nâng cao độ chính xác kích thước và vị trí tương quan của chi tiết có hình dáng hình học phức tạp khi phay trên máy phay wmc- 300

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP




LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT









ĐỀ TÀI:
NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC KÍCH THƢỚC VÀ VỊ TRÍ TƢƠNG
QUAN CỦA CHI TIẾT CÓ HÌNH DÁNG HÌNH HỌC PHỨC TẠP KHI
PHAY TRÊN MÁY PHÁY WMC-300

BÙI THỊ NHUNG







THÁI NGUYÊN - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP


THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT




ĐỀ TÀI:
NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC KÍCH THƢỚC VÀ VỊ TRÍ TƢƠNG
QUAN CỦA CHI TIẾT CÓ HÌNH DÁNG HÌNH HỌC PHỨC TẠP KHI
PHAY TRÊN MÁY PHÁY WMC-300

Học viên: Bùi Thị Nhung
Lớp: CHK11
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
Ngƣời HD khoa học: PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe



KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC
NGƢỜI HD KHOA HỌC
HỌC VIÊN









PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe



Bùi Thị Nhung


THÁI NGUYÊN - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3
LỜI CAM ĐOAN


Tôi xin cam đoan những kết quả có đƣợc trong luận văn là do bản thân tôi
thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè. Ngoài tài
liệu tham khảo đã đƣợc liệt kê, các số liệu và kết quả thực nghiệm là trung thực và
chƣa đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.


Thái Nguyên, tháng 8 năm 2010.

Ngƣời thực hiện



Bùi Thị Nhung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4

LỜI CẢM ƠN

Cùng với xu thế phát triển của xã hội, các nghành khoa học kỹ thuật cũng có
những bƣớc tiến vƣợt bậc. Đặc biệt là sản xuất cơ khí hiện đại đã dần dần thay thế
sản xuất truyền thống , các sản phẩm cơ khí ngày càng đòi hỏi độ chính xác, độ tin
cậy cao.
Với mong muốn nâng cao độ chính xác của các sản phẩm gia công trên máy
công cụ nói chung và máy phay CNC nói riêng. Dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS
Nguyễn Đăng Hoè, tác giả đã thực hiện đề tài : “ Nâng cao độ chính xác kích thước

và vị trí tương quan của chi tiết có hình dáng hình học phức tạp khi gia công trên
máy phay CNC WMC- 300 ”.
Trong thời gian thực hiện đề tài, tác giả đã nhận đƣợc sự quan tâm rất lớn
của nhà trƣờng, các Khoa, các Phòng, Ban chức năng, các thầy cô giáo và các bạn
đồng nghiệp.
Tác giả bày tỏ lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè,
Trƣờng Đại học Kỹ Thuật công nghiệp đã tận tình hƣớng dẫn trong quá trình thực
hiện luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa sau đại học, các giáo
viên giảng dạy và các đồng nghiệp.
Tác giả chân thành cảm ơn Trung tâm thí nghiệm và các giáo viên thuộc
trung tâm đã tạo điều kiện về thiết bị và giúp đỡ trong quá trình sử dụng thiết bị để
thực hiện luận văn.
Tác giả chân thành cảm ơn trƣờng CĐCN Việt Đức, Công Ty Cổ Phần Phụ
Tùng Máy Số 1 đã tạo mọi điều kiện về trang thiết bị thí nghiệm để thực hiện đề tài
này.





Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5
Mặc dù đã cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc
chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót. Tác giả mong nhận đƣợc những ý kiến
đóng góp từ các thầy cô giáo và các đồng nghiệp để Luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn !
Thái nguyên, tháng 8 năm 2010.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6

Tóm tắt luận văn
Luận văn này đƣa ra một giải pháp nâng cao độ chính xác của một họ chi tiết

khi gia công trên một trung tâm phay CNC bằng phƣơng pháp bù sai số. Thiết kế thí
nghiệm toàn phần theo phƣơng pháp bề mặt chỉ tiêu để tìm ra lƣợng bù tối ƣu sao
cho giá trị sai số đạt đƣợc là hợp lý nhất.
Nội dung chính của luận văn là phân tích những nguyên nhân gây ra sai số
gia công và tìm cách khứ các sai số đó, tuy nhiên đó là một biện pháp hoàn chỉnh và
tốn kém. Chính vì vậy tác giả đề xuất một phƣơng pháp hiệu quả, đơn giản hơn : Đó
là bù sai số trực tiếp trong chƣơng trình NC.
Để bù sai số ban đầu ta gia công một loạt chi tiết và đánh giá khoảng sai số
của máy sau đó thiết kế bù sai số cho chi tiết cụ thể thông qua phƣơng pháp thí
nghiệm RSM và phần mềm Minitab. Qua quá trình thực nghiệm kết quả chính mà
luận văn đạt đƣợc nhƣ sau :

