LUẬN VĂN: NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC BIÊN DẠNG BỀ MẶT TRỤ KHI PHAY TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG VMC – 85S

Chia sẻ: Rose_12 Rose_12 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

116
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ trên tất cả các lĩnh vực thì các sản phẩm cơ khí ngày càng phải có yêu cầu cao hơn về chất lượng sản phẩm, mức độ tự động hoá quy trình sản xuất và đặc biệt là độ chính xác kích thước, hình dáng hình học của sản phẩm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN: NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC BIÊN DẠNG BỀ MẶT TRỤ KHI PHAY TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG VMC – 85S

Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ----------0O0---------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC BIÊN DẠNG BỀ MẶT TRỤ KHI PHAY TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG VMC – 85S Học viên: Đỗ Thị Làn Ngƣời HD khoa học: PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe Thái Nguyên 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CÔNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP ----------o0o---------- ***** LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC BIÊN DẠNG BỀ MẶT TRỤ KHI PHAY TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG VMC – 85S Học viên: Đỗ Thị Làn Lớp: CH – K10 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Người HD khoa học: PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN PGS.TS NGUYỄN ĐĂNG HÕE Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận khoa học của luận văn chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Đỗ Thị Làn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ trên tất cả các lĩnh vực thì các sản phẩm cơ khí ngày càng phải có yêu cầu cao hơn về chất lượng sản phẩm, mức độ tự động hoá quy trình sản xuất và đặc biệt là độ chính xác kích thước, hình dáng hình học của sản phẩm. Để nâng cao được độ chính xác của các máy CNC nói chung, máy phay CNC, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, tác giả đã thực hiện đề tài: “Nâng cao độ chính xác biên dạng bề mặt trụ khi phay trên trung tâm gia công VMC – 85S”. Trong thời gian thực hiện đề tài, tác giả đã nhận được sự quan tâm rất lớn của nhà trường, các khoa, các phòng ban chức năng, các thầy cô giáo và các đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, khoa sau đại học, các giảng viên đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này. Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, trường đại học KTCN đã tận tình hướng dẫn trong quá trình thực hiện luận văn này. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn trung tâm thực nghiệm và các thầy thuộc trung tâm đã giúp đỡ và tạo điều kiện về máy và thiết bị để tác giả hoàn thành các thực nghiệm trong điều kiện tốt nhất. Mặc dù đã rất cố gắng, song do trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế nên có thể luận văn còn những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện và có ý nghĩa ứng dụng trong thực tế. Xin chân thành cảm ơn! Thái nguyên, 15 tháng 11 năm 2009 Tác giả Đỗ Thị Làn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM MỤC LỤC Chƣơng I: Mở đầu 7 1.1. Tính cấp thiết của luận văn 7 1.2. Các công trình liên quan 7 1.3. Mục đích nghiên cứu 19 1.4. Phương pháp nghiên cứu 19 1.5. Đối tượng nghiên cứu 20 1.6. Trang thiết bị phục vụ nghiên cứu 20 1.7. Dự kiến kết quả đạt được 22 Chƣơng II: Các yếu tố ảnh