Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố thuộc chế độ cắt đến chi phí điện năng riêng và chất lượng bề mặt gia công tiện lỗ mặt trụ trong trên máy tiện CNC YT - 10T

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:133

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm giúp cho việc lựa chọn chế độ công nghệ khi viết chương trình gia công NC trong quá trình chuẩn bị gia công được hợp lý hơn, hiệu quả khai thác, sử dụng máy tiện CNC tốt hơn. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố thuộc chế độ cắt đến chi phí điện năng riêng và chất lượng bề mặt gia công tiện lỗ mặt trụ trong trên máy tiện CNC YT - 10T

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM THỊ LAN --------------------------------------- PHẠM THỊ LAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ THUỘC CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG TIỆN LỖ MẶT TRỤ TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC YT -10T LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT 2016 Đồng Nai, 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------------------------- PHẠM THỊ LAN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ THUỘC CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN CHI PHÍ ĐIỆN NĂNG RIÊNG VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG TIỆN LỖ MẶT TRỤ TRONG TRÊN MÁY TIỆN CNC YT -10T CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. LÊ VĂN THÁI Đồng Nai, 2016
`CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình nghiên cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn thành chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học. Đồng Nai, ngày 5 tháng 5 năm 2016 Người cam đoan Phạm Thị Lan
LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS. TS. Lê Văn Thái đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, cách xây dựng đề tài và hướng dẫn thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn thành luận văn này. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và phòng đào tạo sau đại học của trường Đại học Lâm Ngiệp cơ sở 1 đã tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành bản luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Cao Đẳng nghề Cơ Giới và Thủy Lợi đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu luận văn. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với tập thể nhân viên phòng đo lường Công ty TNHH ĐIỆN CƠ SHIHLIN VIỆT NAM tại Đồng Nai đã tận tình giúp đỡ trong quá trình làm thực nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm. Do năng lực của bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi nh ng sai s t. Tác giả rất mong nhận được sự đ ng g p ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
i MỤC LỤC MỤC LỤC .......................................................................................................... i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................... iv DANH MỤC CÁC ẢNG IỂU D NG TRONG LU N V N ................... vi DANH MỤC CÁC H NH V , H NH ẢNH VÀ Ồ TH ............................ viii ẶT VẤN Ề ................................................................................................... 1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN Ề NGHIÊN CỨU ................................ 4 1.1. Tổng quan về máy CNC và các dạng điều khiển của máy tiện CNC ........ 4 1.1.1. Tổng quan về máy CNC .......................................................................... 4 1.1.2. Các dạng điều khiển của máy CNC ........................................................ 8 1.1.3. Cấu trúc một chƣơng trình gia công ..................................................... 12 1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy tiện .............................................. 16 1.2.1. Trên thế giới .......................................................................................... 16 1.2.2. Ở trong nước ......................................................................................... 