 Phân tích đánh giá các nguyên nhân gây sai số.
 Thiết kế thí nghiệm bù sai số đơn giản và hiệu qủa .
 Ứng dụng phần mềm thiết kế thí nghiệm có khả năng hội tụ nhanh hơn và
độ chính xác cao hơn.
 Đƣa ra khoảng lƣợng bù tối ƣu và sai số đạt đƣợc ở vùng tối ƣu đƣợc
trình bày trong bảng dƣới đây.









Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7

Giá trị lượng bù và sai số kích thước trong miền tối ưu.


TT

Lƣợng bù X

Lƣợng bù Y

Giá trị sai số

1

0.0448

0.0464

0.0014

2

0.0471

0.0452

0.0038

3

0.0491

0.0444

0.0120


Giá trị lượng bù và sai số vị trí trong miền tối ưu.


TT

Lƣợng bù X

Lƣợng bù Y

Giá trị sai s ố
vị trí

1

0.0256

0.0363

0.0116

2

0.0253

0.0365

0.0115

3

0.0255

0.0363

0.0117













Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8
MỤC LỤC

Đề mục
Nội dung
Trang

Phần mở đầu
11

Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC
13
1.1
Tổng quan về máy phay CNC.
13
1.1.1
Đặc điểm của máy phay CNC.
13
1.1.2
Công nghệ gia công trên máy phay CNC.
15
1.1.2.1
Các dạng điều khiển của máy CNC
15
1.1.2.2
Quy trình công nghệ gia công trên máy phay CNC
17
1.1.2.3
Phƣơng pháp thực hiện nguyên công phay trên máy phay
CNC
19
1.2
Máy phay CNC WMC-300

23
1.2.1
Các thông số kỹ thuật chính của máy
23
1.2.2
Đặc điểm của máy phay CNC WMC-300
24
1.3
Những xu hƣớng nghiên cứu gần đây về bù sai số cho máy
CNC
26

Chƣơng 2. PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG
ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG VÀ PHƢƠNG PHẤP
NÂNG CAO Đ Ộ CHÍNH XÁC GIA CÔNG.

2.1
Độ chính xác gia công

2.1.1.
Khái niệm
27
2.1.2
Các nguyên nhân gây sai số gia công
27
2.1.3
Phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến độ chính xác gia công.
30
2.2.
Thiết kế thí nghiệm bù sai số

31
2.2.1
Cơ sở tiến hành thí nghiệm
31
2.2.2
Nộ dung chính của phƣơng pháp bề nặt chỉ tiêu RSM
32
2.2.3
Thiết kế hệ thống thí nghiệm
33
2.2.3.1
Hệ thống thí nghiệm
33

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
2.2.3.2
Phƣơng pháp xây dựng đƣờng tròn theo biên dạng đo
35
2 2.3.3
2.3
Thiết kế thí nghiệm
Kết luận chƣơng II
37
40

Chƣơng 3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ TRAO ĐỔI

A

Kết quả thí nghiệm nâng cao độ chính xác kích thƣớc
41
3.1
Thí nghiệm sơ bộ
41
3.2
Thí nghiệm xuống dốc
49
3.3
Thí nghiệm RSM
53
B
Kết quả thí nghiệm nâng cao độ chính xác vị trí tƣơng quan
61
3.1
Thí nghiệm sơ bộ
61
3.2
Thí nghiệm leo dốc
66
3.3
Thí nghiệm RSM
72
C
Kết luận chƣơng III
80

