nghiên cứu công nghệ gia công chi tiết nắp động cơ d50 trên máy cnc

MC LC
2
THIếT Kế QUY TRìNH NắP đẫNG Cơ D50 TRêN MáY CNC 3
PHN III: KT LUN 140
Lời Nói Đầu

Trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc, cơ khí là một
ngành then chốt. Trong đó chế tạo máy là một phần quan trọng trong nền sản
xuất cơ khí. Chế tạo máy là nghành sản xuất ra các loại thiết bị máy móc phục vụ
cho mọi ngành sản xuất nói chung và trình độ công nghệ nói riêng của một nến
sản xuất. Đặc biệt đối với nớc ta, một nớc nông nghiệp lạc hậu, lại bị chiến tranh
tàn phá, thì vấn đề phát triển cơ khí và công nghệ chế tạo máy lại càng cấp thiết
trong sự nghiệp Cơ Khí hoá nền sản xuất. Trong những năm gần đây, cơ khí đã có
bớc phát triển mạnh mẽ nhng nói chung còn cha đáp ứng đợc sự đòi hỏi của thực
tế sản xuất. Công nghệ chế tạo máy của nớc ta còn lạc hậu, kém phát triển so với
các nớc trong khu vực . Nên việc ứng dụng các công nghệ gia công mới còn ít, và
cha đồng bộ do nhiều lý do khác nhau. Do vậy đổi mới công nghệ, ứng dụng các
thành tựu mới trong công nghệ chế tạo máy vào quá trình sản xuất là một vấn đề
cấp bách mang tính sống còn trong quá trình hội nhập vào nền kinh tế khu vực và
nền kinh tế thế giới. Công nghệ CAD/CAM và máy CNC đã đợc ứng dụng rộng
rãi ở các nớc có nền sản xuất tiên tiến từ những năm 50 của thế kỷ XX, và nó đã
thực sự thúc đẩy công nghệ chế tạo máy lên một tầm cao mới. Tuy nhiên ở nớc
ta, công nghệ này còn khá mới mẻ. Điều đó đặt ra cho những ngời làm cơ khí
- 1 -
nhất là những ngời làm cơ khí trẻ phải luôn luôn trau dồi kiến thức, cập nhật kịp
thời những tiến bộ của ngành sản xuất cơ khí thế giới để đa nền cơ khí Việt Nam
tiến kịp với khu vực và thế giới. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó mà chúng em
chọn đề tài tốt nghiệp là: Nghiên cứu công nghệ gia công nắp động cơ D50
trên máy CNC . Qua đề tài này, em có thể hiểu hơn về công nghệ gia công trên
máy CNC, là phơng pháp công nghệ còn khá mới và tổng quan về hệ thống
CAD/CAM/CNC trong thực tế.

Quá trình thực hiện, đọc kỹ bản vẽ chi tiết và lập qui trình công nghệ gia
công đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, phù hợp với điều kiện công nghệ, mày móc
với chi phí sản xuất là thấp nhất nhng vẫn đảm bảo chất lợng. Trong đồ án này,
qui trình công nghệ gia công cơ bản đợc thiết kế cho máy CNC, một xu hớng
phát triển chung của quá trình gia công cơ hiện nay.
Đồ án của chúng em lấy đề tài Nghiờn cu cụng ngh gia cụng chi tit np
ng c D50 trờn mỏy CNC.


- 2 -
Thiết kế quy trình nắp động cơ D50 trên máy CNC
CHNG I: TNG QUAN V MY CNC
I. Khỏi nim v lp trỡnh trờn mỏy CNC:
1.1. Ch ơng trình CNC:
Trong máy cắt kim loại cổ điển, kế hoạch gia công chi tiết đợc thực hiện bởi
ngời sản xuất và theo đó chi tiết đợc gia công đảm bảo các yêu cấu về kích thớc
và dung sai. Tơng tự nh vậy, đối với máy công cụ NC, chơng trình NC thực chất là
một bản dịch của của kế hoạch gia công chi tiết từ tiếng Anh sang những code NC
mà hệ thống điều khiển của máy có thể hiểu đợc. Chơng trình đó đợc đọc và thực
hiện bởi hệ thống điều khiển của máy. Nh vậy máy công cụ NC đợc thực hiện bởi
chơng trình viết bằng code NC, gọi là chơng trình NC. Nó bao gồm một tập hợp
các câu lệnh (statement) hoặc khối (block) cho biết các hoạt động máy và các
chuyển động cắt đợc thực hiện để gia công một chi tiết cụ thể nào đó.
Mặc dù đã có những code NC tiêu chuẩn, nh tiêu chuẩn quốc tế ISO 6983/1
nhng các hệ thống điều khiển đợc chế tạo bởi các nhà sản xuất khác nhau vẫn sử
dụng các code NC khác nhau. Bởi thế, một chơng trình NC có thể không tơng
thích với các hệ thống điều khiển khác nhau. Nói cách khác, chơng trình NC viết
cho các máy đợc sản xuất bởi các hãng sản xuất khác nhau sẽ khác nhau. Trong
phạm vi đồ án này xin đợc trình bày về loại máy CNC do hãng Mori Seiki của
Nhật Bản, viết cho hệ điều khiển FANUC.

