Báo cáo thí nghiệm công nghệ CNC BKHN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Bộ môn Công nghệ chế tạo máy

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ
CNC
Họ và tên:
Lớp:
MSSV:
Mã lớp thí nghiệm:

Hoàng Thế Cường
CNCTM K59
20146101
672824


LỜI NÓI ĐẦU
Đóng góp vào sự phát triển nhanh chóng của khoa học
công nghệ trong thời gian gần đây, tự động hóa sản xuất có
một vai trò quan trọng. Nhận thức được điều này, trong chiến
lược công nghiệp hóa và hiện đại hóa nền kinh tế đất nước,
công nghiệp tự động được ưu tiên đầu tư và phát triển.
Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, việc tự động
hóa các ngành kinh tế-kỹ thuật trong đó có cơ khí đã được thực
hiện từ nhiều thập kỷ trước. Một trong những vấn đề quyết định
của việc tự động hóa ngành cơ khí chế tạo là kỹ thuật điều
khiển số và công nghệ trên các máy điều khiển số.
Các máy công cụ điều khiển số ( NC và CNC ) đã được
dùng phổ biến ở các nước phát triển. Trong những năm gần đây
máy NC và CNC đã được nhập vào Việt Nam và được sử dụng
rộng rãi tại các viện nghiên cứu và các công ty liên doanh. Máy

công cụ điều khiển số hiện đại (Các máy CNC) là các thiết bị
điển hình cho sản xuất tự động, đặc trưng cho ngành cơ khí tự
động.
Trong quá trình thí nghiệm, em đã được tiếp xúc với máy
phay và máy tiện CNC. Nhờ có sự chỉ bảo, hướng dẫn của các
thầy tại phòng thí nghiệm cũng như trên lớpmà em đã nắm bắt
được những kiến thức bổ ích về máy CNC. Do thời gian và hiểu
biết có sự hạn chế nên báo cáo em làm không tránh được thiếu
sót. Rất mong nhận được sự góp ý từ các thầy để báo cáo được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018


CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU TỔNG QUAN HỆ THỐNG
1.Khái quát chung
1.1. Lịch sử hình thành
Khái niệm: CNC viết tắt cho Computer(ized) Numerical(ly)
Control(led) (điều khiển bằng máy tính) – đề cập đến việc điều
khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản
xuất( có tính lặp lại) các bộ phận kim khí( hay các vật liệu khác)
phức tạp, bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng ký
hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi mã G.
CNC được phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 ở
trong phòng thí nghiệm Servomechanism của trường
Massachusetts Institute of Technology( MIT).

Năm 1947, không lực Hoa Kì cho rằng sự phức tạp trong
thiết kế và hình dạng của các chi tiết máy bay, như cánh quạt
trực thăng hay các chi tiết của đầu phóng tên lửa chính là
nguyên nhân khiến cho các nhà sản xuất giao hàng không đúng
hẹn. Khi đó John Parsons, Parsons Corporation đã bắt đầu
nghiên cứu với ý tưởng về 1 chiếc máy công cụ có thể thao tác
ở mọi góc độ, sử dụng dữ liệu số để điều khiển chuyển động
của máy. Năm 1949, USAMC đã giao cho Parsons 1 hợp đồng
phát triển NC và phương pháp tăng tốc trong sản xuất. Parsons
sau đó đã chuyển lại cho phòng thí nghiệm Servomechanism –
trường MIT. Năm 1952, họ thành công với chiếc máy có đầu cắt
chuyển động 3 chiều. Rất nhanh sau đó hầu hết các nhà sản
xuất máy công cụ đều cho ra máy NC. Hầu hết các máy này
đều có điểm giống hau ở nguyên tắc điều khiển vị trí điểm –
điểm. Nguyên lý của máy NC được thiết lập một cách vững
chãi.
Từ đây máy NC được cải tiến nhanh chóng trong công
nghiệp điện tử để phát triển các sản phẩm mới. Các bộ điều
khiển trở nên nhỏ hơn, đáng tin cậy và rẻ hơn. Sự phát triển
của các máy công cụ, các bộ điều khiển cho chúng được sử
dụng nhiều hơn.
Đến năm 1976, những máy NC điều khiển hoàn toàn tự
động theo chương trình mà các thông tin viết dưới dạng số đã
được sử dụng rộng rãi.cũng vào năm đó, người ta đưa 1 máy


