Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 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

----------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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 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
33
3.1. Mô hình nghiên cứu 33
3.2. Hệ thống thiết bị thí nghiệm
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
34
3.3. Phần mềm Mastercam
3.3.1.Giao diện
3.3.2. Các dạng gia công cơ bản trên module phay
3.3.3. Quá trình phay
41
3.4. Chế độ gia công
3.4.1. Các dạng toolpath
3.4.2. Chọn dao và chế độ cắt (V, S
z
, T)
45 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2

3.5. Thực nghiệm gia công trên trung tâm VMC – 85S
3.5.1. Thiết kế CAD/CAM

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

3

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CMM Coordinate Measuring Machine Máy đo tọa độ 3 chiều
VMC Vertical Machining Center Trung tâm gia công đứng
Co-or.Sys Coordinate System Hệ tọa độ
CAD Computer Aided Design
Thiết kế với sự trợ giúp của
máy tính
CAM Computer Aided Manufacturing
Sản xuất với sự trợ giúp của
máy tính
CNC Computer Numerical Control Điều khiển số bằng máy tính
3D 3 Dimention Ba chiều
PP Post Processor Hậu xử lý
CL Cutting Location Đường chạy dao
SW Software Phần mềm
I/O Input/Output Vào/ Ra
PC Personal Computer Máy tính cá nhân
PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển PLC
CAP Computer Aided Planning
Lập kế hoạch có trợ giúp của
máy tính
DNC Direct Numerical Control
Điều khiển số trực tiếp

Hình 1.13 Sơ đồ nghiên cứu 21
Hình 3.1 Cấu tạo máy CMM – C544 36
Hình 3.2 Các loại đầu đo cho máy CMM 36
Hình 3.3 Sơ đồ chạy dao hướng kính 45
Hình 3.4 Sơ đồ chạy dao tiếp tuyến 46
Hình 3.5 Sơ đồ chạy dao kiểu tiếp tuyến chung của hai vòng tròn 46
Hình 3.6 Thay đổi chiều dày cắt ở phương án chạy dao tiếp tuyến 47
Hình 3.7 Thay đổi chiều dày cắt ở phương án chạy dao kiểu tiếp
tuyến chung của hai vòng tròn
48
Hình 3.8 Kích thước của dao 49 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5

Hình 3.9 Biên dạng gia công thực nghiêm 50
Hình 3.10 Giao diện màn hình MasterCAM Mill 52
Hình 3.11 Vẽ biên dạng gia công 53
Hình 3.12 Chọn dao và các chế độ công nghệ trong hộp thoại tool
parameter
54
Hình 3.13 Chọn chiều sâu cắt, chế độ bù dao trong hộp thoại Contour
parameter
55

Hình 3.33 Biên dạng đo 75
Hình ảnh 3.34 Chi tiết sau gia công
76
Hình ảnh 3.35 Thao tác đo trên máy CMM – C544 76
Hình 3.36. Đồ thị ảnh hưởng của bán kính đường vào dao tới sai số
kích thước gia công
80
Hình 3.37. Đồ thị ảnh hưởng của bán kính đường vào dao tới sai số
hình dáng hình học (độ không tròn)
80
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Chế độ gia công 67
Bảng 3.2 Kết quả đo mẫu thực 77 Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8

Theo tài liệu [6] thì có các nguyên nhân sau gây ra sai số gia công Hình 1.1. Độ chính xác gia công

Độ chính xác chi tiết

Độ chính xác cụm chi tiết
Sai lệch kích
thước
Sai lệch vị trí
tương quan
Sai số
tổng hợp Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
động Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10

ThiÕt kÕ
CAD/CAM
XuÊt d÷ liÖu
Partprogram
§o biªn d¹ng trªn m¸y
CMM C544
Biªn d¹ng thùc
ThiÕt kÕ l¹i
Ch¦¬ng tr×nh
Bï sai sè
TÝnh to¸n sai sè

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:


chớnh xỏc gia cụng chi tit mỏy hỡnh dỏng phc tp.
u tiờn lun vn a ra mt s vn c bn v gia cụng hc:
Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12 Hình 1.5. Gia công bán tinh bằng dao phay đầu cầu

Hình 1.6. Sai lệch trong gia công bề mặt bất kỳ Mặt cắt
Chi tiết
Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14
Hình 1.9. Mô phỏng 3D

Chỉnh sửa
Tạo dựng lại hình dáng
vật thể
Đo
Thực hiện bằng:
- Các dụng cụ đo nhƯ
thƯớc cặp, pan me
- Máy quét scanner
- Máy đo tọa độ CMM
Mẫu đo
Tạo mô hình vật thể
(Mô hình CAD)
Sản phẩm mới
Sử dụng các phần mềm
CAD thích hợp
Qua các bƯớc gia công
trên máy CNC