1.2. Ưu điểm của ph ơng pháp gia công trên máy CNC:
Hiện nay, linh hoạt hoá, tự động hoá quá trình gia công cơ khí đợc coi là một
giải pháp hữu hiệu về mặt kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất trong qui mô
hàng loạt vừa và nhỏ. Phơng pháp gia công trên máy CNC có những nét u việt
hơn hẳn so với các máy thờng ở những điểm sau:
- Gia công đợc các chi tiết phức tạp hơn.
- Qui hoạch thời gian sản xuất tốt hơn do có thể tính toán chính xác thời gian
máy.
- 3 -
- Thời gian lu thông lớn hơn do tập chung nguyên công cao và giảm thời gian
phụ. Trên máy CNC có khả năng gia công bằng nhiều dao nên có thể gia công
nhiều bề mặt trong cùng một thời gian, thay đổi dụng cụ đợc thực hiện tự động.
- Tính linh hoạt cao hơn do việc thay đổi chơng trình nhanh chóng và đơn giản.
- Độ lớn loạt tối u nhỏ hơn.
- Độ chính xác gia công cao, ổn định đều.
- Chi phí kiểm tra giảm.
- Chi phí cho phế phẩm giảm.
- Hoạt động liên tục nhiều ca sản xuất.
- Một công nhân có thể vận hành nhiếu máy đồng thời.
- Hiệu suất cao hơn.
- Tăng năng lực sản xuất.
Những nét u việt trên của máy CNC là không phụ thuộc vào kiểu máy.
1.3. Các hệ toạ độ của máy CNC:
Đặc trng của máy công cụ chính là các chuyển động của mà nó có thể thực
hiện. Chẳng hạn nh chuyển động thay đổi quan hệ về vị trí giữa dụng cụ và phôi
bao gồm chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay theo các trục khác nhau.
Tuy nhiên, nó không bao gồm các chuyển động quay của dụng cụ hoặc của phôi
để duy trì hoạt động cắ. Ví dụ, đối với máy tiện chỉ có hai chuyển động song song
và vuông góc với trục chính, còn đối với máy phay lại có ba trục chuyển động đặc
trng.

Quy tắc bàn tay phải đã đợc tiêu chuẩn hoá để xác định chiều chuyển động
của dụng cụ hay phôi. Theo nguyên tắc này ngón tay cái chỉ chiều dơng trục X,
ngón tay giữa chỉ chiều dơng trục Z, còn ngón tay trỏ chỉ chiều dơng trục Y. Các
trục quay tơng ứng với trục X, Y, Z đợc kí hiệu bởi các chữ A, B, C. Chiều quay d-
ơng là chiều quay theo chiều kim đồng hồ nếu nhìn theo chiều dơng của các trục
X, Y, Z.
Ba trục chuyển động chính của máy CNC là trục X, Y, Z. Trục Z vuông góc
với trục X, Y và có chiều dơng xác định sao cho khoảng cách giữa dụng cụ cắt
hoặc phôi và dụng cụ kẹp tăng dần khi gia công. Cụ thể nh sau:
- 4 -
Trục Z:
Trên các máy công cụ phôi quay nh tiện, trục Z song song với trục chính và
chiều dơng theo chiều di chuyển của dụng cụ cắt ra xa phôi.
Trên máy công cụ dụng cụ quay, nh phay, doa . trục Z song song trục dụng cụ,
chiều dơng xác định theo chiều di chuyển của dụng cụ ra xa phôi.
Trên các may khác nh máy dập, máy bào trục Z vuông góc với bàn dao, chiều
dơng xác định theo chiều tăng dần khoảng cách giữa dụng cụ và phôi.
Trục X:
Trên máy tiện, chiều trục X là chiều chuyển động của dụng cụ và chiều dơng
là chiều di chuyển dụng cụ từ phôi ra.
Máy phay ngang trục X song song với bàn máy.
Máy phay đứng trục X nằm trên bàn máy và chiều dơng hớng về ngời điều khiển
khi đứng đối diện với máy.
Trục Y:
Xác định theo qui tắc bàn tay phải.
Chuyển động của mỗi trục đợc đảm bảo bởi một nguồn động cơ riêng biệt. Nguồn
động cơ này có thể là động cơ DC, động cơ bớc hoặc động cơ thuỷ lực căn cứ vào
độ chính xác của máy CNC.
1.4. Các điểm không :
Điểm không máy (M):

Là điểm gốc của hệ toạ độ máy, phụ thuộc vào từng loại máy khác nhau. Điểm
M xác định vùng giới hạn làm việc của máy. Máy phay, điểm M thờng nằm ở
- 5 -
điểm giới hạn dịch chuyển của bàn máy. Máy tiện, điểm M thờng nằm ở tâm trấu
kẹp.
Điểm không của chi tiết (W):
Là điểm gốc toạ độ của chi tiết. Điểm này do ngời lập trình quyết định dựa
trên bản vẽ chi tiết sao cho thuận tiện cho việc lập trình và đảm bảo các yêu cầu
về kích thớc.
Hệ thống điều khiển cung cấp những code cho phép ngời lập trình xác định
gốc toạ độ dựa trên cơ sở vị trí hiện thời của dụng cụ cắt. Cách khác có thể xác
định gốc toạ độ dựa voà điểm tham khảo cố định của máy (thông thờng là điểm
thay dao)[XIII].
Điểm không khác:
Ngoài ra cũng cần xác định điểm chuẩn của dao, điểm chuẩn của gá dao, và
điểm gá dao
II. Các ph ơng pháp lập trình trên máy CNC:
Cùng với sự phát triển của ngành cơ điện tử , đến nay đã xuất hiện ba phơng
pháp lập trình quá trình gia công chi tiết trên máy NC. Đó là : lập trình bắng tay,
lập trình với sự trợ giúp từ máy tính và lập trình từ CAD.
2.1. Lập trình bằng tay:
Cấu trúc chơng trình gia công chi tiết lập bởi ngời lập trình đợc ghi lại trên tài
liệu (recorder) gọi là một chơng trình viết tay. Chơng trình viết tay đợc thiết lập
thành thứ tự các quan hệ vị trí giữa dụng cụ cắt và phôi mà theo đó ta gia công chi
tiết. Chơng trình viết tay đợc viết trên Flexowriter để tạo ra một chơng trình, các
ký tự Alphabet hoặc ký tự đặc biệt tơng ứng với các hoạt động trên băng và đợc
liên hệ với các ký tự. Mỗi dòng của chơng trình ứng với mỗi khối trên băng dục lỗ
theo ký tự EOB (End of block).
a. Mã máy:
Một chơng trình bao gồm một tập hợp các câu lệnh (khối) đợc liệt kê theo dãy