hƣởng tới độ chính xác của máy công cụ 23 2.1. Độ chính xác gia công 23 2.2. Các nguyên nhân gây ra sai số của máy 25 2.3. Kết luận 31 Chƣơng III: Nâng cao độ chính xác biên dạng khi gia công bề mặt 33 trụ trên trung tâm gia công VMC - 85S 3.1. Mô hình nghiên cứu 33 3.2. Hệ thống thiết bị thí nghiệm 34 3.2.1. Trung tâm gia công VMC – 85S 3.2.2. Máy đo tọa độ 3 chiều CMM – C544 3.2.3. Phần mềm thiết kế CAD/CAM 3.3. Phần mềm Mastercam 41 3.3.1.Giao diện 3.3.2. Các dạng gia công cơ bản trên module phay 3.3.3. Quá trình phay 3.4. Chế độ gia công 45 3.4.1. Các dạng toolpath 3.4.2. Chọn dao và chế độ cắt (V, Sz, T) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM 3.5. Thực nghiệm gia công trên trung tâm VMC – 85S 50 3.5.1. Thiết kế CAD/CAM 3.5.1.1. Biên dạng và kích thước gia công 3.5.1.2. Part program 3.5.2. Truyền chương trình sang máy CNC 3.5.3. Điều chỉnh máy 3.6. Đo sai số gia công trên máy CMM – C544 68 3.6.1. Gá đặt chi tiết 3.6.2. Khởi động máy đo toạ độ CMM- C544 3.6.3. Tiến hành hiệu chuẩn đầu đo 3.6.4. Tiến hành lập hệ toạ độ của chương trình đo 3.6.5. Tiến hành đo biên dạng thực Chƣơng V: Kết luận 82 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT Máy đo tọa độ 3 chiều CMM Coordinate Measuring Machine Trung tâm gia công đứng VMC Vertical Machining Center Hệ tọa độ Co-or.Sys Coordinate System Thiết kế với sự trợ giúp của CAD Computer Aided Design máy tính Sản xuất với sự trợ giúp của CAM Computer Aided Manufacturing máy tính Điều khiển số bằng máy tính CNC Computer Numerical Control Ba chiều 3D 3 Dimention Hậu xử lý PP Post Processor Đường chạy dao CL Cutting Location Phần mềm SW Software I/O Input/Output Vào/ Ra PC Personal Computer Máy tính cá nhân Bộ điều khiển PLC PLC Programmable Logic Controller Lập kế hoạch có trợ giúp của CAP Computer Aided Planning máy tính Điều khiển số trực tiếp DNC Direct Numerical Control Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Độ chính xác gia công Hình 1.1 8 Sai số tổng hợp của máy công cụ Hình 1.2 9 Sơ đồ thực nghiêm Hình 1.3 10 Hệ thống bù sai số của máy công cụ Hình 1.4 11 Gia công bán tinh bằng dao phay đầu cầu Hình 1.5 12 Sai lệch trong gia công bề mặt bất kỳ Hình 1.6 12 Hai kiểu toolpath khi phay hốc lõm Hình 1.7 13 Cắt lẹm trên các bề mặt hình dáng phức tạp Hình 1.8 13 Mô phỏng 3D Hình 1.9 14 Ứng dụng kỹ thuật ngược trong thiết kế sản phẩm Hình 1.10 15 Sơ đồ thuật toán cắt lớp thích nghi Hình 1.11 16 Sơ đồ ăn dao Hình 1.12 20 Sơ đồ nghiên cứu Hình 1.13 21 Cấu tạo máy CMM – C544 Hình 3.1 36 Các loại đầu đo cho máy CMM Hình 3.2 36 Sơ đồ chạy dao hướng kính Hình 3.3 45 Sơ đồ chạy dao tiếp tuyến Hình 3.4 46 Sơ đồ chạy dao kiểu tiếp tuyến chung của hai vòng tròn Hình 3.5 46 Thay đổi chiều dày cắt ở phương án chạy dao tiếp tuyến Hình 3.6 47 Thay đổi chiều dày cắt ở phương án chạy dao kiểu tiếp Hình 3.7 48 tuyến chung của hai vòng tròn Kích thước của dao Hình 3.8 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM Biên dạng gia công thực nghiêm Hình 3.9 50 Giao diện màn hình MasterCAM Mill Hình 3.10 52 Vẽ biên dạng gia công Hình 3.11 53 Chọn dao và các chế độ công nghệ trong hộp thoại tool Hình 3.12 54 parameter Chọn chiều sâu cắt, chế độ bù dao trong hộp thoại Contour Hình 3.13 55 parameter Hộp thoại Lead in/out Hình 3.14 56 Hiển thị đường chạy dao Hình 3.15 57 Khai báo phôi, vật liệu, hệ điều khiển Hình 3.16 58 Mô phỏng quá trình gia công Hình 3.17 59 Hình 3.18 Quá trình gia công tinh 60 Xuất chương trình NC Hình 3.19 61 File chương trình NC Hình 