Hỡnh 1.10. ng dng k thut ngc trong thit k sn phm
Ngoi ra ct lp thớch nghi theo dc ca biờn dng chi tit cng ó c
nghiờn cu theo s thut toỏn nh sau: Trng i hc KT CN Thỏi Nguyờn Lp Cao hc K10 CNCTM
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn


17

chuyển động của dụng cụ cắt để gia công các hốc có bề mặt phức tạp một cách có
hiệu quả.
Ưu điểm của phương pháp mà tác gia đưa ra “phương pháp cắt lớp thích nghi
theo độ dốc của biên dạng chi tiết” là tối ưu hóa chiều sâu cắt một cách tự động , nó
mang tính khách quan vì nó đáp ứng chiều sâu cắt t khi gia công hoàn toàn phụ
thuộc vào độ dốc biên dạng chi tiết. Bên cạnh đó, phương pháp này còn nhược điểm
là khi sử dụng các thuật toán xắp xếp còn chưa triệt để, độ chính xác còn phụ thuộc
vào tốc độ xử lý của máy tính.
Tiếp theo, liên quan đến nội dung của luận văn là tài liệu [10], ở đây tác giả
Hoàng Việt Hồng đã nghiên cứu về quá trình cắt trên máy phay CNC. Tác giả
nghiên cứu mô hình hóa quá trình cắt khi phay trên máy phay CNC. Kết quả là đã
thiết lập được các phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng như: lực
cắt, độ nhám bề mặt, lượng mòn dụng cụ với các thông số công nghệ trong quá trình
gia công như: vận tốc cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt và thời gian gia công. Mô
hình các đại lượng này cho phép tính toán xác định giá trị các đại lượng tại thời điểm
bất kỳ, với chế độ cắt bất kỳ của quá trình gia công, nó góp phần xây dựng cơ sở để
giải bài toán xác định chế độ cắt tối ưu khi phay trên máy phay CNC.
Thông qua việc sử dụng mô hình các đại lượng đó được xây dựng trong điều
kiện gia công cụ thể ta có thể tìm và xác định được các thông số thích hợp phục vụ
việc điều khiển tối ưu trong quá trình phay , đảm bảo máy làm việc an toàn, tăng
năng suất gia công, tận dụng hết khả năng cắt của dụng cụ cắt, nâng cao độ chính
xác nguyên công và đồng thời góp phần vào việc thực hiện tự động hóa quá trình sản
xuất.
Thiết lập được các phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng:
lực cắt, lượng mòn dao, độ nhám bề mặt trong quá trình gia công. Qua đó mở ra khả
năng đánh giá chính xác, linh hoạt và dễ dàng ứng dụng cho thực tế sản xuất hiện tại.
Công trình này cũng đã xây dựng được phương pháp đánh giá tuổi bền của
dao phay đồng thời bằng nhiều chỉ tiêu. Trong điều kiện gia công cụ thể, chúng ta có

công VMC – 85S.
- Ứng dụng công nghệ scanning để tạo mô hình CAD của sản phẩm và kiểm
tra độ chính xác gia công.
- Nâng cao độ chính xác hình dáng hình học của sản phẩm.
- Ứng dụng vào thực tế sản xuất công nghiệp hiện nay.
1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu Trng i hc KT CN Thỏi Nguyờn Lp Cao hc K10 CNCTM
S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

19

Kt hp nghiờn cu lý thuyt v thc nghim, trong ú thc nghim l ch
yu.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh h-ởng tới độ chính xác của máy.
+ Sai số hình học.
+ Sai số điều khiển.
- Nghiờn cu v cỏc bin phỏp cụng ngh nhm nõng cao chớnh xỏc biờn
dng b mt tr khi phay trờn trung tõm gia cụng ng VMC 85S.
- Thc nghim: Thc hin gia cụng b mt tr trong cú ng kớnh 22 trờn
trung tõm gia cụng VMC 85S, o biờn dng b mt trờn mỏy o 3 chiu C544
ỏnh giỏ chớnh xỏc hỡnh dỏng hỡnh hc. Hng nghiờn cu: Thc hin n dao theo kiu hai ng trũn tip xỳc nhau theo
s sau:
Sơ đồ nghiên cứu Trường đại học KT – CN Thái Nguyên Lớp Cao học K10 – CNCTM
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21

Hình 1.13. Sơ đồ nghiên cứu
1.5. Đối tƣợng nghiên cứu
Gia công bề mặt trụ trên trung tâm VMC – 85S.
+ Phôi : Thép 45 thường hoá.
+ Dụng cụ cắt : Dao phay ngón phủ hợp kim cứng.