chỉ định các chuyển động cắt và các hoạt động đợc hình thành. Ký tự, biểu tợng,
con số là các nguyên tố hợp lại thành từ.
Ví dụ: Câu lệnh N1G20G90X0Y0Z1.5
Bao gồm các từ N1, G20, G90, X0, Y0, Z1.5, các nguyên tố của
các từ trong câu lệnh là N, G, X, Y, Z, 0, 1, 5, 9, 2 và ;.
- 6 -
Nh đã biết, tín hiệu điện tín đợc truyền đi và đợc hiểu bởi con ngời thông qua
việc sử dụng mã M. Tơng tự, máy NC có thể hiểu đợc một chơng trình NC thông
qua việc sử dụng mã nhị phân hoặc thập phân. Hai loại mã này đang đợc sử dụng
trong máy NC, mã EIARS_224B và ASCII. Vật trung gian truyền thống mà một
chơng trình NC đợc chuyển đổi đến hệ thống điều khiển NC là dải băng. Với sự
phát triển của việc ứng dụng trong chế tạo, một chơng trình NC cũng đợc tải vào
một máy tính hoặc hệ thống chuyển đổi NC đợc nối với hệ thống điều khiển
thông qua một cáp RS232. Mã ASCII cũng đợc chấp nhận bởi EIA nh mã
RS_558_B và ISO. Cả hai mã này đều đợc chấp nhận bởi nhiều máy NC. Chúng
đợc hiểu là mã EIA và ISO.
b. Định dạng khối của một ch ơng trình NC:
Có nhiều cách khác nhau để thể hiện một từ NC trong câu lệnh (khối), phụ
thuộc vào thiết kế của hệ thống điều khiển NC [XIII] . Một trong những định
dạng sớm nhất là dãy cố định liên tiếp (fixed sequential). ở đây, sự liên tiếp rõ
ràng đợc yêu cầu với mọi từ trong khối và những từ đó đợc sử dụng bởi hệ thống
điều khiển yêu cầu trong bất cứ trờng hợp nào cũng phải chỉ rõ ý nghĩa thay đổi
trạng thái máy NC. Mỗi từ bao gồm một số chỉ rõ trạng thái (chẳng hạn vị trí theo
phơng X, tốc độ trục chính ) của máy NC. Bởi vậy, một câu lệnh bao gồm một
số cố định các chữ số đợc liệt kê theo một trật tự nhất định và tợng trng cho các từ
NC khác nhau.
Kiểu thứ hai của định dạng khối đợc sử dụng trong quả trình phát triển của
công nghệ NC là dạng địa chỉ khối (Block address format), ở dạng này mã khối đ-
ợc chỉ rõ ở đầu mỗi khối để truyền thông tin đến máy về phía những từ sẽ bị thay
đổi, bị chỉ định hoặc cả hai trong câu lệnh đặc biệt.

Loại định dạng thứ 3 là dãy nhãn (tab sequential), nó là một dạng khác của
định dạng dãy cố định. ở dạng này, một ký tự nhãn phải đợc chỉ định trớc mỗi từ.
Các từ cũng phải đợc chỉ định theo một trật tự rõ ràng, mọi ký tự trong từ có thể
bị bỏ qua nếu nó không làm thay đổi nội dung của từ quan hệ tới lệnh trớc đó.
Tuy nhiên, mã nhãn trớc một từ đặc biệt vẫn cần thiết, mặc dù từ đó bị bỏ qua.
Ba kiểu định dạng trình bày ở trên đợc sử dụng trong hệ thống điều khiển cũ.
Với sự ra đời của hệ thống điều khiển có ứng dụng máy tính, chúng đợc thay thế
bởi định dạng địa chỉ từ (word address format).
- 7 -
Định dạng địa chỉ từ là một loại sử dụng trong hệ thống điều khiển CNC. Mỗi
từ trong câu lệnh (khối) có một ký tự đánh dấu nghĩa của từ hoặc địa chỉ của từ và
một số thể hiện nội dung của nó.
Ví dụ: Từ chỉ định vị trí của dụng cụ là 1.0 là: X1.0
Một trong những đặc trng quan trọng của kiểu định dạng địa chỉ khối là từ
trong một khối không cần đợc chỉ định theo trật tự cố định bởi vì nghĩa của từ đợc
chỉ rõ bởi các chữ cái alphabet. Thêm nữa, nếu một mã giống với mã trong câu
lệnh trớc nó sẽ đợc bỏ qua.
Khi lập trình bằng tay, việc tính toán toạ độ của các điểm trên quỹ đạo dụng cụ
đợc thực hiện bằng tay trớc khi bắt đầu viết chơng trình. Hoạt động cắt đợc
thiết lập dựa vào các mã G, M, S, T đã đợc mã hoá cho từng loại máy cụ thể.
Bảng dới đây liệt kê các mã thông dụng đợc sử dụng trên các máy kiểu GV503
của hãng Mori Seiki:
Bảng mã lệnh:
Mã Chức năng
G00 Di chuyển nhanh dụng cụ từ điểm đến điểm
G01 Nội suy đờng thẳng
G02 Nội suy cung tròn theo chiều kim đồng hồ
G03 Nội suy cung tròn ngợc chiều kim đồng hồ
G04 Tạm dừng trong một khoảng thời gian xác định trớc
G05 Tạm dừng trong một khoảng thời gian không xác định.

G06 Nội suy parabol
G10 Nhập giá trị hiệu chỉnh
G17 Chọn mặt phẳng làm việc là XY
G18 Chọn mặt phẳng làm việc là ZX
G19 Chọn mặt phẳng làm việc là YZ
G28 Quay về điểm tham khảo
G40 Huỷ hiệu chỉnh dụng cụ cắt
G41 Hiệu chỉnh dụng cụ cắt về bên trái
G42 Hiệu chỉnh dụng cụ cắt về bên phải
G80 Huỷ chu kỳ các khoan, doa
G81 Chu kỳ khoan
G83 Chu kỳ khoan phá
G85 Chu kỳ khoét, doa
G86 Các chu kỳ gia công đặc biệt
G90 Lập trình kích thớc tuyệt đối
G91 Lập trình kích thớc tơng đối
G92 Đặt gốc toạ độ
M00 Dừng trục chính, dung dịch trơn nguội và dao tại vị trí bất kỳ.
M03 Trục chính quay theo chiều kim đồng hồ
M04 Trục chính quay ngợc chiều kim đồng hồ
M05 Dừng trục chính
- 8 -
M06 Thay đổi dụng cụ
M08 Mở dung dịch trơn nguội
M09 Đóng dung dịch trơn nguội
M30 Kết thúc chơng trình
M98 Gọi chơng trình con
M99 Quay về chơng trình chính từ chơng trình con
Sxxxx Chỉ định tốc độ trục chính
Fxxx Chỉ định lợng chạy dao