21 1.3. Kết luận chƣơng ....................................................................................... 23 Chƣơng 2: MỤC TIÊU, ỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 24 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 24 2.2. ối tƣợng, phạm vi nghiên cứu ............................................................... 24 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 24 2.2.2. hạm vi nghiên cứu ............................................................................... 26 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 27 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 27 2.4.1. Các phương pháp chung ....................................................................... 27 2.4.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ............................. 28 Chƣơng 3: CƠ SỞ LÝ LU N CỦA VẤN Ề NGHIÊN CỨU ..................... 42
ii 3.1. ộng học và động lực học của quá trình cắt gọt kim loại ....................... 42 3.1.1. Chế độ cắt khi tiện................................................................................. 42 3.1.2. Động lực học của quá trình cắt ............................................................ 44 3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí công suất khi gia công trên máy tiện ... 46 3.2. Chất lƣợng bề mặt gia công ..................................................................... 49 3.2.1. Độ nhám bề mặt gia công .................................................................... 51 3.2.2. Các thông số đánh giá độ nhám bề mặt gia công .............................. 51 3.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt gia công ........................ 53 3.4. Kết luận chƣơng ...................................................................................... 58 Chƣơng 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .............................. 59 4.1. Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm và các tham số điều khiển ................. 59 4.1.1. Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm ......................................................... 59 4.1.2. Các tham số điều khiển và khoảng giới hạn của chúng ....................... 59 4.2. Thiết bị đo và phƣơng pháp đo ............................................................... 59 4.2.1. Đo độ nhám bề mặt gia công ................................................................ 59 4.2.2 Đo chi phí điện năng riêng .................................................................... 59 4.3. Kết quả thí nghiệm thăm dò ..................................................................... 61 4.3.1. Xét đại lượng nghiên cứu là độ nhám bề mặt Ra. ................................. 61 4.3.2. Xét đại lượng nghiên cứu là sai số gia công Nr. ................................... 63 4.4. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố .............................................................. 65 4.4.1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt gia công và chi phí điện năng riêng................................................................................................ 70 4.4.2. Ảnh hưởng của lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt gia công và chi phí điện năng riêng ......................................................................................... 70 4.4.3. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt tới độ nhám bề mặt và chi phí điện năng riêng 74 4.4.4. Kết luận ................................................................................................. 79 4.5. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố ................................................................ 79