Chƣơng 4. KẾT LUẬN
82

TÀI LI ỆU THAM KH ẢO
84

Phụ lục 1. Chƣơng trình NC của độ chính xác kích thƣớc


Phụ lục 2. Chƣơng trình NC của độ chính xác vị trí tƣơng
quan











Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10

CÁC TỪ VIẾT TẮT

CMC
Coordinate Measuring Machine
Máy đo toạ độ 3 chiều
CAD
Computer Aided Design
Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính
CAM
Computer Aided Manufacturing
Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính
CNC
Computer Numerical Control
Điều khiển số bằng máy tính
CCD
Central composite design.
Thí nghiệm toàn phần
RSM
Response Surface Methodology
Phƣơng pháp bề mặt chỉ tiêu
3D
3 Dimension
3 chiều
2D
2 Dimension
2 chiều
FMS
Flexible Manufacturing Systems
Hệ thống sản xuất linh hoạt

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ / ĐỒ THỊ

Hình 1.2 Điều khiển điểm - điểm. 15
Hình 1.3 Điều khiển đƣờng thẳng 16
Hùnh 1.4 Điều khiển theo contour 17

Hình 1.5 Vùng gia công khi phay 19
Hình 1.6 Các kiểu quỹ đạo chuyển động của dao 20
Hình 1.7 Sơ đồ ăn dao vào chi tiết 22
HÌnh 1.8 Máy phay CNC WMC-300 24
Hình 1.9 Các sản phẩm gia công trên máy phay 25
CNC WMC - 300
Hình 2.1 Sơ đồ quy trình bù sai số 33
Hình 2.2 Chi tiết gia công 34
Hình 2.3 Máy đo toạ độ 3 chiều 35
Hình 3.1 Biểu đồ Pareto, Plot các thông số thí nghiệm 47
Hình 3.2 Phân tích hồi quy bậc 1 và ANOVA 48
Hình 3.3 Giá trị sai số tại các bƣớc xuống dốc 52
Hình 3.4 Phân tích hồi quy bậc 2 và ANOVA 56
Hình 3.5 Đồ thị sai số kích thƣớc 57
Hình 3.5 Đồ thị contour miền cực trị 58
Hình 3.7 Tối ƣu hoá sai số kích thƣớc 60
Hình 3.8 Phân tích hồi quy bậc 1 và ANOVA 66
Hình 3.9 Giá trị sai số vị trí tại các bƣớc xuóng dốc 72
Hình 3.10 Phân tích hồi quy bậc 2 và ANOA 76
Hình 3.11 Đồ thị sai số vị trí 77
Hình 3.12 Đồ thị contour miền cực trị 77
Hình 3.13 Tối ƣu hoá sai số vị trí 79
Hình 3.14 Chi tiết gia công theo lƣợng bù trong miền tối ƣu 80


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC WMC- 300
Bảng 2.1 Các xác lập biến thí nghiệm của độ chính xác kích thƣớc
Bảng 2.2 Các xác lập biến thí nghiệm của độ chính xác vị trí tƣơng quan
Bảng 2.3 Các thông số thí nghiệm CCD của độ chính xác kích thƣớc
Bảng 2.4 Các thông số thí nghiệm CCD của độ chính xác vị trí tƣơng
quan
Bảng 3.1 Toạ độ các điểm đo chi tiết trên 3 mặt phẳng
Bảng 3.2 Các xác lập biến thí nghiệm của độ chính xác kích thƣớc
Bảng 3.3 Các bƣớc thí nghiệm
Bảng 3.4 Kết quả đo chi tiết gia công sơ bộ
Bảng 3.5 Kết quả thí nghiệm
Bảng 3.6 Kết quả đo chi tiết gia công theo các bƣớc xuống dốc
Bảng 3.7 Kích thƣớc Φ42 phụ thuộc vào lƣợng bù X,Y
Bảng 3.8 Các thông số thí nghiệm CCD của độc hính xác kích thƣớc
Bảng 3.9 Kết quả đo chi tiết gia công theo thí nghiệm CCD
Bảng 3.10 Thí nghiệm CCD và kết quả
Bảng 3.11 Giá trị lƣợng bù và sai số trong miền tối ƣu
Bảng 3.12 Các xác lập biến thí nghiệm
Bảng 3.13 Các bƣớc thí nghiệm
Bảng 3.14 Kết quả đo chi tiết gia công sơ bộ
Bảng 3.15 Thí nghiệm sơ bộ và kết quả
Bảng 3.16 Các bƣớc xuống dốc
Bảng 3.17 Kết quả đo chi tiết gia công theo các bƣớc xuống dốc
Bảng 3.18 Giá trị sai số vị trí tại các bƣớc xuống dốc
Bảng 3.19 Các thông số thí nghiệm CCD của độ chính xác vị trí tƣơng
quan
Bảng 3.20 Kết quả đo chi tiết gia công theo thí nghiệm CCD

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13
Bảng 3.21 Thí nghiệm CCD và kết quả
Bảng 3.22 Giá trị lƣợng bù và sai số trong miền tối ƣu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14
PHẦN MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài.
Trong nghành cơ khí sai số gia công luôn là một vấn đề nóng và đáng quan
tâm. Mặc dù các chi tiết khi gia công trên máy CNC có độ chính xác cao hơn so với
các máy vạn năng, tuy nhiên không thể loại bỏ hết sai số gia công bởi nó do nhiều
nguyên nhân gây ra [1]. Do đó một bài toán đặt ra là khử sai số gia công bằng
phƣơng pháp bù sai số.
Thực tế bù sai số đã đƣợc nhiều nhà nghiên cứu đề cập và thƣờng đƣa ra
phƣơng án khử sai số do một số nguyên nhân gây ra nhƣ lực cắt, mòn dao,
máy…vv. Dựa trên nền tảng đó tác giả đề xuất một phƣơng án bù hiệu quả và ít tốn
kém. Đó là không quan tâm đến nguyên nhân gây sai số mà thiết kế thí nghiệm bù
lƣợng sai số trong khoảng giới hạn khi gia công một loạt chi tiết cụ thể, sử dụng

phƣơng pháp tối ƣu hoá thực nghiệm để tìm ra miền tối ƣu thoả mãn sai số gia công
nhỏ nhất, độ chính xác gia công cao nhất.

2. Ý nghĩa khoa học và Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Ý nghĩa khoa học.
Đề tài góp phần giải bài toán về nâng cao chất lƣợng sản phẩm và hiệu quả
kinh tế. Tạo tiền đề để xây dựng bài toán nâng cao độ chính xác gia công của nhiều
loại chi tiết khi gia công trên máy phay CNC WMC-300.
Ý nghĩa thực tiễn.
Nghiên cứu để nâng cao độ chính xác kích thƣớc và vị trí tƣơng quan của
chi tiết nhằm mục đích để nâng cao đƣợc chất lƣợng sản phẩm, tăng hiệu quả kinh
tế và đáp ứng nhu cầu của thị trƣờng






Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15
3. Mục đích nghiên cứu.
- Nâng cao độ chính xác kích thƣớc của chi tiết
- Nâng cao độ chính xác về vị trí tƣơng quan của chi tiết
+ Nâng cao độ trụ của các vị trí lắp ghép trên sản phẩm
+ Nâng cao độ chính xác về vị trí tƣơng quan của các vị trí lắp ghép.
Trên cơ sở thiết kế thí nghiệm bù sai số

4. Phƣơng pháp nghiên cứu.

Phƣơng pháp nghiên cứu là nghiên cứu kết hợp giữa suy diễn lý thuyết và
thực nghiệm. Trƣớc hết cần thu thập, phân tích, đánh giá về lý thuyết ảnh hƣởng
của các thông số đầu vào đến các thông số đầu ra trong điều kiện sản xuất cụ thể sau
đó đƣa ra các giả thuyết khoa học rồi dùng thực nghiệm kiểm chứng hoặc làm sáng
tỏ hơn các giả thuyết.
5. Bố cục của luận văn
Luận văn đƣợc trình bày trong 4 chƣơng với những nội dung cụ thể nhƣ sau :
Chƣơng I : Tổng quan về máy CNC. Nội dung của chƣơng nhằm giới thiệu
về những đặc điểm chung nhất của máy công cụ điều khiển số CNC ( máy phay
CNC). Giới thiệu tổng quan về máy phay CNC WMC mà tác giả đã chọn để thực
hiện đề tài trên cơ sở sai số thực tế của máy.
Chƣơng II: Phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đến độ chính xác gia công và
phƣơng pháp nâng cao độ chính xác gia công. Nội dung của chƣơng là đƣa ra các
nguyên nhân gây sai số gia công và phân tích các nguyên nhân đó để tìm ra các yếu
tố gây ảnh hƣởng có thể thay đổi đƣợc để nâng cao độ chính xác của chi tiết. Thiết
kế thí nghiệm bù sai số theo phƣơng pháp bề mặt chỉ tiêu ( RSM) để nâng cao độ
chính xác kích thƣớc và vị trí tƣơng quan của chi tiết đã chọn.
Chƣơng III : Kết quả thí nghiệm và thảo luận. Nội dung của chƣơng đƣa ra
các kết quả trong các lần thí nghiệm, phân tíchvà xử lý các kết quả đã đạt đƣợc.
Chƣơng IV: Kết luận. Nội dung của chƣơng trình bày các kết luận và đề
xuất nghiên cứu tiếp theo.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16
CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY CNC
1.1. Tổng quan về máy phay CNC.
1.1.1. Đặc điểm của máy phay CNC.
Máy phay CNC khác máy phay thông thƣờng một cách đáng kể vì máy phay
thông thƣờng đƣợc một ngƣời công nhân có tay nghề điều khiển bằng tay, ngƣời ta