Txxxx Hai số đầu xác định số hiệu dao, hai số sau là số hiệu chỉnh
; Dấu hiệu EOB
2.2. Lập trình với sự trợ giúp của máy tính:
Trong lập trình với sự trợ giúp của máy tính, máy tính thông dụng đợc sử
dụng nh một ứng dụng trong lập trình và ngôn ngữ lập trình bậc cao có mục đích
đặc biệt để thực hiện các công việc tính toán nhàm chán nhng cần thiết. Máy tính
cho phép lập trình một cách kinh tế quá trình gia công các chi tiết phức tạp không
thể lập trình bằng tay. Công việc của ngời lập trình đợc chia làm hai nhiệm vụ.
Xác định sự xắp của chi tiết trên cơ sở các yếu tố hình học nh điểm, đờng, mặt,
cung tròn và điều khiển dụng cụ cắt thực hiện các bớc gia công theo các yếu tố
hình học. Ngôn ngữ lập trình có thể chạy trên các máy tính thông dụng đã đợc
phát triển. Những ngôn ngữ đó dựa trên các từ tiếng Anh thông dụng và những
quy tắc toán học nên dễ sử dụng.
Một bộ sử lý NC là một chơng trình ứng dụng máy tính chấp nhận các câu
lệnh ngôn ngữ ngời dùng trong đó mô tả các hoạt động mà máy thực hiện.
Có ba loại ngôn ngữ lập trình chính chủ yếu [XIII]: ngôn ngữ máy chính xác,
ngôn ngữ thông dụng và APT (Automatically Programed Tool: Công cụ lập trình
tự động)
2.3. Lập trình từ CAD:
Sự ứng dụng máy tính hoặc ngôn ngữ lập trình dần làm đơn giản quá trình lập
trình bởi ngời lập trình sử dụng cùng một ngôn ngữ cho mỗi chơng trình, không
kể đến máy công cụ. Bộ sử lý ngôn ngữ, nơi biến đổi ngôn ngữ lập trình thành cấu
trúc của máy NC, cũng thực hiện hầu hết các tính toán cần thiết để thể hiện quỹ
đạo dụng cụ. Tuy nhiên, lỗi thờng không đợc phát hiện khi chơng trình cha đợc
chạy thử.
Mặc dù việc ứng dụng máy tính đã đem lại nhiều thuận lợi so với lập trình
bằng tay, nhng cả hai cách này vẫn yêu cầu ngời lập trình biến đổi các thông tin
hình học từ một dạng thông thờng là bản vẽ kết cấu sang dạng khác, trong đó khả
- 9 -
năng tạo ra lỗi rất lớn. Việc tạo một chơng trình NC từ nay đã đợc cung cấp một

sự lựa chọn khác cho phép ngời lập trình truy cập các khả năng tính toán của máy
tính qua thiết bị giao tiếp đồ hoạ tơng tác [XIV]. Nó cho phép các yếu tố hình học
đợc miêu tả dạng điểm, đờng thẳng, cung tròn đã có trên bản vẽ, hơn là chuyển
đổi sang các quy ớc văn bản cố định. Việc sử dụng các thiết bị hiển thị đồ hoạ
cũng cho phép hệ thống hiển thị quỹ đạo hình học sẽ tạo ra, cho phép kiểm tra ch-
ơng trình nhanh hơn, có thể tránh đợc các tốn phí cho việc cài đặt các chơng trình
kiểm tra.
III. Đặc điểm của chi tiết, dụng cụ cắt và đồ gá trên máy CNC:
3.1. Chi tiết gia công trên máy CNC:
Các loại chi tiết gia công trên máy CNC có hiệu quả kinh tế đợc xác định
trên cơ sở nhiên cứu những yêu cầu kỹ thuật và những giới hạn phụ thuộc vào
điều kiện sản xuất cụ thể của chi tiết.
Tiêu chuẩn để đánh giá sự lựa chọn chủng loại chi tiết gia công trên máy
CNC đợc dùng nhiều nhất là chỉ tiêu kinh tế, các chi phí chế tạo chi tiết. Nh vậy,
trên máy CNC nên gia công những loại chi tiết có nguồn gốc và yếu tố kinh tế
phù hợp.
Những chi tiết gia công trên máy CNC mang lại hiệu quả cao nhất là các chi
tiết phức tạp có nhiều bề mặt cong, nhiều đờng thẳng và mặt phẳng không song
song với các trục của máy.
Các chi tiết gia công trên máy CNC phải đảm bảo các yêu cầu về tính công
nghệ nh: tiêu chuẩn hoá đợc các kích thớc mặt trong và mặt ngoài cũng nh các
kích thớc khác của chi tiết, đồng thời hình dáng chi tiết phải đảm bảo cho việc
định vị an toàn và thuận tiện khi gia công.
Gia công trên máy CNC giảm đợc chủng loại dụng cụ cắt, tăng khả năng sử
dụng dụng cụ có năng suất cao và tạo khả năng thay thế các dụng cụ cắt chuyên
dùng bằng các dụng cụ cắt tiêu chuẩn, giảm số lần gá đặt chi tiết, giảm số lợng và
giá thành đồ gá, tăng độ chính xác gá đặt, nâng cao độ chính xác gia công và
năng suất lao động,giảm mức độ cong vênh của chi tiết khi gia công, giảm chi phí
cho tính toán và lập trình gia công.
Để đảm bảo các yêu cầu về tính công nghệ của chi tiết gia công trên máy