tính nhỏ vào hệ thống điều khiển máy NC nhằm mở rộng đặc
tính điều khiển và mở rộng bộ nhớ của máy, các máy này được
gọi là máy CNC (Computer Numerical Control). Và sau đó, các
chức năng trợ giúp cho quá trình gia công ngày càng phát triển.

Vào năm 1965, hệ thống chạy dao tự động được đưa vào sử
dụng, năm 1975 thì hệ thống CAD – CAM – CNC ra đời. Năm
1984, đồ họa máy tính phát triển, được ứng dụng để mô phỏng
quá trình gia công trên máy công cụ điều khiển số.
Năm 1994, Hệ NURBS giao diện phần mềm CAD cho phép
mô phỏng được xác bề mặt nội suy phức tạp trên màn hình,
đồng thời nó cho phép tính toán và đưa ra các phương trình
toán học mô phỏng các bề mặt phức tạp, từ đó tính toán chính
xác đường nội suy với độ mịn, độ sắc nét cao.
Các máy CNC hiện đại hoạt động bằng cách đọc hàng
nghìn bit thông tin được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính chương
trình. Để đặt thông tin này vào bộ nhớ, nhân viên lập trình tạo
ra một loạt lệnh mà máy có thể hiểu được. Chương trình có thể
bao gồm các lệnh “mã hóa”, như “M03” – hướng dẫn bộ điều
khiển chuyển trục chính tới một vị trí mới hay “G99” – hướng
dẫn bộ điều khiển đọc một đầu vào phụ từ một quá trình nào đó
trong máy. Các lệnh mã hóa là phương thức phổ biến nhất để
lập trình một công cụ máy CNC. Tuy nhiên, sự tiến bộ trong máy
tính đã cho phép các nhà sản xuất công cụ máy tạo ra “lập
trình hội thoại”. Trong lập trình hội thoại, lệnh “M03” được nhập
đơn giản như “MOVE” và “G99” là “READ”. Kiểu lập trình này
cho phép đào tạo nhanh hơn và nhân viên lập trình không phải
nhớ nhiều ý nghĩa của mật mã. Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng
hầu hết các máy sử dụng lập trình hội thoại vẫn đọc các chương
trình mã hóa, do đó ngành công nghiệp vẫn đặt nhiều niềm tin
vào dạng lập trình này.
Bộ điều khiển cũng giúp nhân viên lập trình tăng tốc độ sử
dụng máy. Ví dụ, trong một số máy, nhân viên lập trình có thể
đơn giản chỉ cần nhập dữ liệu về vị trí, đường kính và chiều sâu
của một chi tiết và máy tính sẽ lựa chọn phương pháp gia công

tốt nhất để sản xuất chi tiết đó dưới dạng phôi. Thiết bị mới
nhất có thể chọn một mẫu kỹ thuật được tạo ra từ máy tính,
tính toán tốc độ dao cụ, đường vận chuyển vật liệu vào máy và
sản xuất chi tiết mà không cần bản vẽ hay một chương trình.