3.20 62 Giao diện DNC Hình 3.21 64 Các tham số DNC Hình 3.22 65 Truyền và nhận chương trình Hình 3.23 65 Giao diện phần mềm Mcosmos Hình 3.24 68 Chương trình GEOPAK Hình 3.25 69 Hiệu chuẩn đầu đo Hình 3.26 70 Chọn hệ tọa độ Hình 3.27 71 Chọn mặt phẳng chuẩn 72 Hình 3.28 Chọn gốc tọa độ Hình 3.29 72 Chọn chế độ chạy tự động Hình 3.30 73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM Chọn chế độ tự động Hình 3.31 74 Hộp thoại ScanningCNC Hình 3.32 74 Biên dạng đo Hình 3.33 75 76 Hình ảnh 3.34 Chi tiết sau gia công Hình ảnh 3.35 Thao tác đo trên máy CMM – C544 76 Đồ thị ảnh hưởng của bán kính đường vào dao tới sai số Hình 3.36. 80 kích thước gia công Đồ thị ảnh hưởng của bán kính đường vào dao tới sai số Hình 3.37. 80 hình dáng hình học (độ không tròn) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Chế độ gia công 67 Bảng 3.2 Kết quả đo mẫu thực 77 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM CHƢƠNG I. MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của luận văn Chúng ta thấy rằng, hiện nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ trên tất cả các lĩnh vực thì sản phẩm cơ khí ngày càng có yêu cầu cao hơn về chất lượng sản phẩm, mức độ tự động hoá sản xuất và độ chính xác hình dáng hình học. Sử dụng các công nghệ gia công truyền thống trên các máy vạn năng khó đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao này do đó sức cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường bị hạn chế. Thực tế đó đòi hỏi phải phát triển và nghiên cứu các công nghệ mới nhằm nâng cao độ chính xác hình dáng hình học nói riêng, nâng cao chất lượng sản phẩm chế tạo nói chung. Xuất phát từ tình hình thực tế nói trên, đề tài của luận văn với tiêu đề: “Nâng cao độ chính xác biên dạng bề mặt trụ khi phay trên trung tâm gia công VMC – 85S” là có ý nghĩa lý thuyết và thực tế. 1.2. Các công trình tƣơng tự 1.2.1. Ở nƣớc ngoài. Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu về quá trình gia công trên các may CNC như: - Nghiên cứu của Anand Dasgupta, Bhaskar Panduran gan, Robert Landers and S.N. Blakrishnan. 1.2.2. Ở trong nƣớc Tài liệu [6] về nâng cao độ chính xác gia công bằng ph ương pháp bù sai số đã giải quyết: Các máy phay CNC với độ chính xác cao được sử dụng trong nhiều quá trình gia công vì yêu cầu về độ chính xác của các sản phẩm ngày càng tăng. Ảnh hưởng quan trọng nhất tới độ chính xác gia công là độ chính xác của máy công cụ. Các sai số vị trí xuất hiện do lực cắt, tải trọng động vv… Tài liệu [6] đã nghiên cứu xây dựng chương trình bù sai số gia công trên trung tâm gia công nhằm nâng cao độ chính xác gia công các chi tiết hình dáng hình học phức tạp. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
8 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM Theo tài liệu [6] thì có các nguyên nhân sau gây ra sai số gia công Độ chính xác gia công Độ chính xác chi tiết Độ chính xác cụm chi tiết Sai lệch vị trí Sai số Sai lệch kích tương quan tổng hợp thước Sai số Sai số Sai số Độ Độ Sai số Sai số Tính vị trí chất cơ, hệ ngẫu kích hình nhám sóng tương lý lớp thước bề mặt thống dáng nhiên bề mặt hình quan học Hình 1.1. Độ chính xác gia công Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
9 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM Độ chính xác của máy công cụ Sai số hệ thống Sai số ngẫu nhiên Các tác động của nhiệt Nguồn trong Nguồn ngoài Độ Tải Thông Rung Khe hở Độ Phân tán Vị trí số hình động cứng trọng học vững Độ chính xác vị trí Hình 1.2. Sai số tổng hợp của máy công cụ Tiếp theo luận văn đưa ra phương pháp bù sai số gia công, bù sai số bằng phần mềm trên cơ sở giải quyết bài toán sai lệc hình dáng hình học và vị trí tương quan theo sơ đồ sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