CNC ngời ta có thể thay đổi hình dáng hình học hoặc một số bề mặt chi tiết.
- 10 -
Các chi tiết gia công trên máy phay CNC phải đảm bảo vị trí chính xác so
với các trục toạ độ của máy. Vì vậy khi phân tích tính công nghệ của chi tiết phải
chú ý đến các bề mặt chuẩn của nó. Nếu trên chi tiết không có các lỗ để làm
chuẩn thì ta phải tạo ra các lỗ phụ để làm chuẩn và khoảng cách giữa các lỗ phải
là xa nhất mà ta có thể tạo ra.
Để thuận lợi cho quá trình lập trình ngoài các yêu cầu nh đối với các chi tiết
gia công trên máy thông thờng, bản vẽ chi tiết gia công trên máy CNC cần phải
tuân theo những nguyên tắc sau:
- Tất cả các kích thớc của chi tiết phải đợc thể hiện trong hệ toạ độ Đề các và
phải xuất phát từ các mặt chuẩn thiết kế.
- Nên ghi các kích thớc của chi tiết xuất phát từ đờng tâm chi tiết tới các tâm của
vòng tròn nếu nh không ảnh hởng tới khối lợng tính toán.
- Cố gắng ghi kích thớc chi tiết theo một hình chiếu (một trục) còn chuỗi kích th-
ớc nên có dung sai theo hai phía() để tạo điều kiện thuận lợi cho lập trình.
- Tất cả các phần của chi tiết (kể cả các phần đợc cắt trích) phải đợc thể hiện theo
cùng một tỉ lệ.
3.2. Dụng cụ cắt trên máy CNC :
Dụng cụ cắt trên máy CNC có ảnh hởng rất lớn đến năng suất đến độ chính
xác và năng xuất gia công. Nó cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Dụng cụ cắt phải đợc quản lý chặt chẽ các kích thớc đờng kính và chiều dài.
Các thông số này cần đợc khai báo trớc khi gia công.
- Có tính cắt gọt ổn định.
- Có khả năng tạo phoi và thoát phoi tốt.
- Có tính vạn năng cao để có thể gia công đợc các bề mặt điển hình của nhiều chi
tiết khác nhau trên các máy khác nhau.
- Có khả năng thay đổi nhanh khi cần gá dao khác để gia công chi tiết khác loại
hoặc khi dao bị mòn.
- Có khả năng điều chỉnh kích thớc ở ngoài vùng gia công khi sử dụng những

dụng cụ phụ.
Nh vậy, trong nhiều trờng hợp không thể sử dụng những dụng cụ thông thờng
để gia công trên các máy điều khiển số CNC. Hiện nay để gia công trên máy
CNC ngời ta thiêt kế những loại dao đặc biệt và một số loại dao tiêu chuẩn [IX]
- 11 -
H×nh 1 : C¸c lo¹i dao phay.
- 12 -
.
- 13 -
Hinh 2: C¸c lo¹i mòi khoan.
- 14 -
Hình 3: Các loại mũi doa.
3.3. Đồ gá trên máy CNC:
Đặc điểm của đồ gá trên máy công cụ CNC: đồ gá trên các máy CNC có ảnh
hởng rất lớn tới độ chính xác gia công bởi vì sai số chuẩn khi định vị chi tiết trên
đồ gá là một trong những thành phần của sai số tổng cộng. Đồ gá trên máy CNC
phải đảm bảo độ chính xác cao hơn so với đồ gá trên các máy vạn năng thông th-
ờng. Để đảm bảo độ chính xác gá đặt thì phải chọn chuẩn sao cho sai số chuẩn
bằng 0, sai số kẹp chặt có giá trị nhỏ nhất, điểm đặt của lực kẹp phải đảm bảo
tránh gây biến dạng cho chi tiết gia công.
Các máy CNC có độ cứng vững rất cao, do đó đồ gá trên các máy đó không
đợc làm giảm độ cứng vững của hệ thống công nghệ khi sử dụng máy với công
suất tối đa. Điều đó có nghĩa là đồ gá trên máy CNC phải có độ cứng vững cao
hơn các đồ gá thông thờng khác. Vì vậy, đồ gá trên máy CNC phải đợc chế tạo từ
thép hợp kim với phơng pháp tôi bề mặt.
Trong nhiều trờng hợp đồ gá phải đảm bảo sự định hớng hoàn toàn chi tiết
gia công, tức là phải hạn chế tất cả các bậc tự do. Điều này cũng có nghĩa là phải
hạn chế tất cả các bậc tự do của đồ gá trên máy.
Trong quá trình gia công, đồ gá không đợc ảnh hởng đến dụng cụ cắt khi
chuyển bề mặt gia công. Phơng pháp kẹp chặt có hiệu quả nhất là kẹp chặt đối

diện với bề mặt định vị.
Đồ gá trên máy CNC đợc chia thành 6 loại sau:
Đồ gá vạn năng không điều chỉnh:
Là loại đồ gá có các chi tiết đã đợc điều chỉnh cố định để gá nhiều loại chi tiết
gia công khác nhau trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ. Đó là những loại mân
cặp dùng để truyền mômen xoắn cho chi tiết gia công.
Đồ gá vạn năng điều chỉnh:
- 15 -
Đợc sử dụng trong sản xuất hàng loạt nhỏ, đặc biệt là khi thực hiện gia công
nhóm. Trên các máy CNC đồ gá vạn năng điều chỉnh là các mâm cặp ba chấu
thay đổi điều chỉnh.
Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh:
Cho phép gá đặt một số loại chi tiết điển hình có kích thớc khác nhau. Đồ gá
loại này cho phép thay đổi chi tiết gia công ngoài vùng làm việc của máy. Nó th-
ờng đợc ứng dụng trong sản xuất hàng loạt.
Đồ gá vạn năng lắp ghép:
Thành phần của đồ gá vạn năng lắp ghép là những chi tiết chuẩn đợc chế tạo
với độ chính xác cao. Các chi tiết này có các rãnh then để lắp. Sau khi gia công
một loại chi tiết nào đó ngời ta tháo đồ gá ra và lắp ghép lại để gá đặt chi tiết
khác. Do độ chính xác của chi tiết rất cao cho nên sau khi lắp ghép ta không phải
gia công bổ xung. Thời gian để lắp ghép một đồ gá mới khoảng 3ữ4 giờ. Loại đồ
gá này thờng đợc sử dụng trên các máy phay, máy khoan với các cơ cấu kẹp thuỷ
lực, đợc dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ.
Đồ gá lắp ghép điều chỉnh:
Loại đồ gá này đợc dùng trên các máy phay CNC hoặc các máy khoan CNC.
Trên chi tiết cơ sở ngời ta gia công các hệ lỗ để lắp ghép các chi tiết định vị và
kẹp chặt khi muốn tạo thành đồ gá mới. Hệ lỗ trên đế đồ gá lắp ghép điều chỉnh
đảm bảo độ chính xác, độ cứng vững và độ ổn định cao hơn hệ rãnh trên đế đồ gá
vạn năng lắp ghép.
Đồ gá chuyên dùng:

Đợc dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. Nó chỉ đợc dùng để gia
công một loại chi tiết nhất định. Trên các máy CNC loại đồ gá này chỉ đợc dùng
trong những trờng hợp không thể dùng đợc các loại đồ gá điều chỉnh. Kết cấu của
các đồ gá nh vậy phải thật đơn giản để nâng cao hiệu quả kinh tế khi sử dụng.
- 16 -
CHNG II: PHN TCH CHC NNG V XC NH TIN TRèNH
CễNG NGH GIA CễNG NP NG C D50 TRấN MY CNC
I. Phân tích chức năng làm việc và kết cấu của chi tiết:
1. Chức năng làm việc của chi tiết:
Chi tiết đợc thiết kế qui trình công nghệ là nắp động cơ D50. Trong kết cấu
chung của động cơ, nắp có chức năng đậy kín một đầu xi lanh, kết hợp với piston
và xi lanh tạo thành buồng cháy. Trên nắp máy có bố trí lắp ráp với rất nhiều chi
tiết khác nh xu páp nạp, xả, các đờng nớc làm mát, đờng dầu bôi trơn. Chi tiết
làm việc trong môi trờng làm việc có nhiệt độ rất cao, áp suất khí lớn và bị ăn
mòn hoá học bởi các chất trong sản phẩm cháy. Do đó , chi tiết có yêu cầu kỹ
thuật nh độ chính xác, độ bóng cao để đảm bảo độ kín khít khi lắp ghép, tránh rò
rỉ khí cháy trong quá trình làm việc dẫn đến giảm công suất động cơ. Cụ thể :
- Hai bề mặt phẳng A và B đòi hỏi đợc chế tạo với độ phẳng, độ bóng bề mặt cao
(độ không phẳng 50
à
m/ toàn bộ chiều dài, độ bóng bề mặt 2,5
à
m)
- Các lỗ xu páp phải đảm bảo độ vuông góc đối với mặt B để có thể dẫn hớng tốt
cho xu páp. Đế xu páp phải đợc mài bóng rất cao để đảm bảo không thoát khí
trong quá trình làm việc và chống mài mòn xu páp.
- Các lỗ vòi phun nhiên liệu cần đợc gia công chính xác để thuận tiện cho việc
lắp vòi phun và góc làm việc chính xác.
- Ngoài ra cũng cần quan tâm đến vị trí của các chốt, các lỗ bu lông đảm bảo có
thể lắp ghép chính xác với các bộ phận khác của động cơ.

2. Kết cấu của chi tiết:
Do có nhiều bộ phận của động cơ đợc lắp trên chi tiết nên kết cấu của chi tiết
khá phức tạp. Kích thớc của chi tiết khá lớn, kích thớc bề mặt lớn, các lỗ có
chiều sâu lớn. Có một số bề mặt và lỗ nghiêng không thuận lợi cho quá trình gia
công. Vì yêu cầu làm việc của chi tiết nên không thể thay đổi kết cấu làm việc
của chi tiết để đơn giản hơn. Tuy nhiên, chi tiết có một số hệ lỗ có kích thớc
giống nhau nên rất thuận lợi cho việc gia công trên máy CNC.
3. Dạng sản xuất:
- 17 -
Dạng sản xuất đợc xác định nh sau:







+
+=
100
1m.NN
1
Trong đó:
N: Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm
N
1
:Số sản phẩm đợc sản xuất trong một năm ,N
1
=4500 chiếc/năm
m : Số chi tiết trong một sản phẩm, m=1

: Phế phẩm trong xởng đúc, = 5 %
: Số chi tiết đợc chế tạo thêm để dự trữ, = 6 %
Vậy N = 4500.1(1 +
100
65 +
) =5000 (chi tiết /năm)
Trọng lợng của chi tiết: 52KG.
Căn cứ vào đó ta xác định đợc dạng sản xuất là hàng loạt lớn.
II. Chọn phôi và phơng pháp chế tạo phôi:
1. Chọn ph ơng pháp gia công phôi:
Trong quá trình làm việc chi tiết phải chịu một môi trờng làm việc có nhiệt độ
cao, ăn mòn hoá học nên vật liệu để chế tạo chi tiết đợc sử dụng là GX21_40. Đặc
điểm của loại gang này là khả năng tản nhiệt tốt,sức bền cơ và nhiệt cao.
Kết cấu của chi tiết rất phức tạp với rất nhiều lỗ, mặt nghiêng, gân tản nhiệt.
Căn cứ về các yếu tố về vật liệu và kết cấu đó chọn phơng pháp chế tạo phôi bằng
đúc. Phơng pháp này cho phép lợi dụng tính đúc dễ của vật liệu gang đồng thời
cũng là phơng pháp chế tạo phôi có thể tạo ra các chi tiết phức tạp.
2. Ph ơng pháp đúc:
a. Chọn mặt phân khuôn:
Căn cứ vào hình dạng và yêu cầu về độ chính xác của chi tiết để tiến hành
chọn mặt phân khuôn. Mặt phân khuôn đợc chọn cũng cần đảm bảo khả năng lấy
mẫu ra dễ dàng, khả năng điền đầy kim loại vào lòng khuôn, đảm bảo chế tạo dễ
dàng, không tạo ra các khuyết tật đúc. Để đảm bảo các yêu cầu đó khi chọn mặt
phân khuôn nên chọn là mặt phẳng, phần lớn chi tiết đúc nằm ở khuôn dới. Với
nắp động cơ D50 là một chi tiết có kết cấu phức tạp để đảm bảo ta chọn mặt phân
khuôn nh hình vẽ.
b. Chọn loại khuôn đúc:
- 18 -
Thông thờng nắp động cơ làm bằng gang đúc trong khuôn cát mẫu nóng chảy
do yêu cầu phức tạp của kết cấu chi tiết. Loại khuôn này ngoài yêu điểm đúc đợc