Cho đến ngày nay, người ta còn ứng dụng công nghệ nano
vào hệ thống điều khiển cho máy CNC. Năm 2001, hãng FANUC
đã chế tạo hệ điều khiển nano cho máy CNC, mở ra một trang
mới về công nghệ chế tạo máy công cụ.
1.2.Ứng dụng
Sự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi
việc sản xuất công nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ
dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ
dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người
thực hiện được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá
trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về
chính xác và chất lượng. Kĩ thuật tự động của CNC giảm thiểu
các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công
việc khác. Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các
sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản
xuất các linh kiện khác. Trong môi trường sản xuất, một loạt các
máy CNC kết hợp thành một tổ hợp, gọi là cell, để có thể làm
nhiều thao tác trên một bộ phận. Máy CNC ngày nay được điều
khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, vì thế một bộ
phận hay lắp ráp có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà
không cần các bản vẽ in của từng chi tiết. Có thể nói CNC là các
phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp, tức là chúng
được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản xuất (trong tầm
giới hạn).

Ngày nay các máy sử dụng kỹ thuật CNC được sử dụng rất
nhiều trong các lĩnh vực khác nhau. Được ứng dụng rộng rãi đặc
biệt là trong gia công kim loại:








Phay
Khoan và các nguyên công tương tự
Tiện trong
Tiện
Mài
Cắt dây
…

Một vài ví dụ về ứng dụng của máy CNC:


Hình 1.1: Ứng dụng máy phay CNC

1.3. Phân loại
Các loại máy CNC phổ biến hiện nay gồm có:

Hình 1.2: Máy tiện CNC
khoan CNC

Hình 1.3: Máy


Hình 1.4: Máy phay CNC

Hình 1.5: Máy cắt CNC

Hình 1.6: Trung tâm gia công CNC


CHƯƠNG 2: TRÌNH TỰ SETUP DAO TRÊN MÁY TIỆN CNC
VÀ CHẠY CHƯƠNG TRÌNH
1. Chuẩn bị
Bước 1: Gá chặt phôi lên mâm cặp.
Bước 2: Gá dao ngang tâm phôi.
Bước 3: Khởi động máy, chuyển về chế độ JOG để điều khiển
bằng tay.
2. Đo thông số dao
a. Đo X
Cho phôi quay, đưa dao vào tiện một đường kính bất kỳ với
chiều sâu sắt nhỏ rồi dừng lại. Đặt tọa độ tương đối tại đây là
X=0.
Lấy thước kẹp đo đường kính phôi vừa cắt. Sau đó lấy tọa độ
X của máy trừ đi đường kính đoạn phôi này ta được thông số
trục X của dao.
b. Đo Z
Tiện mặt đầu để tạo mặt phẳng song song với đài gá dao, lấy
tọa độ tương đối của Z=0.
Gọi con dao cần xét rồi di chuyển cho mũi dao chạm vào mặt
phôi ( sử dụng một tờ giấy mỏng đặt giữa dao và phôi, tiến dao

tới cham mặt phôi cho đến khi ko rút được tờ giấy ra thì dừng
lại )  Thông số Z hiển thị trên màn hình là thông số Z của dao
tiện.
Cho dao tiến vào phôi ta được giá trị Z, lấy giá trị Z này trừ
giá trị Z trên rồi nhập vào Work Shift.
Lưu ý: Khi gọi dao phải phải đưa máy về vị trí an toàn.
3. Chạy chương trình
Sau khi đã có thông số dao thì ta chuyển máy về chế độ EDIT
và gọi chương trình gia công. Sau đó chuyển về chế độ MEM và
chạy chương trình vừa gọi.


CHƯƠNG 3: TRÌNH TỰ SETUP DAO TRÊN MÁY PHAY CNC
VÀ CHẠY CHƯƠNG TRÌNH
1. Chuẩn bị
Kiểm tra ê tô khi gá lên bàn máy có đảm bảo các cạnh song
song với trục X và Y của máy hay không. Sau đó gá chặt phôi
lên ê tô rồi đóng cửa máy, bật cho trục chính quay.
2. Đo gốc phôi
Khi bật máy lên gốc tọa độ của máy do nhà sản xuất quy
định sẽ hiện lên màn hình và gốc này sẽ không trùng với gốc
gia công nên ta cần tìm gốc phôi.
Vì phôi hình vuông nên ta chọn gốc phôi trùng với tâm phôi.
Tìm gốc phôi theo các bước sau:
 Bước 1: Tìm điểm O trục X.
Hạ dao xuống sâu hơn mặt phôi nhưng cách xa về bên phải,
chuyển máy sang chế độ JOG rồi đưa dao tiến đến gần cạnh
phôi cho đến khi chạm phôi (nghe thấy tiếng phoi thoát ra) thì
dừng lại, lấy điểm đó là điểm X=0 theo tọa độ tương đối.

Dao
Phôi
X=0
Sau đó đưa dao lên rồi dịch sang trái và lại hạ dao xuống, thực
hiện đưa dao vào cho đến khi chạm phôi thì dừng lại ta thu
được tọa độ tương đối X 1 .
Dao

X1


X1
Điểm O của trục X = X máy - 2
 Bước 2: Tìm điểm O trục Y.
Ta làm tương tự như tìm điểm O của trục X. Nhưng ta đưa dao
ra sau và ra trước phôi.

Y1
Điểm O trục Y = Y máy - 2
 Bước 3 : Tìm điểm O trục Z
Cho trục chính dừng quay, đặt tờ giấy mỏng lên mặt phôi rồi hạ
trục chính xuống từ từ đến lúc chạm mặt tờ giấy và không rút
được tờ giấy ra thì dừng lại và lấy số liệu trục Z của máy mà
màn hình đang hiển thị.
3. Chạy chương trình
Sau khi đã có được tọa độ gốc phôi, chuyển máy về chế độ
EDIT và gọi chương trình gia công. Sau đó chuyển về chế độ
MEM và chạy chương trình vừa gọi.

Khả năng công nghệ của phay
Khả năng công nghệ của Phay rất rộng và hơn thế chúng ra còn
có thể mở rộng khả năng công nghệ của máy Phay bằng nhiều
cách khác nhau như chế tạo thêm đồ gá,….
 Phay mặt phẳng: phương pháp phổ biến nhất
 Phay mặt trụ
 Phay rãnh, Phay rãnh then….
 Phay ren
 Phay trục then hoa
 Phay các mặt định hình: sử dụng dao định hình, chép hình
hoặc phay CNC

Khả năng công nghệ
của tiện
Gia công tiện phổ biến
được điều khiển bằng hệ thông CNC sử dụng các máy trong
công nghiệp được gọi là trung tâm tiện CNC hoặc đơn giản là
máy tiện CNC.
Thuật ngữ “trung tâm tiện CNC” ít được sử dụng nhưng có ý
nghĩa chính xác hơn, được hiểu là máy tiện máy tính hóa (máy
tiện CNC) có thể được dùng cho nhiều nguyên công chỉ với một
xác lập máy. Ví dụ, ngoài các nguyên công tiện tiêu chuẩn, như
tiện mặt ngoài, tiện lỗ, máy tiện CNC còn có thể được dùng đế’
khoan, cắt rãnh, cắt ren, chà gai nhám, đánh bóng. Máy có thể
được dùng trong các chế độ khác nhau, chẳng hạn gia công với
mâm cặp, ống kẹp, cấp phôi thanh, hoặc giữa các tâm, ngoài ra


còn có nhiều tổ hợp khác. Máy tiện CNC được thiết kế để lắp
nhiều dụng cụ cắt trong giá xoay, chúng có thể có đồ gá phay,

mâm cặp phân độ, trục phụ, ụ động, gối tựa và nhiều tính năng
khác, có thể không có trong máy tiện truyền thống. Máy tiện
với hơn bôi trục bắt đầu trở nên phổ biến. Với các tiến bộ liên
tục trong công nghệ máy công cụ, ngày càng nhiều máy tiện
CNC trên thị trường được thiết kế để thực hiện nhiều nguyên
công trong một chế độ xác lập máy, đa số các nguyên công đó
trước đây chỉ thực hiện trên máy phay hoặc trung tâm gia cồng.