10 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM ThiÕt kÕ CAD/CAM XuÊt d÷ liÖu ThiÕt kÕ l¹i Partprogram Ch¦¬ng tr×nh Bï sai sè §o biªn d¹ng trªn m¸y CMM C544 TÝnh to¸n sai sè Biªn d¹ng thùc Hình 1.3. Sơ đồ thuật toán bù sai số Gia công thực hiện trên trung tâm gia công VMC – 85S, đo sai số bằng máy CMM – C544 và tiến hành xử lý dữ liệu đo. Sau đó tiến hành bù sai số bằng chương trình NC mới theo mô hình sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
11 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM Begin Do Bï sai sè Bï sai sè b»ng lËp tr×nh Bï sai sè b»ng ch¦¬ng tr×nh NC trong bé ®iÒu khiÓn Nhóng ch¦¬ng Sö dông Post §iÒu chØnh Thay ®æi tham Processor tr×nh bï sai sè ch¦¬ng tr×nh sè ®iÒu khiÓn C¾t thö KiÓm tra End Hình 1.4. Hệ thống bù sai số của máy công cụ Tài liệu [7] cũng là một luận văn thạc sỹ liên quan đến vấn đề nâng cao độ chính xác gia công chi tiết máy hình dáng phức tạp. Đầu tiên luận văn đưa ra một số vấn đề cơ bản về gia công hốc: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
12 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM Lượng dư sau Lượng dư gia gia công thô công tinh Hình 1.5. Gia công bán tinh bằng dao phay đầu cầu Hình 1.6. Sai lệch trong gia công bề mặt bất kỳ Đường biên Đường biên phôi Mặt cắt chi tiết Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chi tiết
13 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM Hình 1.7. Hai kiểu toolparh khi phay hốc Hình 1.8. Cắt lẹm trên các bề mặt phức tạp Tiếp theo luận văn đưa ra cơ sở lý thuyết mô hình hóa, xây dựng mô hình CAD 3D theo sơ đồ sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
14 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM Hệ điều hành (DOS, UNIX …) Output Proceser Màn hình hiển thị Bộ biên Cơ sở DL CAD Bộ thông dịch dịch lệnh (trong RAM) Input (bàn phím, Các file chuột…) kết nối từ Bộ nhớ ngoài (ổ phần cứng, ổ mềm…) mềm Hình 1.9. Mô phỏng 3D Sau đó luận văn trình bày về kỹ thuật ngược và phương pháp sử dụng máy CMM trong xây dựng mô hình CAD được thực hiện theo sơ đồ: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
15 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM MÉu ®o §o Thùc hiÖn b»ng: - C¸c dông cô ®o nh¦ th¦íc cÆp, pan me - M¸y quÐt scanner - M¸y ®o täa ®é CMM T¹o dùng l¹i h×nh d¸ng vËt thÓ Sö dông c¸c phÇn mÒm CAD thÝch hîp T¹o m« h×nh vËt thÓ (M« h×nh CAD) ChØnh söa Qua c¸c b¦íc gia c«ng trªn m¸y CNC S¶n phÈm míi Hình 1.10. Ứng dụng kỹ thuật ngược trong thiết kế sản phẩm Ngoài ra cắt lớp thích nghi theo độ dốc của biên dạng chi tiết cũng đã được nghiên cứu theo sơ đồ thuật toán như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
16 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM Begin M« h×nh CAD ®Þnh d¹ng file .STL M« h×nh ®Þnh d¹ng file .RPI TÝnh gãc sin X¸c ®Þnh chiÒu dµy líp c¾t §¹t ®é s©u? Ghi kÕt qu¶ ra TiÒn xö lý file .SCP (APT) Toolpath End Hình 1.11 . Sơ đồ thuật toán cắt lớp thích nghi Với thuật toán cắt lớp thích nghi và thuật toán chuyển đổi, tác giả đã xác định được tọa độ x,y,z mà dụng cụ cắt sẽ đi qua một cách phù hợp theo độ dốc của biên dạng chi tiết, tọa độ này sẽ là cơ sở dữ liệu cho lập trình tiền xử lý để đưa ra quỹ đạo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn