Xây dựng bài thí nghiệm trên máy phay CNC phục vụ công tác đào tạo tại trường Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
--------------------000-------------------

THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ
KHOA HỌC KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

Đề tài: “Xây dựng bài thí nghiệm trên máy phay CNC phục vụ công tác đào tạo
tại trường Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả”.

Học viên

: Vũ Thị Sử

Lớp

: Cao học K12 - CNCTM

Chuyên ngành

: Công nghệ chế tạo máy

Giáo viên HD khoa học: GS.TS. Trần Văn Địch

KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

HỌC VIÊN

GS.TS. TRẦN VĂN ĐỊCH

VŨ THỊ SỬ

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

-1-




VŨ THỊ SỬ

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

VŨ THỊ SỬ

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
“Xây dựng bài thí nghiệm trên máy phay CNC phục vụ công tác đào
tạo tại trường Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả”.

2009 – 2011
Thái
Nguyên

2011

THÁI NGUYÊN 2011

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

-2-




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

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

“Xây dựng bài thí nghiệm trên máy phay CNC phục vụ công tác đào tạo tại trường
Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả”.

Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Mã số:23.04.3898
Học Viên: VŨ THỊ SỬ
Ngƣời HD Khoa học : GS.TS. TRẦN VĂN ĐỊCH

THÁI NGUYÊN – 2011

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

-3-

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Vũ Thị Sử, học viên lớp Cao học K12 – CN CTM. Sau hai năm học tập
nghiên cứu, đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là sự giúp đỡ của
GS.TS. Trần Văn Địch, thầy giáo hƣớng dẫn tốt nghiệp của tôi, nên tôi đã đi đến
cuối chặng đƣờng để kết thúc khoá học.
Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là: “Xây dựng bài thí nghiệm trên
máy phay CNC phục vụ công tác đào tạo tại trƣờng Cao đẳng Công nghiệp
Cẩm Phả”
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dƣới sự hƣớng
dẫn của GS.TS. Trần Văn Địch và chỉ tham khảo các tài liệu đã đƣợc liệt kê. Tôi
không sao chép công trình của các cá nhân khác dƣới bất cứ hình thức nào. Nếu có
tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
NGƢỜI CAM ĐOAN

Vũ Thị Sử

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

-4-




LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TS. Trần Văn Địch, ngƣời đã hƣớng dẫn và
giúp đỡ tận tình từ định hƣớng đề tài, đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn.

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và phòng đào tạo Sau đại học,
của Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi để
hoàn thành bản Luận văn này.
Tác giả cũng chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm đào tạo và thực hành
công nghệ Cơ khí, Trƣờng Cao đẳng Công nghiệp Cẩm Phả đã giúp đỡ tác giả thực
hiện thí nghiệm tại trung tâm công nghệ cao của trƣờng.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót,
tác giả rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa
học và các bạn đồng nghiệp.

Tác giả

Vũ Thị Sử

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

-5-




MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................2
MỤC LỤC .................................................................................................................. 3
CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................6
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ...............................................................................6
PHẦN MỞ ĐẦU .........................................................................................................7
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................ 7
2. Lịch sử nghiên cứu.............................................................................................. 7

3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu. ................. 8
3.1. Mục đích nghiên cứu.............................................................................. ..... 8
3.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu............................................................ ... 8
4. Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả .................................. 8
5. Phƣơng pháp nghiên cứu. ................................................................................... 9
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC .................................................10
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG. .................................................................................. 10
1.2. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ ............................................................. 11
1.2.1. Các hệ thống dữ liệu cần nạp cho máy công cụ điều khiển số. ...... 11
1.2.2. Chuyển động của các trục và khái niệm về hệ tọa độ ............................ 11
1.2.2.1. Chuyển động các trục .................................................................. 11
1.2.2.2 . Hệ tọa độ ........................................................................................ 13
1.3. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC .............................. 17
1.3.1. Khái niệm về hệ thống điều khiển số........................... . .........................17
1.3.2. Các dạng điều khiển số.......................... ................................................. 17
1.3.3. Hệ điều khiển CNC ................................................................................ 17
1.3.3.1. Phân biệt hệ điều khiển NC và CNC .............................................. 17
1.3.3.2. Đặc trƣng cơ bản của hệ điều khiển CNC ...................................... 18
1.3.4. Một số hệ điều hành ............................................................................... 18
1.4. CÁC CHỈ TIÊU GIA CÔNG CỦA MÁY CNC ............................................ 19
1.4.1. Thông số hình học .................................................................................. 19
1.4.2. Thông số gia công .................................................................................. 19
1.4.3. Độ chính xác của máy CNC ................................................................... 21
1.4.4. Hƣớng phát triển của máy CNC trên thế giới và Việt Nam ................... 21
Chƣơng 2: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY PHAY CNC
MICROMILL VÀ PHƢƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CÔNG ..............................24
2.1. KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA MÁY PHAY
CNC MICROMILL .............................................................................................. 24
2.1.1. Truyền động chính .................................................................................. 24
2.1.2. Động cơ chính ........................................................................................ 24

2.1.3. Động cơ bƣớc tiến .................................................................................. 24
2.1.4. Hƣớng chuyển động của các trục ........................................................... 24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

-6-




2.1.5. Hệ thống đo hành trình ........................................................................... 25
2.2. CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHAY
MICROMILL
2.2.1. Các bộ phận chính của máy .................................................................... 25
2.2.2. Các phần tử điều khiển ........................................................................... 25
2.2.3. Bảng vận hành máy ................................................................................ 26
2.2.4. Tay quay điện tử HR 410 ....................................................................... 28
2.3. THAO TÁC SỬ DỤNG BẢNG ĐIỀU KHIỂN VÀ VẬN HÀNH MÁY..... 29
2.3.1. Màn hình và bàn phím ............................................................................ 29
2.3.1.1. Màn hình của TNC 426 ................................................................... 29
2.3.1.2. Bàn phím ......................................................................................... 31
2.3.2. Các chế độ vận hàn máy ......................................................................... 31
2.3.2.1. Chế độ vận hành bằng tay quay điện tử .......................................... 31
2.3.2.2. Lập trình và sửa đổi chƣơng trình ................................................... 32
2.3.2.3. Chạy thử chƣơng trình (Programm test) ......................................... 32
2.3.2.4. Chạy chƣơng trình........................................................................... 33
2.3.3. Phụ tùng kèm theo .................................................................................. 34
2.3.3.1. Hệ thống dò 3D ............................................................................... 34
2.3.3.2. Hệ thống đo dao tự động ................................................................. 34
2.3.3.3. Tay quay điện tử ............................................................................. 34
2.3.4. Khởi động máy và tắt máy ..................................................................... 35

2.4. PHƢƠNG PHÁP LẬP TRÌNH TRÊN MÁY PHAY MICROMILL ............ 36
2.4.1. Giới thiệu chung về hệ điều khiển Denfor ............................................. 36
2.4.2. Tạo và viết một chƣơng trình ................................................................. 38
2.4.2.1. Cấu trúc một chƣơng trình theo ngôn ngữ lập trình denfor ............ 38
2.4.2.2. Khai báo phôi BLK FORM............................................................. 38
2.4.3. Lập trình dụng cụ cắt .............................................................................. 39
2.4.3.1. Nhập các dữ liệu liên quan đến dụng cụ cắt ................................... 39
2.4.3.2. Dữ liệu dụng cụ cắt ......................................................................... 40
2.4.3.3. Hiệu chỉnh dụng cụ ......................................................................... 43
2.4.4. Lập trình CONTOUR ............................................................................. 48
2.4.4.1. Khái quát về các chuyển động của dao cắt ..................................... 48
2.4.4.2. Cơ sở của chức năng đƣờng dịch chuyển ....................................... 49
2.4.4.3. Tiếp cận và rời khỏi CONTOUR gia công ..................................... 51
2.4.4.4. Các đƣờng chuyển động trong hệ tọa độ vuông góc ...................... 52
2.4.4.5. Các đƣờng chuyển động trong hệ tọa độ cực .................................. 55
2.4.5. Lập trình Contour tự do – Free Contour FK........................................... 58
2.4.5.1. Cơ sở ............................................................................................... 58
2.4.5.2. Mở hội thoại lập trình FK ............................................................... 59
2.4.5.3. Lập trình tự do đoạn thẳng .............................................................. 59
2.4.5.4. Lập trình tự do đối với cung tròn .................................................... 60
2.4.6. Các chu trình gia công phay trong DENFOR......................................... 62
2.4.6.1. Khái quát về chu trình ..................................................................... 62

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

-7-

2.4.6.2. Các chu trình khoan ........................................................................ 63
2.4.6.3. Các chu trình cho phay hố, phay ngõng và phay rãnh ................... 68
2.4.6.4. Các chu trình cho gia công các kiểu hàng lỗ ................................. 75
2.4.6.5. Chƣơng trình con và việc lặp lại một bộ phận chƣơng trình .......... 77
2.4.6.6. Dịch chuyển điểm 0- DATUM SHIFT (Cycle 7) ............................. 78
2.4.6.7. Chu trình đối xứng - MIRROR IMAGE (Cycle 8) ........................... 79
2.4.6.8. Chu trình xoay- ROTATION (Cycle 10) ......................................... 79
2.4.6.9. Hệ số tỷ lệ - SCALING FACTOR (Cycle 11) .................................. 80
Chƣơng 3: LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN MÁY PHAY CNC MICROMILL VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN DENFOR ....................................................81
3.1. Xác định chuẩn kỹ năng đối với sinh viên đại học về kỹ năng thực hành CNC
tại trƣờng Cao đẳng công nghiệp Cẩm Phả. .........................................................81
3.2. Các bài tập lập trình gia công trên máy CNC-MICROMILL........................81
3.2.1. Lập trình gia công chi tiết 2D. ................................................................ 81
3.2.2. Lập trình gia công chi tiết 3D ................................................................. 91
Chƣơng 4: KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
4.1. Mục đích, nhiệm vụ, phƣơng pháp và đối tƣợng kiểm nghiệm…………103
4.1.1. Mục đích của kiểm nghiệm……………………………………………103
4.1.2. Nhiệm vụ kiểm nghiệm………………………………………………..103
4.1.3. Phƣơng pháp kiểm nghiệm……………………………………………103
4.2. Nội dung và tiến trình thực nghiệm……………………………………..104
4.2.1. Đối tƣợng thực nghiệm……………………………………………… 104
4.2.2. Chuẩn bị thực nghiệm…………………………………………………105
4.3. Đánh giá thực nghiệm…………………………………………………...105
4.3.1. Đánh giá định tính……………………………………………………..105
4.3.2. Đánhgiá định lƣợng………………………………………………….. 105
4.4. Đánh giá chuyên gia……………………………………………………..110
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................ 111
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................112

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

-8-




CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
NC (Number Control) – Điều khiển số
CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính
CAD (Computer Aided Design) – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính
CAM (Computer Aided Manufacturing) – Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính
LAN (Local Area Netword) - Mạng cục bộ
WAN (Wide Area Netword) - Mạng diện rộng
CW (Counter clockwise) - Chiều quay thuận chiều kim đồng hồ
DNC (Direct Numerical Control) - Hệ điều khiển DNC
FMS (Flexible Manufacturing System ) - Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS
FK (Free Contour Programing) - Lập trình Contour tự do
Q Parameters - Lập trình tham số Q
CHF (Chamfer) - Vát cạnh
RND (Rounding) - Bo cung
1D, 2D, 3D - Điều khiển 1, 2, 3 chiều
CC (Circle center) - Tâm cung

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT Bảng số

Nội dung

Trang

1

2.1

Thông số kỹ thuật của máy phay CNC

24

2

2.2

Các chức năng đƣờng với tọa độ cực

54

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

-9-




PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc đang đặt ra yêu cầu hết
sức cấp thiết đối với ngành công nghệ chế tạo máy. Đó là phải xây dựng một nền
công nghiệp hiện đại đủ để chế tạo ra các thiết bị máy móc cho các ngành kinh tế
khác. Bên cạnh việc đầu tƣ các thiết bị máy móc hiện đại, thì việc ứng dụng công
nghệ cao trong ngành cơ khí chế tạo máy là một vấn đề vô cùng quan trọng.

Vì vậy việc khai thác có hiệu quả các máy móc thiết bị trong các nhà máy
chế tạo cơ khí, trong đó có các loại máy phay CNC, tiện CNC, máy cắt dây điều
khiển tự động đang là vấn đề cấp bách, đòi hỏi cao về đào tạo nguồn nhân lực khoa
học công nghệ.
Trƣớc tình trạng đó, hầu hết các trƣờng đã đầu tƣ một số máy CNC để phục
vụ cho việc đào tạo chất lƣợng cao nhƣng lại chƣa có phƣơng pháp giảng dạy thực
nghiệm hiệu quả. Chính vì thế cần phải có một nghiên cứu cụ thể và đầy đủ về lĩnh
vực này, để giảng dạy cho học sinh-sinh viên hiểu rõ và áp dụng trong thực tế, đóng
góp vào sự phát triển của ngành chế tạo máy.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế này mà đề tài:“Xây dựng bài thí nghiệm trên
máy phay CNC phục vụ công tác đào tạo tại trƣờng Cao đẳng Công nghiệp
Cẩm Phả” đã đƣợc chọn làm luận văn tốt nghiệp.
2. Lịch sử nghiên cứu.
Việc xây dựng hệ thống các bài thực hành, thí nghiệm gia công trên các máy
cắt gọt CNC sát với thực tế, sát với điều kiện sản xuất công nghiệp và phù hợp với
điều kiện giảng dạy trong nhà trƣờng là một vấn đề rất quan trọng, để đảm bảo cho
sinh viên sau khi tốt nghiệp ra trƣờng có thể thích nghi và đảm nhiệm tốt công việc
tại các nhà máy, xí nghiệp.
Việt Nam có xu hƣớng sử dụng máy CNC ngày càng nhiều, do yêu cầu cấp
thiết của thực tế sản xuất, nên những đề tài nghiên cứu ứng dụng nhằm khai thác
hiệu quả máy CNC là khá lớn trong các đề tài nghiên cứu khoa học, luận án tiến sỹ,
luận văn thạc sỹ, có thể kể đến: Nguyễn Đình Vũ, Ứng dụng phần mềm TURBO-

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

- 10 -