iii 4.5.1. Vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng .. 79 4.5.2. Thành lập ma trận thí nghiệm .............................................................. 80 4.5.3. Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Harley .......................................... 81 4.5.4. Ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến độ nhám bề mặt gia công Ra ...... 81 4.5.5. Ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến chi phí điện năng riêng Nr ........ 84 4.5.6. Chuyển phương trình hồi quy của các hàm mục tiêu về dạng thực ..... 87 4.5.7. Xác định giá trị tối ưu của các thông số V, S và t................................ 88 4.5.8. Gia công chi tiết với các thông số tối ưu Vtư, Stư và ttư ......................... 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 93 1. Kết luận ....................................................................................................... 93 2. Kiến nghị ..................................................................................................... 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 95 PHỤ LỤC ........................................................................................................ 98
iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên gọi Đơn vị (Computer Numerical Control) - iều khiển số CNC có sự hỗ trợ của máy tính (Computer Aided Design) - Thiết kế có trợ giúp CAD của máy tính (Computer Aided Manufacturing) - Sản xuất có CAM trợ giúp của máy tính NC (Numerical Control) - iều khiển số V Vận tốc cắt m/phút S Lƣợng chạy dao mm/vg t Chiều sâu cắt mm Vc Vận tốc vòng của chi tiết m/phút D ƣờng kính chi tiết gia công mm n Số vòng quay của phôi trong một phút (v/ph) Xmax Trị số thu thập lớn nhất của đối tƣợng đo Xmim Trị số thu thập nhỏ nhất của đối tƣợng đo N Công suất cắt KW x Sai số trung bình mẫu P Công suất điện W Q Năng suất thuần túy m2/h
v Nr iện năng riêng Wh/m2 Ra ộ nhẵn bề mặt μm Rz ộ nhám bề mặt μm P Lực cắt tổng hợp N Px Thành phần lực chiều trục hay lực chạy dao N Py Thành phần lực hƣớng kính N Pz Thành phần lực tiếp tuyến, lực cắt chính N  Góc trƣớc của dao  Góc sau của dao  Góc cắt của dao  Góc nghiêng của lƣỡi dao S Sai số tiêu chuẩn Giá trị trung bình S2 Phƣơng sai Sa Phƣơng sai tƣơng thích Sb Phƣơng sai đo lƣờng Phƣơng sai ngẫu nhiên do thực nghiệm gây ra K* Số hệ số hồi quy có nghĩa Y1 Hàm biểu thị độ nhám bề mặt Y2 Hàm biểu thị chi phí điện năng riêng
vi DANH MỤC CÁC ẢNG IỂU D NG TRONG LUẬN V N Thứ tự Tên bảng Trang ảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của máy tiện CNC YT -10T 25 ảng 3.2 Thành phần hoá học của thép Các bon chất lƣợng C45 26 ảng 3.3 Cơ tính của thép C45 26 ảng 3.4 Các hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công 48 ảng 4.1 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm của Ra 62 ảng 4.2 Các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm 62 ảng 4.3 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm của Nr 64 ảng 4.4 Các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm 64 Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của vận tốc cắt ảng 4.5 66 tới độ nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr Kết quả xử lý ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến độ nhám ảng 4.6 67 bề mặt Kết quả xử lý ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến chi phí ảng 4.7 68 điện năng riêng Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của lƣợng chạy ảng 4.8 70 dao tới độ nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr Kết quả xử lý ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến độ ảng 4.9 71 nhám bề mặt Kết quả xử lý ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến chi ảng 4.10 73 phí điện năng riêng Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hƣởng của chiều sâu ảng 4.11 75 cắt tới độ nhám bề mặt Ra và chi phí điện năng riêng Nr Kết quả xử lý ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến độ nhám ảng 4.12 76 bề mặt
vii Kết quả xử lý ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến chi phí ảng 4.13 77 điện năng riêng ảng 4.14 Mã hóa của các thông số đầu vào 80 ảng 4.15 Ma trận thí nghiệm Hartley 80 ánh giá đồng nhất phƣơng sai của hàm độ nhám bề ảng 4.16 82 mặt Ra Kết quả tính theo phƣơng trình hồi quy (4.9) là Y- và ảng 4.17 sai lệch Yost giữa mô hình tính toán với kết quả trung 83 bình của thực nghiệm. ánh giá đồng nhất phƣơng sai của hàm chi phí điện ảng 4.18 85 năng riêng Kết quả tính theo phƣơng trình hồi quy (4.10) là Y- và ảng 4.19 sai lệch Yost giữa mô hình tính toán với kết quả trung 86 bình của thực nghiệm.
viii DANH MỤC CÁC H NH V H NH ẢNH VÀ Đ THỊ Thứ tự Tên hình Trang Hình 1.1 Các đƣờng chạy dao trong chuyển động theo điểm 9 Hình 1.2 Các đƣờng chạy dao trong chuyển động theo đƣờng 9 Hình 1.3 iều khiển 3D 11 Hình 3.1 Máy tiện CNC YT – 10T 25 Hình 3.2 Các yếu tố của chế độ cắt 43 Hình 3.3 Các yếu tố của chế độ cắt sau một vòng quay của dao 44 Hình 3.4 Sơ đồ phân tích lực cắt khi tiện 45 Hình 3.5 Lực cắt PZ phụ thuộc vào tốc độ cắt v và góc trƣớc  47 Hình 3.6 Tổng quát về độ nhám và độ sóng bề mặt chi tiết máy 50 Hình 3.7 ộ nhám bề mặt chi tiết 52 Hình 3.8 Mối quan hệ giữa vận tốc cắt và độ nhấp nhô bề mặt 55 Hình 3.9 Ảnh hƣởng bán kính lƣỡi dao đến quá trình cắt 56 Hình 4.1 ồ thị ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến độ nhám bề mặt 68 ồ thị ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến chi phí điện năng 69 Hình 4.2 riêng ồ thị ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến độ nhám bề 72 Hình 4.3 mặt ồ thị ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến chi phí điện 74 Hình 4.4 năng riêng Hình 4.5 ồ thị ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến độ nhám bề mặt 77 ồ thị ảnh hƣởng của chiều sâu cắt đến chi phí điện 78 Hình 4.6 năng riêng
ix
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Phát triển khoa học kỹ thuật nói chung và khoa học công nghệ trong cơ khí nói riêng càng trở nên quan trọng và cấp thiết hơn bao giờ hết để thực hiện đƣợc mục tiêu “Công nghiệp hoá, hiện đại hoá”. Trong bối cảnh hiện nay, khi mà tất cả các ngành kinh tế - kỹ thuật trong cả nƣớc đang cố gắng đẩy nhanh quá trình phát triển nhằm tạo ra các sản phẩm có chất lƣợng tốt, năng suất lao động cao, giá thành hạ…, phục vụ tốt nhu cầu của cuộc sống của con ngƣời. Ngành cơ khí của chúng ta cũng không nằm ngoài guồng quay đó, nhƣng làm thế nào để có thể từng bƣớc thay đổi, làm thế nào để tạo ra những sản phẩm ngày càng chất lƣợng hơn? Tối ƣu hoá quá trình sản xuất là một công cụ hữu hiệu để đạt đƣợc mục tiêu đó. Tuy nhiên, tối ƣu hoá toàn bộ quá trình sản xuất nói chung, trong chế tạo cơ khí nói riêng là một bài toán rất lớn và chỉ có thể giải quyết đƣợc sau khi đã thực hiện đƣợc nhiệm vụ tối ƣu hoá các nguyên công của quá trình gia công. Nghiên cứu tối ƣu hoá nguyên công chẳng những nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của từng nguyên công mà còn tạo ra cơ sở dữ liệu quan trọng phục vụ việc tự động hoá quá trình chuẩn bị công nghệ, rút ngắn thời gian và khối lƣợng lao động. Hiện nay, ở rất nhiều các cơ sở đào tạo và các doanh nghiệp sản xuất trong nƣớc đã đƣợc trang bị rất nhiều loại máy móc hiện đại nhƣng chủ yếu là đƣợc nhập từ nƣớc ngoài về nên thiếu nhiều tài liệu sử dụng, việc chuyển giao công nghệ chƣa đầy đủ,... vậy để có đƣợc năng suất cao, chất lƣợng sản phẩm tốt mà giá thành sản phẩm lại hạ, gia công tối ƣu cần giải quyết nhiệm vụ cụ thể nào? Tối ƣu hoá quá trình gia công cắt gọt là phƣơng pháp xác định chế độ cắt tối ƣu thông qua việc xây dựng mối quan hệ toán học giữa hàm mục tiêu
