chế tạo máy uốn ống điều khiển CNC nh Công ty
Thiết kế và đóng tàu Miền nam (SESCO) với đề tài cấp Nhà nớc Nghiên cứu
thiết kế và chế tạo máy uốn ống CNC phục vụ công nghiệp uốn ống.
Máy uốn ống kiểu trục tâm điều khiển CNC có những đặc điểm sau:
- Tự động hoá cao, các chuyển động chính trong quá trình uốn đợc tự
động hoá.
- Các chuyển động đợc kiểm nghiệm bởi hệ thống đo kỹ thuật số với độ
chính xác cao.
- Kết nối dễ dàng với những phần mềm thiết kế ống.
Máy uốn ống kiểu trục tâm điều khiển PLC có các đặc điểm sau:
- Thao tác cấp ống và tháo ống đợc thực hiện bởi thợ vận hành máy với
các thớc đo cơ khí (cữ chặn, thao ) do đó độ chính xác của vị trí uốn,
góc uốn có phần phụ thuộc vào tay nghề thợ.
- Lập trình gia công cho các biên dạng uốn khác nhau thờng kém linh

hoạt.
- Việc kết nối giữa PC với bộ điều khiển khó khăn hơn (phải thông qua
những trình biên dịch riêng). Không hỗ trợ tơng thích với các phần
mềm thiết kế ống (các phần mềm thiết kế ống không xuất file gia công
trực tiếp cho các hệ điều khiển PLC).
Máy uốn ống kiểu trục tâm bao gồm các bộ phận chính sau:

5
- Hệ thống kết cấu, truyền động cơ khí: khung máy, hệ thống truyền
động bánh răng, xích tải, cụm gá lắp khuôn, cơ cấu kẹp ống, cụm bàn
máy và dẫn hớng, động cơ
- Hệ thống truyền động thuỷ lực gồm bơm dầu, xi lanh thuỷ lực, các van
phân phối, tiết lu, an toàn.
- Hệ thống điều khiển: PLC hoặc CNC gồm bộ điều khiển trung tâm, các
mạch điều khiển các trục, các mạch khuyếch đại


Hình 1: Máy uốn kiểu trục tâm điểu khiển CNC.
Đặc điểm, kết cấu một số bộ phận chính của máy uốn ống kiểu trục tâm:
- Cụm khung máy: Gồm cơ cấu hàn từ thép hình C45, gồm khung máy, dẫn
hớng. Cụm thân máy cần đảm bảo cứng vững để lắp các bộ phận khác của
máykhi làm việc ổn định không rung.

6

Hình 2: Kết cấu cụm khung máy.
- Cụm truyền động chính: Chuyển động chính của máy gồm chuyển động
kẹp chặt ống của cơ cấu kẹp ống, chuyển động đẩy ống tới vị trí theo
lập trình, và chuyển động quay của trục khuôn uốn tạo thành góc uốn
mong muốn.

Hình 3. Kết cấu truyền động chính máy uốn ống kiểu trục tâm.
- Cơ cấu đẩy: Các bộ phận chính gồm xi lanh piston đẩy, các thanh nối,
các giá đẩy. Cơ cấu đẩy có chức năng chính là đẩy ụ động quay tạo
chuyển động lệch tâm trong quá trình uốn

7

Hình 4. Cơ cấu đẩy
- Cơ cấu kẹp ống: Di chuyển ống đến vị trị định sẵn, kẹp chặt ống giúp
cho ống không dịch chuyển trong quá trình uốn. Cơ cấu bao gồm những
bộ phận chính nh: Xi lanh, ptiston, hộp giảm tốc, bộ truyền bánh vít,
các tay đòn, bạc kẹp

Hình 5. Cơ cấu kẹp ống

- Cơ cấu gá lắp khuôn: Có chức năng gá lắp các khuôn uốn lên bàn máy,
bao gồm các bộ phận chính sau: Bích khung đỡ, giá đỡ xi lanh tay uốn,
giá đỡ ngang, tấm dẫn hớng