đọc bản vẽ chi tiết rồi rồi sử dụng các thông số của máy dựa trên kinh nghiệm bản
thân, vì thế chất lƣợng và năng suất phụ thuộc rất lớn vào kỹ năng của ngƣời vận
hành. Máy phay CNC đã khắc phục đƣợc các khó khăn trên, vì việc điều khiển các
chức năng của máy đƣợc quyết định độc lập với ngƣời vận hành.
Ƣu điểm chính của máy phay CNC là khả năng hiệu chỉnh trƣơng trình gia
công ngay tại chỗ làm việc. Trong điều kiện sản xuất đơn chiếc, sản xuất loạt nhỏ
và sản xuất loạt vừa máy phay CNC đảm bảo khả năng thay dao nhanh, nâng cao
năng suất và độ chính xác gia công, thay thế một cách hiệu quả các máy vạn năng
điều khiển bằng tay.
Sử dụng máy phay CNC cho phép giảm nhẹ điều kiện lao động của công
nhân, giải phóng công nhân khỏi công việc có tính đơn điệu, lặp lại nhiều lần, giảm
nhẹ quá trình điều khiển máy, tăng lợi ích ngƣời công nhân và làm cho họ thích thú
hơn với công việc.
Đối với các máy CNC nói chung và máy phay CNC nói riêng, vấn đề mở
rộng khả năng công nghệ và hoàn thiện hệ thống điều khiển, hoàn thiện kết cấu của
máy sẽ cho phép nâng cao năng suất và độ chính xác gia công.
Mở rộng khả năng công nghệ của máy phay CNC cho phép gia công nhiều
bề mặt trong một lần gá đặt chi tiết, vì vậy nâng cao đƣợc độ chính xác vị trí tƣơng
quan và giảm của chu kỳ gia công.
Hoàn thiện hệ điều khiển CNC trƣớc hết nhằm nâng cao độ chính xác gia
công và bù các sai số xuất hiện trong quá trình cắt.
Các hệ điều khiển CNC hiện nay cho phép đạt độ chính xác vị trí trong
khoảng (0,0005  0,001)mm và trong một số trƣờng hợp đặc biệt có khả năng đạt
(0,00025  0,0005)mm. Các hệ điều khiển này cũng cho phép điều chỉnh vô cấp số

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17
vòng quay của trục chính để giữ cho tốc độ cắt cố định khi chuyển bề mặt gia công
có đƣờng kính khác nhau và xác định chính xác vị trí góc của trục chính để gá đặt

chi tiết không đối xứng trên mâm cặp, đồng thời cho phép thực hiện các nguyên
công phay theo phƣơng hƣớng kính của chi tiết khi chi tiết đứng yên.
Các hệ điều khiển CNC hiện đại có khả năng bù sai số hệ thống (do biến
dạng nhiệt gây ra), hiệu chỉnh sai số dịch chuyển tích luỹ do sai số bƣớc của trục
vítme gây ra.
Trên các máy phay CNC cũng đƣợc trang bị cơ cấu hiệu chỉnh vị trí của phôi
kẹp chặt, có nghĩa là bù sai số kẹp chặt của phôi.
Để phòng gẫy dao, trong một số máy CNC đƣợc trang bị cơ cấu giới hạn để
tự động dƣng quá trình cắt khi công suất cắt, lực cắt hoặc mômen cắt đạt giá trị tới
hạn.
Ngoài ra, trên các máy phay CNC còn đƣợc trang bị hệ thống điều khiển
thích nghi để hiệu chỉnh chế độ cắt (số vòng quay của trục chính và lƣợng chạy dao)
khi lực cắt và công suất cắt biến động. Các hệ điều khiển thích nghi xảy ra sau một
vòng quay của trục chíng và số vòng quay của trục chính có thể giảm từ 2000
(vòng/phút) đến 0 (vòng/phút) trong một vài mili giây. Sử dụng hệ thống điều khiển
thích nghi có ý nghĩa quan trọng đối với trƣờng hợp gia công có lƣợng dƣ và tính
chất cơ lý của vật liệu không cố định.
Các máy phay CNC có thể đƣợc lắp đặt trong hệ thống sản xuất linh hoạt
FMS.
Thành phần thời gian cơ bản khi gia công trên máy phay CNC tăng lên đáng
kể vì số vòng quay của trục chính có thể đạt tới (3500 - 40999) vòng/phút và ta có
thể đạt tới 6000 (vòng/phúts) đối với các trung tâm gia công.
Tốc độ dịch chuyển nhanh của dụng cụ và bàn máy có thể đạt tới 15  19
(m/phút).
Một ƣu điểm khác của máy CNC là khả năng thay dao tự động khi chuyển
bƣớc gia công hoặc khi lƣợng mòn của dao vƣợ quá giới hạn cho phép.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18
1.1.2. Công nghệ gia công trên máy phay CNC.
1.1.2.1_ Các dạng điều khiển của máy phay CNC
Cũng nhƣ các máy công cụ điều khiển số khác, máy phay CNC có khả năng
gia công đƣợc các dạng bề mặt khác nhau nhƣ: lỗ, mặt phẳng, mặt định hình, . . .Do
đó, các dạng điều khiển của máy cũng đƣợc chia ra thành: điều khiển điểm - điểm,
điều khiển đƣờng thẳng và điều khiển theo Contour (điều khiển biên dạng) [1] ; [2]

a. Điều khiển điểm - điểm.
Điều khiển điểm - điểm ( hay điều khiển theo vị trí) đƣợc dùng để gia công
các lỗ bằng phƣơng pháp khoan, khoét, doa và cắt ren lỗ. Chi tiết gia công đƣợc gá
cố định trên bàn máy, dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các vị trí đã lập
trình. Trong hành trình này dao không cắt vào chi tiết. Khi đạt tới các điểm đích dao
bắt đầu cắt theo chế độ cắt đã đƣợc lập trình (Hình 1.2)











b. Điều khiển đường thẳng.
Điều khiển đƣờng thẳng là dạng điều khiển mà khi gia công dụng cụ cắt thực
hiện lƣợng chạy dao theo một đƣờng thẳng nào đó. Trong các nguyên công phay
điều khiển đƣờng thẳng đƣợc dùng khi gia công các rãnh, mặt phẳng, mặt bậc, . . .
Quỹ đạo chuyển động của dụng cụ cắt khi cắt gọt là một đƣờng thẳng song song với

một trong các trục toạ độ của máy.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19









c. Điều khiển biên dạng (điều khiển Contour)
Điều khiển theo biện dạng (theo Contour) cho phép thực hiện chạy dao trên
nhiều trục cùng lúc. Các chuyển động theo các trục có mối quan hệ hàm số ràng
buộc với nhau.
Tuỳ theo số trục điều khiển đồng thời khi gia công ngƣời ta phân biệt: điều
khiển Contour 2D, điều khiển Contour
D
2
1
2
và điều khiển Contour 3D.
*) Điều khiển Contour 2D.
Điều khiển contour 2D cho phép thực hiện chạy dao theo 2 trục đồng thời
trong một mặt phẳng gia công, ví dụ trong mặt phẳng XY (Hình 1.4a). Trục thứ 3
đƣợc điều khiển hoàn toàn độc lập với 2 trục kia. Có thể hiểu rõ hơn khi trên máy
phay CNC có 3 trục: 2 trục đƣợc sử dụng để phay contour, còn trục thứ 3 (trục Z)

thực hiện ăn dao theo chiều sâu cắt và đƣợc điều khiển không phụ thuộc vào 2 trục
kia.
*) Điều khiển Contour.
D
2
1
2

Điều khiển contour
D
2
1
2
cho phép ăn dao đồng thời theo 2 trục nào đó để
gia công bề mặt trong một mặt phẳng nhất định. Trên máy CNC có 3 trục X,Y,Z ta
sẽ điều khiển đƣợc đồng thời X,Y hoặc X,Z hoặc Y,Z (Hình 1.4b). Trên các máy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20
phay CNC điều này có nghĩa là chiều sau cắt có thể đƣợc thực hiện theo bất kỳ một
trục nào đó trong 3 trục, còn 2 trục kia để phay contour.

*) Điều khiển Contour 3D.
Điều khiển contour 3D cho phép nội suy đồng thời chạy dao theo cả 3 trục
X,Y và Z (cả 3 trục chuyển động hào hợp với nhau hạy có quan hệ ràng buộc hàn
số, Hình 1.4c). Điều khiển contour 3D đƣợc dùng để gia công các khuôn mẫu, gia
công các chi tiết có bề mặt không gian phức tạp.

1.1.2.2. Quy trình công nghệ gia công trên máy phay CNC.
Quy trình công nghệ trên máy phay CNC đƣợc chia ra các nguyên công, các
bƣớc, nhƣng các bƣớc ở đây lại phải chia ra các lớp cắt và mỗi lớp cắt đƣợc thực
hiện sau mỗi quỹ đạo dịch chuyển của dụng cụ cắt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21
Thành phần đơn giản nhất của quy trình công nghệ này là các dịch chuyển
đơn giản và các điều khiển công nghệ do bộ điều của máy cung cấp. Hai thành phần
này tạo thành chƣơng trình điều khiển.
Lập quy trình công nghệ và điều khiển cho máy CNC là một nhiệm vụ của
chuẩn bị công nghệ.
Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy CNC bao gồm 3 giai
đoạn sau đây:

a. Lập tiến trình công nghệ
Nhiệm vụ của giai đoạn này là:
 Xác định khả năng gia công chi tiết trên máy CNC theo kết cấu công nghệ và
theo điều kiện sản xuất.
 Chon phôi, tiến trình công nghệ, dụng cụ cắt, đồ gá và cấu trúc các nguyên
công.
 Nghiên cứu tính công nghệ của chi tiết và tiêu chuẩn hoá các thông số nhƣ
chuẩn kích thƣớc hoặc bán kính.
 Xác định yêu cầu đối với các mặt chuẩn, lƣợng dƣ và các kích thƣớc chính.
 Lập tiến trình gia công chi tiết.
 Xác định phƣơng pháp gá đặt và chọn đồ gá cần thiết.
 Xác định dụng cụ cắt và chọn chúng theo từng loại.

b. Thiết kế nguyên công
Nhiệm vụ của giai đoạn này bao gồm:
- Xác định nội dung nguyên công, chia nguyên công ra các bƣớc và các vị
trí, cụ thể hoá phƣơng pháp kẹp chặt chi tiết.
- Chia ra các lớp cắt, chọn dụng cụ cắt, chuẩn bị phƣơng pháp điều chỉnh
máy và điều chỉnh dao.

c. Lập trình gia công
Giai đoạn này bao gồm các nhiệm vụ sau đây:
- Tính toán quỹ đạo chuyển động của dao sau khi xác định toạ độ các điểm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

22
- Lập trình và ghi vào bộ nhớ của bộ điều khiển máy.
- Kiểm tra chƣơng trình, sửa lỗi chƣơng trình, chạy thử và gia công thử chi
tiết.
1.1.2.3_ Phương pháp thực hiện nguyên công phay trên máy phay CNC
a. Vùng gia công
Vùng gia công khi phay đƣợc chia ra nhƣ sau: (Hình 1.5 [3])
* Vùng gia công hở (Hình 1.5a,b,c)
Đối với vùng gia công hở thì dao không bị hạn chế khi dịch chuyển
dọc theo trục của nó hoặc trong mặt phẳng vuông góc với trục dao.
* Vùng gia công nửa hở
Đối với vùng gia công này thì dao bị hạn chế khi dịch chuyển dọc
hoặc trong mặt phẳng vuông góc với trục của nó.
* Vùng gia công kín (Hình 1.5e)
Trong trƣờng hợp này dao bị hạn chế theo tất cả các phƣơng khi nó
dịch chuyển.
* Vùng gia công tổ hợp (Hình 1.5f)

Vùng gia công đựơc tạo thành từ các vùng gia công trên.













Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

23

b. Lượng dư phay
- Lƣợng dƣ phay có thể xác định theo bảng hoặc bằng phƣơng pháp tính toán.
- Khi xác định lƣợng dƣ gia công tinh cần tính đến quy luật cắt khi phay.
c. Sơ đồ các bước khi phay
*) Quỹ đạo của dao.
Thực hiện nguyên công phay trên máy CNC ngƣời ta có thể áp dụng các
phƣơng pháp chuyển động của dao sau đây:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

24








Hình 1.6_ Các kiểu quỹ đạo chuyển động của dao

* Quỹ đạo chuyển động của dao theo dạng ziczắc (hình 1.6a,b,c)
Hiện nay sơ đồ này đƣợc sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên nó có nhƣợc điểm là
tính chất của phay thay đổi (một chiều cùng với chiều của chạy dao, còn một chiều
ngƣợc với chiều của chạy dao) dẫn đến sự thay đổi của lực cắt nên ảnh hƣởng xấu
đến độ chính xác và chất lƣợng bề mặt.
Sơ đồ chạy dao ziczắc có 3 loại:
- Không ăn dao dọc theo contour (hình 1.6a)
- Ăn dao dọc theo contour ở bƣớc cuối cùng (hình 1.6b)
- Bƣớc đầu tiên là ăn sơ bộ dọc theo contour chi tiết (hình 1.6c)

Sơ đồ trên hình 1.6c tạo điều kiện thuận lợi cho việc ăn dao ở phía cuối mỗi bƣớc.
* Quỹ đạo chuyển động theo dạng lò xo của dao (hình 1.6d,e)
Theo sơ đồ này dao có quỹ đạo chuyển động đƣờng vòng từ trong ra ngoài
(hình 1.6d) hoặc từ ngoài vào trong (hình 1.6e). Quỹ đạo chuyển động theo dạng
lò xo có ƣu điểm là bản chất của quá trình phay không thay đổi (luôn luôn là
phay thuận hoặc phay nghịch)
* Quỹ đạo ăn dao theo kiểu răng lƣợc (hình 1.6f,g,h)
Theo sơ đồ này thì bản chất quá trình phay cũng không thay đổi. Sau mỗi lần
ăn dao (theo chiều mũi tên đậm) thì dao phải lùi xa mặt gia công một đoạn rồi
chạy dao nhanh về phía xuất phát ban đầu để thực hiện các bƣớc cắt tiếp theo.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

25
b) Khảng cách giữa 2 bƣớc kề nhau.
Khoảng cách giữa 2 bƣớc kề nhau chính là chiều sâu cắt khi phay. Khoảng
cách giữa 2 bƣớc kề nhau lớn nhất t
max
đƣợc tính theo công thức sau đây (hình
1.6a)

hrDt  2
max
(1.1)
Với: D - Đƣờng kính dao phay (mm)
r – Bán kính cong ở mặt đầu dao (mm)
h – Khoảng giao nhau của hai bƣớc do 2 dao cùng cắt (mm)
c) Phƣơng pháp ăn dao vào chi tiết. [3]
Phƣơng pháp ăn dao đơn giản nhất là ăn dao dọc theo trục của dao theo lỗ đã

khoan sẵn (hình 1.7a)














Trong trƣờng hợp gia công tinh biên dạng chi tiết thì quỹ đạo ăn dao đƣợc
thực hiện theo cung tròn tiếp tuyến với contour chi tiết tại điểm mà ở đó dao bắt
đầu chuyển động cắt theo contour (hình 1.7b). Phƣơng pháp này có ƣu điểm là
lực cắt thay đổi từ từ, giảm đƣợc sai số gia công và thuận lợi cho việc hiệu chỉnh
bán kính dao khi lập trình.