2 về kinh tế hoặc kỹ thuật của quá trình gia công với các thông số của chế độ cắt tƣơng ứng trên một hệ thống công nghệ xác định nhằm đạt đƣợc các mục tiêu về kinh tế hoặc kỹ thuật của quá trình gia công. Nhƣ vậy, thực chất của việc xác định chế độ cắt tối ƣu là giải bài toán tối ƣu hoá bằng phƣơng pháp thực nghiệm để tìm cực trị và miền tối ƣu hoá theo các chỉ tiêu đã đề ra. Hay nói một cách khác, một trong những vấn đề mấu chốt cần phải giải quyết để nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình gia công chế tạo cơ khí là phải xác định đƣợc chế độ cắt tối ƣu cho từng nguyên công khác nhau, thích ứng với điều kiện sản xuất cụ thể. Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thì việc thực hiện tối ƣu hóa trên các máy điều khiển số (CNC) là một vấn đề rất quan trọng trong việc nâng cao năng suất, đáp ứng chất lƣợng sản phẩm đòi hỏi ngày càng cao… Máy tiện CNC YT – 10T là máy điều khiển số mới đƣợc trang bị thêm để phục vụ đào tạo và sản xuất tại trƣờng Cao đẳng nghề Cơ giới và Thủy lợi, với tính năng gia công tạo các mặt trụ ngoài, mặt côn, tiện lỗ, tiện ren, tiện mặt đầu, tiện cắt đứt, tiện các bề mặt định hình trong và ngoài....Tuy nhiên trong quá trình gia công các chi tiết vẫn chƣa đạt đƣợc sự tối ƣu hóa về chế độ cắt dẫn đến chất lƣợng còn kém, năng suất thấp, giá thành cao làm hạn chế tính cạnh tranh của sản phẩm, gây không ít khó khăn trong tiêu thụ. Chính từ tính cấp thiết và hữu dụng của vấn đề, với mong muốn đóng góp một phần nhỏ bé của mình vào việc tìm ra những giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng của sản phẩm cơ khí, tôi tiến hành thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài: “ Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố thuộc chế độ cắt đến chi phí điện n ng riêng v ch t ư ng m t gia c ng tiện ỗ m t trụ trong trên máy tiện CNC YT – 10T ”. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu cần thiết cho sử dụng hiệu quả thiết bị phục vụ đào tạo cán bộ, công nhân kỹ thuật và thực tiễn sản xuất,
3 tạo ra những sản phẩm có chất lƣợng, góp phần đƣa đất nƣớc tiến nhanh trên con đƣờng công nghiệp hoá, hiện đại hoá.  Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học ằng cách nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, luận văn đã đƣa ra đƣợc các hàm toán học mô tả mối quan hệ giữa chi phí điện năng riêng và độ nhám bề mặt với chế độ cắt làm cơ sở cho việc nghiên cứu tối ƣu hoá quá trình cắt cũng nhƣ cho các nghiên cứu khác của quá trình tiện trục trong nhằm lựa chọn chế độ cắt hợp lý khi gia công trên máy tiện CNC . Ý nghĩa thực tiễn - Làm cơ sở cho việc nghiên cứu các khía cạnh khác của quá trình cắt . - Giúp cho việc lựa chọn chế độ công nghệ khi viết chƣơng trình gia công NC trong quá trình chuẩn bị gia công đƣợc hợp lý hơn, hiệu quả khai thác, sử dụng máy tiện CNC tốt hơn. Góp phần nâng cao năng suất và hạ giá thành sản phẩm. ây là một yếu tố có ý nghĩa rất lớn đối với đào tạo cũng nhƣ sự phát triển của doanh nghiệp trong nƣớc để theo kịp sự phát triển của thế giới.
4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về máy CNC và các dạng điều khiển của máy tiện CNC 1.1.1. Tổng quan v máy CNC Nhƣ đã biết, trƣớc thế hệ máy CNC đã có hai thế hệ máy gia công (máy công cụ) với công nghệ kỹ thuật thấp hơn đó là: máy gia công thông thƣờng và máy gia công NC. 1.1.1.1. Máy gia công thông thường Khi thực hiện gia công chi tiết trên các máy gia công thông thƣờng ngƣời công nhân thƣờng dùng tay để điều khiển máy, họ căn cứ vào phiếu nguyên công để cắt gọt chi tiết nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Khi đó năng suất và chất lƣợng sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của công nhân. Mặc dù còn nhiều hạn chế so với các máy NC, CNC nhƣng các máy gia công thông thƣờng hiện nay vẫn còn đƣợc sử dụng rộng rãi với lý do là giá thành thấp và thuận tiện cho công việc sửa chữa và cho nền sản xuất hiện còn đang ở trình độ thấp. ặc biệt các máy gia công trình độ thấp vẫn còn ý nghĩa lớn đối với công việc thực tập của sinh viên các trƣờng kỹ thuật. 1.1.1.2. Máy gia công NC ối với các máy gia công NC thì việc điều khiển các chức năng của máy đƣợc quyết định bởi các chƣơng trình đã lập sẵn. Các máy gia công NC thì việc điều khiển các chức năng của máy đƣợc quyết định bởi các chƣơng trình đã lập sẵn. Các máy gia công NC rất thích hợp với dạng sản xuất hàng loạt nhỏ và trung bình. Hệ thống điều khiển của máy NC là mạch điện tử. Thông tin vào chứa trên băng từ hoặc băng đục lỗ, thực hiện chức năng theo từng khối, khi khối trƣớc kết thúc, máy đọc các khối lệch tiếp theo để thực hiện các dịch chuyển cần thiết. Các máy NC chỉ thực hiện các chức năng nhƣ: nội suy
5 đƣờng thẳng, nội suy cung tròn, chức năng đọc theo băng. Chúng không có chức năng lƣu giữ chƣơng trình. 1.1.1.3. Máy gia công CNC Máy gia công CNC là bƣớc phát triển cao từ các máy NC. Các máy CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm dùng để điểu khiển các chức năng dịch chuyển của máy. Các chƣơng trình gia công đƣợc đọc cùng một lúc và đƣợc lƣu trữ vào bộ nhớ. Khi gia công, máy tính đƣa ra các lệch điều khiển đƣờng thẳng, nội suy cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất kỳ mặt bậc ba nào. Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đƣờng kính công cụ cắt. Tất cả các chức năng trên đều đƣợc thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính. Các chƣơng trình lập ra có thể đƣợc lƣu trữ trên đĩa cứng hoặc đĩa mềm. Thông số gia công của máy CNC là tốc độ chuyển động của các cơ cấu chấp hành và công suất động cơ. Ngƣời ta dựa vào các thông số hình học (vùng gia công) nhƣ kích thƣớc bàn máy phay hay chiều cao của tâm máy tiện để chọn công suất động cơ, tốc độ quay của trục chính và lƣợng chạy dao. Thiết kế máy CNC hiện đại đã đƣợc bắt nguồn từ tác phẩm của John T.Parsons Cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950 sau khi đã cung cấp máy tính số điện tử đầu tiên có tên ENIAC cho quân đội Mỹ. Sau Thế chiến II, Parsons tham gia sản xuất cánh máy bay trực thăng, một công việc đòi hỏi phải gia công chính xác các hình dạng phức tạp. Parsons sớm nhận ra rằng bằng cách sử dụng máy tính I M thời kì đầu, ông đã có thể tạo ra những thanh dẫn đƣờng mức chính xác hơn nhiều khi sử dụng các phép tính bằng tay và sơ đồ. Dựa trên kinh nghiệm này, ông đã giành đƣợc hợp đồng phát triển một “máy cắt đƣờng mức tự động” cho không quân để tạo mặt cong cho cánh máy bay. Sử dụng một đầu đọc thẻ máy tính và các bộ điều khiển động cơ trợ động (servomotor) chính xác, chiếc máy đƣợc chế tạo cực kì lớn, phức tạp và
6 đắt đỏ. Mặc dù vậy, nó làm việc một cách tự động và sản xuất các mặt cong với độ chính xác cao đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp máy bay. ến những năm 1960, giá thành và tính phức tạp của những chiếc máy tự động giảm đến một mức độ nhất định để có thể ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác. Những chiếc máy này sử dụng các động cơ truyền động điện một chiều để vận dụng vô lăng và vận hành dao cụ. Các động cơ này nhận chỉ dẫn điện từ một đầu đọc băng từ – đọc một băng giấy có chiều rộng khoảng 2,5cm có đục một hàng lỗ. Vị trí và thứ tự lỗ cho phép đầu đọc sản xuất ra những xung điện cần thiết để quay động cơ với thời gian và tốc độ chính xác, trong thực tế nó điều khiển máy giống nhƣ nhân viên vận hành. Các xung điện đƣợc quản lý bởi một máy tính đơn giản không có bộ nhớ. Chúng thƣờng đƣợc gọi là NC hay máy điều khiển số. Vào năm 1972 hệ NC có lắp máy tính nhỏ (Minicomputer) đƣợc chế tạo hàng loạt, tạo thành hệ CNC (Computerised NC), sau đó hệ NC dùng hệ vi xử lý cũng đƣợc gọi là hệ CNC. Năm 1978 hình thành hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems) và tiếp đó, năm 1979 lần đầu tiên kết nối liên hoàn CAD/CAM đƣợc nghiên cứu hình thành đã tạo ra bƣớc đột phá về sáng tạo nhanh sản phẩm và đáp ứng nhanh thị trƣờng. Nhờ các thành tựu to lớn của công nghệ thông tin, khoa học mô hình hóa, tối ƣu hóa các quá trình công nghệ và các lĩnh vực khoa học khác, ngành gia công vật liệu bằng cơ giới của thế giới trong những năm cuối của thế kỷ 20 đã có sự thay đổi sâu sắc. Năm 1984 hệ CNC với công cụ trợ giúp đồ hoạ (graphic), tạo khả năng mô phỏng (Simulation) trên màn hình máy tính. Những năm 1986/1987, giao diện tiêu chuẩn hóa (Standard Interfaces) giữa hệ điều điều khiển NC và các hệ khởi động đã cải thiện độ chính xác và đáp ứng điều khiển của các trục NC ( NC axises) và của trục chính của máy. Năm 1994 thành công khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM/CNC bằng cách dùng