8

Hình6. Cơ cấu gá lắp khuôn

Thụng s KT V
T
50TSR-
RBH
65TSR-
RBH

80TSR-
RBH
100TSR-
RBH
120TSR-
RBH
Kh nng un ln
nht.(S=40kgf/mm
2
)
mm 50x3.0 65x 3.0 80 x4.5
101.6
x5.5
120x5.5
ng kớnh un ln
nht
mm 30~220 35~250 40~250 60~400 80~450
Chiu di vt tõm
ln nht
mm 2200 2500 3000 3600 5000
Kớch thc tng th
(DxRxC)
mm
4400 x
1050
x 1400
5000 x
1250
x 1450
5300 x

1250
x 1500
6500 x
1600
x 1550
8650 x
1800
x 1600
Tng trng lng
kgs 2000 3000 4000 6000 8000


Bảng 1. Thông số kỹ thuật một số Máy uốn thuỷ lực điều khiển PLC





9
Thụng s KT VT CNC-F38H-4A CNC-F38H-5A
Kh nng un ln nht
O.D.(S=40kgf/mm
2
)
mm 38 x 2.5 38 x 2.5
Gúc un ln nht
mm 38 ~ 180 38 ~ 180
Khong cỏch gia bn un
mm 320~4200 320 ~ 4200
T l lm vic-OD.19.05mm

PC 3~4 3 ~ 4
T l lm vic- OD.25mm PC 2~3 2 ~ 3
T l lm vic - OD.32mm
PC 1~2 1 ~ 2
T l lm vic - OD.38mm
PC 1 1
Kớch thc tng th
(DxRxC)
mm 7000x1200x1500 7000x1200x1500
Tng trng lng
kgs 2000 2100

Bảng 2. Thông số kỹ thuật một số loại máy uốn hai đầu CNC
b) Nguyên lý uốn ống kiểu trục tâm:
Uốn ống kiểu trục tâm dựa trên chuyển động lệch tâm theo cung tròn để
uốn những bán kính mong muốn, khi đó bán kính góc uốn bằng bán kính của
cung. Cũng giống nh uốn thép thanh ống chịu kéo tại mé ngoài và nén tại
phía trong. Thông thờng với những bán kính uốn nhỏ hơn hai lần đờng kính
uốn ngời ta thờng nung nóng ống để khi uốn ống không bị nhăn, dập.
Trên máy uốn đợc bố trí khuôn mẫu, gá kẹp khuôn, thao uốnống sẽ
đợc đa vào thao đúng tới cữ chặn, dới tác động của thuỷ lực nửa khuôn
động sẽ chuyển động uốn ống theo đúng góc uốn mong muốn khớp với nửa
khuôn tĩnh. Khi uốn ống sẽ tỳ lên hai nửa khuôn, do đó khuôn uốn sẽ chịu lực
kéo, nén Mặt khác khi uốn thông thờng không sử dụng bôi trơn nên bề mặt
khuôn sẽ tiếp xúc trực tiếp với ống uốn gây nên ma sát, mài mòn lớn




10

Hình 7. Bố trí khuôn trên máy uốn thuỷ lực
Tổng quát lại quá trình uốn bao gồm những bớc sau:
B1. Cấp ống: Đối với máy uốn PLC đa số cấp ống bằng thủ công, đối với
những ống có đờng kính lớn có sự hỗ trợ của palăng, xe nâng, cẩu. Đối với
máy uốn ống tích hợp điều khiển CNC có hệ thống cấp ống tự động để đảm
bảo quá trình uốn liên tục.
B2: Di chuyển, định vị, kẹp chặt ống: Trên các máy uốn điều khiển CNC hiện
nay các thao tác này hoàn toàn tự động. ống đợc di chuyển tới vị trí lập trình
sẵn và đợc kẹp chặt bởi cơ cấu kẹp ống sao cho khi uốn ống không bị di
chuyển.
B3: Uốn ống: Khuôn trên đợc hệ thống thuỷ lực đẩy sát vào khuôn dới, sau
đó cụm động quay quanh trục cố định uốn ống thành góc định trớc.
B4: Tháo ống: Đối với máy điều khiển CNC thao tác tháo ống cũng hoàn toàn

tự động.
Khuụn un
Khuụn

Thao
Khuụn un

11
1.2. khuôn mẫu kim loại, khuôn uốn ống.
Ngày nay khuôn mẫu đợc sử dụng rất nhiều trong các ngành khác
nhau khi cần tạo hình vật thể nh ngành gia công biến dạng nguội, đúc, sản
xuất sản phẩm nhựa. Vật liệu làm khuôn cũng rất đa dạng, từ hỗn hợp cát tới
các loại thép hợp kim khác nhau. Các loại khuôn mẫu làm bằng kim loại sử
dụng trong các ngành nh sau:
a) Khuôn sử dụng trong gia công biến dạng nguội và biến dạng nóng.
Các loại khuôn biến dạng nguội (dập, uốn) đợc sử dụng phổ biến
trong gia công cơ khí, có u điểm là năng suất cao, thao tác gia công đơn giản


Hình 8. Khuôn dập cắt

Hình 9. Khuôn dập liên hoàn trên máy thuỷ lực
Khuôn dập, uốn có đặc điểm làm việc là ngoài chịu áp lực lớn còn chịu
ứng suất uốn, va đập và ma sát lớn, đối với những khuôn biến dạng nóng còn
phải chịu cả nhiệt độ cao trong quá trình gia công do đó phải đáp ứng đợc
những điều kiện sau:
- Độ cứng: Khuôn dập nói chung phải đạt độ cứng từ 56HRC trở lên tuỳ
thuộc vào thép lá dập. Đối với thép dập có độ cứng cao nh thép kỹ
thuật điện (tôn silic) độ cứng yêu cầu lớn hơn 60HRC. Đặc điểm cần

12
chú ý khi chọn vật liệu làm khuôn dập là ở độ cứng lớn hơn 62 HRC
khuôn dễ bị nứt, mẻ khi làm việc
- Tính chống mài mòn: Khuôn dập phải chịu ma sát lớn nên đòi hỏi có
tính chống mài mòn cao để đảm bảo kích thớc và độ sai lệch của sản
phẩm sau dập.
- Độ bền và độ dai va đập: Thông thờng khuôn dập chịu tải trọng đột
ngột trong thời gian rất ngắn do đó khuôn cũng phải đảm bảo độ dai va
đập để không sứt, mẻ khi làm việc.
Để đảm bảo những yêu cầu nói trên, bớc chọn vật liệu làm khuôn khá
quan trọng trong quá trình thiết kế chế tạo khuôn. Những mác thép thông
thờng làm khuôn biến dạng nguội hiện nay là SKD 11, (tiêu chuẩn JIS), X12,
9XC (tiêu chuẩn Nga) Những thép sử dụng trong làm khuôn biến dạng nóng
là SKD61, X40CrMoV5-1 ,

TT Mác thép C W Mo Cr V Mn
1 SKD 11 1,4 1,6 0,8-
1,2
11,0-
13,0
0,2-0,3 0,6
2 SKD61 0,32-0,42 1-1,5 4,5-5,5 0,8-1,2 0,5
3 X12 2,0-2,2 - - 11,5-
13,0
- 0,15-
0,4
4 SKD1 1,8-2,4 - - 12-15 0,3 0,6
5 SKS31 0,95-1,05 1,00-1,5 - 0,8-1,2 - 0,9-1,2
6 100CrWMn 0,9-1,05 1,2-1,6 - 0,9-1,2 - 0,8-1,1

Bảng 3. Một số mác thép làm khuôn biến dạng thông dụng
b) Khuôn sử dụng trong ngành nhựa.
Có hai loại hạt nhựa hiện thờng đợc sử dụng hiện nay trong sản xuất
sản phẩm nhựa là thermoset và thermoplastic. Hiện nay, xu hớng chung là
dùng thermoplastic vì có thể tái chế có các loại nh Polyethylene LDPE,
Polycarbonate, PET Vật liệu cho khuôn đùn ép nhựa thờng là thép P20 hoặc
NA-55.


13


Hình 10. Khuôn ép vỏ điện thoại
Trong thiết kế khuôn ép nhựa cần chú ý đến góc rút khuôn thông thờng
là từ 0,5 ữ 2
0
tuỳ theo chiều dài của sản phẩm. Hiện nay cha có sổ tay hay
tài liệu nào đề cập chính xác mà chủ yếu làm theo kinh nghiệm. Hai phần của
khuôn thờng đợc gắn trên hai miếng thép (lót khuôn) đủ dày để gắn lên hệ
thống thuỷ lực. Khi thiết kế khuôn ép nhựa cần chú ý bố trí rãnh dẫn tại những
vị trí chịu áp suất thấp nhất. Nếu là rãnh dẫn tròn đờng kính thông thờng
phải lớn hơn 0,9 mm. Bộ phận phun nhựa(Runner) thờng đi kèm máy nhng
chú ý phải chọn loại phù hợp với khối lợng sản phẩm.
Trong thiết kế khuôn ép nhựa độ chính xác là rất quan trọng và cũng
quyết định đến giá thành của khuôn (ví dụ độ chính xác khi làm khuôn ép chai
nhựa không cần yêu cầu cao nh ép vỏ chuột máy tính). Độ dày thành khuôn
cũng rất quan trọng nếu làm dày thì nguội chậm và độ co của nhựa sẽ cao còn
nếu làm mỏng thì ngợc lại.

c) Khuôn sử dụng trong Đúc áp lực.
Đa số các máy đúc áp lực cao hiện nay theo kiểu buồng ép nguội nằm
ngang. Khuôn đúc bao gồm hai nửa khuôn gồm một nửa cố định (nửa khuôn
tĩnh) và một nửa chuyển động (nửa khuôn động). Ruột đợc bố trí tại nửa
khuôn động vì dễ dỡ hơn. Cấu tạo khuôn đúc thờng rất phức tạp gồm buồng
ép, kênh dẫn, rãnh dẫn, các chốt dẫn hớng, chốt đẩy (hình 11)


14


Hình 11. Máy đúc áp lực 420 tấn (Viện Công nghệ)
Khuôn đúc áp lực tuy không chịu áp lực cao và tải trọng va đập lớn bằng
các khuôn ép nguội nhng lại chịu nhiệt độ cao và thay đổi liên tục. Do đó vật
liệu làm khuôn đúc áp lực ngoài yêu cầu về độ bền, độ dai, độ chịu mài mòn
cao còn phải có khả năng chịu nhiệt độ cao và thay đổi liên tục. Đối với đúc
nhôm ngời ta hay dùng thép 4Cr5W2PPb, 3Cr2W8b, đúc kẽm vật liệu làm
khuôn thờng là 5CrMnNi. Khuôn phải đợc nhiệt luyện, các bề mặt làm việc
đợc mài nhẵn, (hiện nay thờng mài bằng tay), mạ crôm, anot hoá, hoặc phốt
phát hoá bề mặt khuôn.

d) Khuôn uốn ống.
- Khuôn uốn R (bản vẽ xem phần phụ lục)
Khuôn uốn ống có bán kính R là chi tiết có dạng trụ tròn xoay với rãnh
cầu. Khuôn uốn R đợc lắp trên phần băng máy cố định, nó đợc gắn vào trục
quay và chỉ kéo trên trục đó khi uốn. Đối với mỗi sản phẩm khác nhau khuôn
uốn sẽ có đờng kính phù hợp. Với đặc điểm là chịu kéo, nén, ma sát, mài
mòn lớn khi làm việc nên vật liệu làm khuôn để đáp ứng đợc những yêu cầu
về cơ tính là rất quan trọng. Trớc đây, ngời ta thờng dùng thép C45 gia

15
công sau đó nhiệt luyện tuy nhiên tuổi thọ của khuôn rất thấp, khuôn mòn
nhanh gây sai hỏng sản phẩm nh góc uốn không đảm bảo, cong vênh, xớc
bề mặt. Đối với những góc uốn nhỏ hơn hai lần đờng kính ống bắt buộc phải
nung nóng để chống nhăn ống do đó để đảm bảo yêu cầu về độ cứng, độ dai
va đập và bền nhiệt chọn vật liệu thép SKD61 với độ cứng đạt lớn hơn 50
HRC sau nhiệt luyện. Khi gia công khuôn uốn R là cần đảm bảo chính xác về
dung sai kích thớc lắp ghép giữa lỗ gá trục và phần gá khuôn đỡ dới. Để gia
công khuôn R sử dụng máy tiện là phù hợp nhất, gia công trên các máy công
cụ khác độ chính xác và hiệu quả sẽ không đạt đợc nh gia công trên máy
tiện. Trớc đây, các loại khuôn này thờng đợc gia công trên máy tiện cơ
nhng độ chính xác phụ thuộc nhiều vào tay nghề thợ đứng máy nên chất
lợng khuôn không ổn định. Nay các loại khuôn này đợc gia công trên máy
tiện CNC sẽ tăng năng suất, đảm bảo ổn định chất lợng khuôn

- Khuôn uốn trên (bản vẽ xem phần phụ lục):
Khuôn uốn trên có dạng hình hộp có rãnh cầu đợc gắn trên phần băng
động của máy uốn cùng với khuôn đỡ dới kẹp và giữ ống khi uốn. Tuỳ theo
bán kính uốn mà khuôn có chiều dài phù hợp. Khuôn đỡ trên chịu kéo, nén,
ma sát và mài mòn khi uốn. Cũng giống nh khuôn uốn R, thép chọn vật liệu
thép SKD61 để đảm bảo độ cứng và độ bền nhiệt (khi uốn ống có quá trình
nung nóng) của khuôn.

- Khuôn đỡ dới (bản vẽ xem phần phụ lục):
Khuôn đỡ dới cũng tơng tự nh khuôn đỡ trên. Vật liệu làm khuôn
cũng chọn thép SKD 61.

16
II. Gia công khuôn trên máy công cụ CNC

Sự xuất hiện của các máy công cụ CNC đã nhanh chóng thay đổi công
nghệ sản xuất khuôn mẫu. Các đờng cong lòng khuôn đợc gia công dễ dàng
hơn. Các cấu trúc phức tạp 3D cũng đợc thực hiện dễ hơn, lợng lớn các thao
tác của ngời thợ đợc giảm thiểu, góp phần tăng chất lợng và năng suất gia
công. Việc lập trình gia công khuôn trên các phần mềm bao gồm cả việc mô
phỏng quá trình gia công giúp cho qui trình gia công hoàn thiện hơn trớc khi
đa vào gia công thực tế. Ngày nay, trong môi trờng sản xuất linh hoạt, một
loạt các máy gia công CNC có thể kết hợp thành một tổ hợp (CNC
engineering center) để có thể sản xuất khép kín từ đầu vào đến đầu ra của một
sản phẩm khuôn mẫu. ở những nớc phát triển, ngời ta đã tích hợp để hình
thành những phân xởng sản xuất khuôn mẫu linh hoạt với tổ hợp CIM
(Computer Integarated Manufacturing) với việc trang bị thêm các robot cấp
liệu và hệ thống đo lờng quản lý chất lợng đồng bộ. Máy CNC có thể điều
khiển trực tiếp từ các bản vẽ của các phần mềm thiết kế vì thế có thể chuyển
trực tiếp từ bộ phận thiết kế sang bộ phận chi tiết mà không cần đến in bản vẽ
ra giấy. Máy gia công CNC sử dụng trong sản xuất khuôn mẫu có hai loại loại
cắt kim loại bằng dụng cụ cắt (dao) nh máy tiện, phay và loại cắt kim loại
bằng tia lửa điện (bản chất là làm bốc hơi kim loại). Về bản chất gia công trên
các máy công cụ cắt CNC là giống nhau, các thông số công nghệ nh lợng
chạy dao, tốc độ chạy dao, tốc độ trục chính vv đều đợc điều khiển bằng
kỹ thuật số.

17

Hình 12. Mô hình sản xuất tổ hợp CIM

2.1 . Máy CNC cắt kim loại bằng dao.
- Máy tiện: Máy tiện có hai loại 2D và 3D, trong đó loại 2D phổ biến hơn
thờng đợc dùng để gia công các khuôn, gá có bề mặt trụ ngoài hoặc
trụ trong. Các máy tiện 3D, ngoài chức năng nh ở máy 2D còn bố trí
thêm một trục quay thứ 3 (gọi là trục C quay quanh trục OZ) và trên
đầu dao còn có chuyển động quay của dụng cụ tạo nên vận tốc cắt để
thực hiện các công việc nh khoan, khoét, doa các lỗ đồng tâm hay lệch
tâm với tâm chi tiết. Khi gia công, ngời thợ cần xác định toạ độ điểm
zero (W) của chi tiết hay gốc chơng trình so với điểm gốc (M) của
máy. Điểm zero (W) của phôi xác định hệ toạ độ của phôi trong quan
hệ điểm với điểm gốc (M) của máy.


Hình 13. Ví dụ về các điểm zero của phôi (W) và điểm gốc của máy (M)

18


Hình 14. Máy tiện với bàn dao phía sau có bố trí cục C (3D)
- Máy phay và máy khoan đứng: Với các loại máy này trục chính hớng
theo phơng thẳng đứng, và trùng với phơng của trục OZ trong hệ toạ
độ Decac, chiều dơng của trục này có chiều hớng lên phía trên, trục
OX và trục OY là hai trục nằm trên bàn máy thông thờng có chiều dài
dịch chuyển lớn hơn. Máy phay vạn năng CNC trục đứng đợc sử dụng
nhiều nhất để gia công lòng khuôn phức tạp.


Hình 15. Hệ thống trục toạ độ trên máy phay đứng.

19

Hình 16. Phay khuôn trên máy phay vạn năng CNC
- Máy phay nằm ngang: Trục chính của máy phay nằm ngang là theo
phơng OZ, chiều dơng hớng vào máy, trục OX nằm trên mặt phẳng
định vị của chi tiết (hoặc song song với mặt phẳng định vị, và chiều
dơng của nó hớng về phía trái nếu nhìn theo hớng dơng của trục
chính

Hình 17. Hệ toạ độ máy phay nằm ngang

20
2.2 . Máy tia lửa điện.
Gia công tia lửa điện về bản chất là hớt đi bề mặt phôi bởi một quá
trình điện nhiệt thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại thay cho tác
động của dụng cụ cắt vào phôi gồm 02 quá trình sau:
Bớc 1: Hình thành kênh phóng điện.
Máy phát điện tăng điện áp qua khe hở. Dới ảnh hởng của điện
trờng, các điện tử bị hút từ cực âm (catôt) về cực dơng (anôt). Điện trờng
sẽ mạnh nhất ở hai điểm điện cực gần nhau nhất, chất điện môi bị ion hoá. Tất
cả các phần tử dẫn điện đều hội tụ quanh điểm này tạo nên một cầu. Kênh
phóng điện hình thành và sự phóng điện xảy ra.
Bớc 2: Nóng chảy và bốc hơi vật liệu.
Tại thời điểm phóng điện, điện áp giảm, số lợng phần tử dẫn điện tăng
lên làm dòng điện chạy giữa các điện cực. Dòng điện cung cấp năng lợng
làm bốc hơi dung dịch điện môi. Lõi của bọt hơi bao gồm các kênh plasma.
Plasma này là chất khí có lẫn các điện tử và các ion dơng ở áp suất khoảng

1kbar và nhiệt độ khoảng 10.000
0
C. Chất điện môi giữ kênh Plasma và cũng
giữ cho năng lợng có một mật độ tập trung cục bộ. Sự va chạm của các điện
tử lên anôt và của các ion dơng lên catôt làm nóng chảy và bốc hơi các điện
cực. Máy phát ngắt dòng điện sau khi đã diễn ra xung. Điện áp ngắt đột ngột.
Kênh phóng điện mất đi gây ra sự giảm áp suất đột ngột làm cho kim loại
nóng chảy bất ngờ bị đẩy ra khỏi kênh phóng điện và bốc hơi.
Đặc điểm u việt của gia công tia lửa điện là có thể gia công đợc
những vật liệu rất cứng và những khuôn mẫu có hình dáng lòng khuôn phức
tạp. Mặt khác gia công xung định hình còn có thể tạo đợc độ bóng bề mặt
cao tại những chỗ lòng khuôn phức tạp, rất khó hoặc không thể sử dụng các
phơng pháp đánh bóng trực tiếp.
Có hai phơng pháp gia công tia lửa điện sử dụng rộng rãi là:
Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình (phơng pháp xung định hình).
Trong phơng pháp này điện cực là một hình không gian bất kỳ mà nó in hình
của mình lên phôi.


21


H×nh 18. Gia c«ng khu«n trªn m¸y xung ®Þnh h×nh
Gia c«ng tia löa ®iÖn b»ng c¾t d©y. §iÖn cùc lµ mét d©y m¶nh (d = 0,1 ÷ 0,3
mm) ®−îc cuèn liªn tôc vµ ®−îc ch¹y theo mét ®−êng cho tr−íc (contua).



H×nh 19. Gia c«ng khu«n trªn m¸y c¾t d©y

22
2.3 . Lập trình gia công khuôn mẫu trên máy CNC
Để lập chơng trình gia công khuôn ngời ta đặt nó vào một hệ toạ độ cố
định gắn với phôi. Đặt gốc toạ độ cần tuân theo nguyên tắc sao cho đơn giản
nhất trong quá trình tính toán. Quá trình lập trình gia công khuôn có thể sử
dụng hệ toạ độ tuyệt đối hoặc tơng đối, hoặc phối hợp giữa hệ toạ độ tuyệt
đối và tơng đối.
- Các thông số hình học giúp xây dựng một chơng trình dịch chuyển
lỡi cắt dụng cụ trong hệ toạ độ đợc chọn.
- Các thông tin công nghệ Xác định các thông số về công nghệ nh:
loại dụng cụ cắt và các thông số hình học của nó nh góc trớc, góc
sau, bán kính lỡi cắt ; Các thông số chế độ cắt v,t,s và các điều kiện
khác nh bôi trơn, làm mát, thoát phoi; các biện pháp công nghệ nh
dừng có thời gian để làm bóng bề mặt
Có nhiều hình thức lập trình nh:
- Lập trình bằng tay trực tiếp trên máy CNC: Các máy CNC đợc trang bị
các phím chức năng và màn hình đồ hoạ cho phép trực tiếp nhập các
câu lệnh vào cụm CNC. Để giảm thời gian tính toán các điểm trung
gian, chiều dày lát cắt hệ thống CNC đợc cài đặt sẵn các chơng trình
con.
- Lập trình bằng máy tính: Từ cơ sở vẽ và thiết kế trên máy tính, một hệ
thống biên dịch sẽ trợ giúp cho quá trình lập trình. Sau khi thiết kế xong
khuôn sẽ lựa chọn quy trình công nghệ gia công và cách thức gia công
(cắt thô, cắt bán tinh, cắt tinh và các kiểu ăn dao). Từ những lựa chọn
đó máy tính sẽ thông qua bộ vi xử lý sẽ xác định một chơng trình gia
công thích hợp dới dạng mô tả các quá trình dịch chuyển dụng cụ và
các chế độ công nghệ tơng ứng. Sau đó là mã hoá chơng trình gia

công trên theo mã của hệ thống điều khiển số tơng thích đ
ợc lắp trên
máy để cho ra chơng trình gia công thích hợp với ngôn ngữ máy.


23
Khi lập chơng trình gia công trên máy cắt bằng dao cụ cần quan tâm
đến các yếu tố hình học mà theo đó các lệnh điều khiển các chức năng dịch
chuyển dụng cụ theo một quỹ đạo đã đợc thiết lập trên bản vẽ.
Từ bản vẽ khuôn ta chia contua (đờng hay biên dạng) thành các đoạn
thẳng, các đờng cong, tính toán toạ độ của các điểm cắt nhau giữa hai đoạn
thẳng, đờng cong và đoạn thẳng hoặc hai cung cong; tính toán các điểm tiếp
xúc giữa đờng thẳng và đờng cong hoặc giữa hai đờng cong. Tiếp sau đó là
chọn hành trình cắt và viết các lệnh di chuyển lỡi cắt của dụng cụ theo các
điểm trên contua theo trình tự từ điểm bắt đầu đến toạ độ của điểm đến cho
đến điểm cuối cùng của biên dạng. Lựa chọn dao cắt trên mỗi đoạn gia công
sao cho thích hợp với quá trình gia công thô hay tinh tránh tình trạng xay ra va
chạm giữa mặt sau của dao vào chi tiết gia công, giữa máy và đồ gá, bổ sung
các điều kiện khác nh dừng máy để kiểm tra, tới hoặc tắt dung dịch trơn
nguội, thay dao
Bổ sung thêm các lệnh về công nghệ liên quan nh các lệnh bù dao, lệnh
sử dụng hệ thống toạ độ, đơn vị đo. Sau khi soạn thảo chơng trình đa vào
các hệ thống điều khiển số của máy để thực hiện gia công. Thông thờng các
phần mềm thiết kế lập trình gia công CNC hiện nay đều có phần mô phỏng để
kiểm tra trớc khi đa vào gia công thực tế.
Đối với lập trình gia công trên máy tia lửa điện ngời lập trình cần hiểu
rõ để thiết lập các tham số gia công tia lửa điện, xác định điều kiện dòng chảy
chất điện môi, chọn dây cắt Ví dụ các bớc lập trình gia công trên máy
xung định hình nh sau:
B1 Chọn hình dáng và vật liệu điện cực:

B2 Chọn các tham số gia công tia lửa điện và xác định điều kiện dòng
chảy chất điện môi
- Đa lợng hớt vật liệu và độ thô hoặc tinh của bề mặt gia công vào bản
kê.
- Các tham số phóng điện
- Các tham số điều khiển khe hở REP, VM
- Các tham số ăn mòn điện AW, T

24
- Các tham số để tự động ngăn ngừa lỗi
- Dòng chảy SPL
B3 Chọn điểm bắt đầu
Đa vật liệu phôi và hình dáng yêu cầu vào bản kê
B4 Xác định các toạ độ:
- Block vị trí: XYZC
- Block ăn mòn điện
B5 Chuyển các bớc định vị và gia công tia lửa điện sang các lệnh lập trình
B6 Vào chơng trình
B7 Mô phỏng trên máy tính
B8 Chạy chơng trình gia công trên máy.

25
III. Qui trình chế tạo khuôn uốn
bàn ghế điển hình trên máy CNC.
3.1. Qui trình gia công cơ khí.
a) Khuôn uốn R:
Chức năng làm, việc chọn chuẩn: lỗ giữa 35 cần đợc đảm bảo dung
sai lắp ghép với trục để khuôn không bị đảo khi làm việc. Các bề mặt lắp tấm
ốp dới cần đảm bảo độ nhẵn bề mặt để đảm bảo lắp ghép. Chuẩn thô là bề
mặt bên của khuôn sẽ đảm bảo độ đồng tâm giữa lỗ trục và biên dạng ngoài
của khuôn.
Phôi thép tròn trụ tròn đảm bảo lợng d cho phay và tiện với lợng d
nh sau:

Hình 17. Lợng d phôi tròn
Trình tự các nguyên công gia công:
- Nguyên công 1: Tiện mặt đầu, tiện mặt trụ ngoài, tiện lỗ 35, tiện rãnh
nửa cầu, tiện cắt phôi
- Nguyên công 2: Phay tinh mặt bên sau tiện cắt, Phay rãnh then.
- Nguyên công 3: Cắt dây hai mặt lắp tấm ốp dới.
Nguyên công 1:
tiện mặt đầu, tiện mặt trụ ngoài, tiện lỗ 35, rãnh nửa cầu,
tiện cắt phôi.