những chi tiết phức tạp còn có giá thành chế tạo rẻ. Để đảm bảo chất lợng của chi
tiết đúc tốt hơn chọn phơng pháp làm khuôn bằng máy.
Hì
nh vẽ: Bản vẽ đúc
III. Tiến trình công nghệ gia công chi tiết:
1. Ph ơng pháp gia công:
Căn cứ vào dạng sản xuất và yêu cầu về độ chính xác, chất lợng chi tiết gia
công cần thiết chọn phơng pháp gia công nhiều dao, nhiều vị trí, kết hợp gia công
trên các máy công cụ thông thờng và máy CNC, sử dụng các đồ gá chuyên dùng.
Trên các máy công cụ gia công các bề mặt để tạo ra chuẩn tinh và một số các bề
mặt rời rạc. Trên máy CNC, gia công chủ yếu các hệ lỗ để đảm bảo khoảng cách
chính xác giữa các lỗ, các góc nghiêng, phát huy u thế về năng suất và độ chính
xác của máy CNC. Do đó trong quá trình gia công nắp động cơ D50 chúng
em chọn phơng pháp gia công trên máy CNC kết hợp với máy thông thờng để tập
trung nguyên công, để đạt độ chính xác và năng suất cao.
2. Lập tiến trình công nghệ:
Dựa vào nguyên tắc chung khi thiết kế qui trình gia công các chi tiết dạng
hộp, sửa dụng các bề mặt đáy và lỗ để làm chuẩn tinh cho quá trình gia công. ở
đây, trớc hết tiến hành gia công bề mặt A trên máy phay thông thờng để làm
chuẩn tinh cho các nguyên công sau gia công trên máy CNC.
- 19 -
Do máy CNC là độ chính xác rất cao nên ta phải tập chung nguyên công: gia
công mặt phẳng, các lỗ xupap và các lỗ nớc, lỗ dầu trên hai mặt đáy trên máy
CNC. Cuối cùng hoàn thiện nốt các nguyên công còn lại. Cụ thể nh sau:
- Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi.
- Nguyên công 2: Phay mặt phẳng A.
- Nguyên công 3: Phay mặt phẳng, gia công các lỗ và lỗ xupáp, phay rãnh,
mài đế xupáp trên mặt phẳng B bằng máy CNC.
- Nguyên công 4: Gia công các lỗ trên mặt phẳng A.
- Nguyên công 5: Phay mặt phẳng F1 và gia công các lỗ trên mặt phẳng F1.

- Nguyên công 6: Phay mặt phẳng F2 và gia công các lỗ trên mặt phẳng F2.
- Nguyên công 7: Phay mặt phẳng E và gia công các lổ trên mặt phẳng E.
- Nguyên công 8: Phay mặt phẳng C và gia công các lỗ trên mặt C.
- Nguyên công 9: Phay mặt phẳng nghiêng, gia công các lỗ trên mặt đó
- Nguyên công 10: Mài mặt phẳng A.
- Nguyên công 11: Mài mặt phẳng B.
- Nguyên công 12: Nguyên công kiểm tra.
- 20 -
CHNG III: THIT K CC NGUYấN CễNG
I. Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi.
Chi tiết sau khi đúc phải đợc qua giai đoạn thờng hoá, độ cứng của chi tiết tr-
ớc khi gia công cơ là 190HB.
Làm sạch các tạp chất bám dính trên bề mặt chi tiết, các vết sỉ, điểm hàn, lỗ
khí Loại bỏ hết đất đúc bám dính trong các buồng chống. Đặc biệt là các bề mặt
đợc chọn làm chuẩn.
II. Nguyên công 2: Phay mặt phẳng A.
1. Định vị và kẹp chặt:
Chi tiết đợc định vị và kẹp chặt bằng đòn kẹp nh hình vẽ.
n
w
w
2. Chọn máy: Thông số kỹ thuật trung tâm gia công GV-503.
+ Vùng làm việc.
- Hành trình lớn nhất trên các trục.
610/510/460 mm -(X/Y/Z).
+ Không gian Máy.
Diện tích mặt sàn 8,9m
2
.
+Chạy không độ cao trên tất cả các trục.

Tốc độ chạy không 42m/ph (X/Y/Z).
+Thời gian không cắt đợc tối thiểu hoá.
Thời gian thay dụng cụ 0,9s.
+ 2 trạm gia công APC
(Automatic Pallet Changing).
Thời gian đổi Pallet 7s.
- 21 -
+ Độ chính xác gia công.
Độ tròn đạt 3,5àm, khi gia công phôi Nhôm
có đờng kính: 130mm.
+Tốc độ gia công.
Tốc độ phay mặt phẳng: 204m/ph.
Tốc độ dịch chuyển: 42m/ph (X/Y/Z).
Gia tốc chuyển động: X: 4,7m/s
2
.
Y: 5,1m/s
2
.
Z: 7,9m/s
2
.
Khả năng lu trữ 30 dụng cụ ( hoặc 60 dụng cụ).
Thời gian đổi dụng cụ: 0,9s.
Kích thớc dụng cụ lớn nhất: 125mm (theo đờng kính).
: 300mm (chiều dài).
3. Các b ớc gia công:
3.1. B ớc 1: Phay mặt phẳng
3.1.1. Chọn dụng cụ cắt:
Ta chọn dao chắp mảnh hợp kim có các thông số của dao nh sau [I_tr374]:

- Đờng kính dao: D = 250 (mm).
- Bề rộng dao: B = 75 (mm).
- Đờng kính lỗ: d = 50 (mm).
- Số răng: Z = 14 (răng).
3.1.2. Tra l ợng d :
Vật liệu gia công là gang xám.Dựa vào bảng 3-95 [I- Tr252].
Lợng d tổng cộng là: Z =4 (mm).
- Phay thô: chiều sâu cắt là: t = 3,5 (mm)
- Phay tinh: chiều sâu cắt là: t = 0,5 (mm)
3.1.3. Tính toán chế độ cắt:
a. Chiều sâu cắt:
Phay thô: t = 3,5 (mm).
Phay tinh : t = 0,5 (mm)
b. L ợng tiến dao:
Chọn phụ thuộc vào công suất và dụng cụ làm dao. Ta có:
*. Phay thô:
- 22 -
Lợng chạy dao răng: S
z
= 0,2 (mm/răng) [II_ Tr29].
Lợng chạy dao vòng: S
v
= S
z
.Z = 0,2.14 =2,8 (mm/vòng).
*. Phay tinh:
Lợng chạy dao răng : S
z
= 0,05 (mm/răng).
Lợng chạy dao vòng : S

v
= 0,7(mm/vòng) [II_ Tr31].
c. Tốc độ cắt:
Tốc độ cắt khi phay đợc tính theo công thức sau [II_ Tr29]:

v
puy
z
xm
q
v
k
ZBStT
DC
V .

.
=
Trong đó:
T: là tuổi bền dao, T = 240 (phút). Tra bảng 5-40 [II_Tr34].
K
v
: là hệ số điều chỉnh chung cho tốc độ cắt phụ thuộc vào các điều kiện cắt cụ
thể:
k
v
= k
MV
.k
nv

.k
uv
k
MV
: hệ số phụ thuộc vào chất liệu của bề mặt gia công.
Tra bảng 5-3 [II_ Tr6].

nv
MV
HB
190
k






=

HB = 190

.1k
MV
=
k
nv
: hệ số phụ thuộc trạng thái bề mặt phôi, k
nv
= 0,85. Tra bảng 5-5 [II_ Tr8].

k
uv
: hệ số phụ thuộc vật liệu dụng cụ cắt, k
uv
= 0,83. Tra bảng 5-6 [II_ Tr8].
Các hệ số mũ trong công thức trên nh sau [II_ Tr32]:
C
v
= 445 q = 0,2 p=0
x = 0,15 y = 0,35 u = 0,2 m = 0,32
Các thông số của dao:
D = 250 (mm) Z = 14 (răng)
B = 234 (mm) t = 3,5 (mm)
*. Phay thô:
S
z
= 0,2 (mm/răng).
Thay vào ta có:

6,10083,0.85,0.1.
14.75.2,0.5,3.240
250.445
02.035,015,032,0
2,0
==
V
(m/phút).
- 23 -
Sè vßng quay tÝnh to¸n:

1,128
250.
1000.6,100
.
1000.
===
ππ
D
V
n
(vßng/phót).
Theo m¸y chän:
n=130 (vßng/phót).
Tèc ®é c¾t thùc tÕ:

4,86
1000
110.250.
1000

===
ππ
nD
V
tt
(m/phót).
Lîng dao ch¹y S = S
z
.Z.100 = 0,2.14.130 =364 (mm/phót ).
Chän theo m¸y S = 360(mm/phót ).

*. Phay tinh:

4,17483,0.85,0.1.
14.234.05,0.5,0.240
250.445
02.035,015,032,0
2,0
==
V
(m/phót).
Sè vßng quay tÝnh to¸n:

222
250.
1000.4,174
.
1000.
===
ππ
D
V
n
(vßng/phót).
Theo m¸y chän:
n=220 (vßng/phót).
Tèc ®é c¾t thùc tÕ:

6,151
1000
193.250.

1000

===
ππ
nD
V
tt
(m/phót).
Lîng dao ch¹y S = S
z
.Z.193 = 0,05.14.220=154 (mm/phót ).
Chän theo m¸y S = 150(mm/phót ).
c. Lùc c¾t:
ChØ tÝnh cho qu¸ tr×nh phay th« :
- Lùc c¾t khi phay ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau [II- Tr28]:

mv
wq
uy
z
x
v
z
k
nD
ZBStC
P .
.
10
=

C¸c sè mò cho trong c«ng thøc [II_ Tr34]:

C
p
=54,5 q = 1 w = 0,2
x = 0,9 y = 0,74 u = 1
k
Mv
: hÖ sè ®iÒu chØnh kÓ ®Õn chÊt lîng chi tiÕt gia c«ng. [II_ Tr28]:

nv
MV
HB
190
k






=

- 24 -
HB = 190

.1k
MV
=
Vậy:

( )
.2618
110.250
14.234.2,0.5,3.5,54.10
2,01
74,09,0
NP
z
==
d. Mô men xoắn:
- Mô men xoắn sinh ra trong quá trình phay đợc tính theo lực cắt chỉ tính cho quá
trình phay thô: [II_ Tr28]:

( )
.5,3272
100.2
250.2618
100.2
.
N
DP
M
z
x
===
c. Công suất cắt:
Công suất cắt cần thiết khi phay [II_ Tr28]:

( )
.696,3

60.1020
4,86.2618
60.1020
.
kW
VP
N
z
c
===
Bảng chế độ cắt :
Bớc công nghệ Máy n (vg/phút) S (mm/phút) t (mm)
Phay thô GV503 130 360 3,5
Phay tinh GV503 220 150 0,5
3.2 B ớc 2: Khoan 22lỗ

15
3.2.1 Chọn dụng cụ cắt:
Dao kí hiệu T04, mũi khoan P9 có các thông số nh sau [I_ Tr286]:
Đờng kính dao: d = 15 mm.
Chiều dài dao: L = 200 mm.
Chiều dài làm việc: l = 120 mm.
Dao kí hiệu T05, mũi doa P9 có các thông số
nh sau [I_ Tr286]:
Đờng kính dao: d = 15,3 mm.
Chiều dài dao: L = 100 mm.
Chiều dài làm việc: l = 60 mm.
3.2.2 Tính l ợng d :
Khoan lỗ đặc nên lợng d nh sau:
- 25 -