Báo cáo Nghiên cứu chế tạo khuôn uốn định hình trên máy CNC sử dụng trong sản xuất bàn ghế bằng thép ống

~ 3 Tỷ lệ làm việc - OD.32mm PC 1~2 1 ~ 2 Tỷ lệ làm việc - OD.38mm PC 1 1 Kớch thước tổng thể (DxRxC) mm 7000x1200x1500 7000x1200x1500 Tổng trọng lượng kgs 2000 2100 Bảng 2. Thông số kỹ thuật một số loại máy uốn hai đầu CNC b) Nguyên lý uốn ống kiểu trục tâm: Uốn ống kiểu trục tâm dựa trên chuyển động lệch tâm theo cung tròn để uốn những bán kính mong muốn, khi đó bán kính góc uốn bằng bán kính của cung. Cũng giống nh− uốn thép thanh ống chịu kéo tại mé ngoài và nén tại phía trong. Thông th−ờng với những bán kính uốn nhỏ hơn hai lần đ−ờng kính uốn ng−ời ta th−ờng nung nóng ống để khi uốn ống không bị nhăn, dập. Trên máy uốn đ−ợc bố trí khuôn mẫu, gá kẹp khuôn, thao uốn…ống sẽ đ−ợc đ−a vào thao đúng tới cữ chặn, d−ới tác động của thuỷ lực nửa khuôn động sẽ chuyển động uốn ống theo đúng góc uốn mong muốn khớp với nửa khuôn tĩnh. Khi uốn ống sẽ tỳ lên hai nửa khuôn, do đó khuôn uốn sẽ chịu lực kéo, nén Mặt khác khi uốn thông th−ờng không sử dụng bôi trơn nên bề mặt khuôn sẽ tiếp xúc trực tiếp với ống uốn gây nên ma sát, mài mòn lớn 10 Hình 7. Bố trí khuôn trên máy uốn thuỷ lực Tổng quát lại quá trình uốn bao gồm những b−ớc sau: B1. Cấp ống: Đối với máy uốn PLC đa số cấp ống bằng thủ công, đối với những ống có đ−ờng kính lớn có sự hỗ trợ của palăng, xe nâng, cẩu. Đối với máy uốn ống tích hợp điều khiển CNC có hệ thống cấp ống tự động để đảm bảo quá trình uốn liên tục. B2: Di chuyển, định vị, kẹp chặt ống: Trên các máy uốn điều khiển CNC hiện nay các thao tác này hoàn toàn tự động. ống đ−ợc di chuyển tới vị trí lập trình sẵn và đ−ợc kẹp chặt bởi cơ cấu kẹp ống sao cho khi uốn ống không bị di chuyển. B3: Uốn ống: Khuôn trên đ−ợc hệ thống thuỷ lực đẩy sát vào khuôn d−ới, sau đó cụm động quay quanh trục cố định uốn ống thành góc định tr−ớc. B4: Tháo ống: Đối với máy điều khiển CNC thao tác tháo ống cũng hoàn toàn tự động. Khuụn uốn Khuụn đỡ Thao Khuụn uốn 11 1.2. khuôn mẫu kim loại, khuôn uốn ống. Ngày nay khuôn mẫu đ−ợc sử dụng rất nhiều trong các ngành khác nhau khi cần tạo hình vật thể nh− ngành gia công biến dạng nguội, đúc, sản xuất sản phẩm nhựa. Vật liệu làm khuôn cũng rất đa dạng, từ hỗn hợp cát tới các loại thép hợp kim khác nhau. Các loại khuôn mẫu làm bằng kim loại sử dụng trong các ngành nh− sau: a) Khuôn sử dụng trong gia công biến dạng nguội và biến dạng nóng. Các loại khuôn biến dạng nguội (dập, uốn…) đ−ợc sử dụng phổ biến trong gia công cơ khí, có −u điểm là năng suất cao, thao tác gia công đơn giản Hình 8. Khuôn dập cắt Hình 9. Khuôn dập liên hoàn trên máy thuỷ lực Khuôn dập, uốn có đặc điểm làm việc là ngoài chịu áp lực lớn còn chịu ứng suất uốn, va đập và ma sát lớn, đối với những khuôn biến dạng nóng còn phải chịu cả nhiệt độ cao trong quá trình gia công do đó phải đáp ứng đ−ợc những điều kiện sau: - Độ cứng: Khuôn dập nói chung phải đạt độ cứng từ 56HRC trở lên tuỳ thuộc vào thép lá dập. Đối với thép dập có độ cứng cao nh− thép kỹ thuật điện (tôn silic) độ cứng yêu cầu lớn hơn 60HRC. Đặc điểm cần 12 chú ý khi chọn vật liệu làm khuôn dập là ở độ cứng lớn hơn 62 HRC khuôn dễ bị nứt, mẻ khi làm việc - Tính chống mài mòn: Khuôn dập phải chịu ma sát lớn nên đòi hỏi có tính chống mài mòn cao để đảm bảo kích th−ớc và độ sai lệch của sản phẩm sau dập. - Độ bền và độ dai va đập: Thông th−ờng khuôn dập chịu tải trọng đột ngột trong thời gian rất ngắn do đó khuôn cũng phải đảm bảo độ dai va đập để không sứt, mẻ khi làm việc. Để đảm bảo những yêu cầu nói trên, b−ớc chọn vật liệu làm khuôn khá quan trọng trong quá trình thiết kế chế tạo khuôn. Những mác thép thông th−ờng làm khuôn biến dạng nguội hiện nay là SKD 11, (tiêu chuẩn JIS), X12, 9XC (tiêu chuẩn Nga).... Những thép sử dụng trong làm khuôn biến dạng nóng là SKD61, X40CrMoV5-1..., TT Mác thép C W Mo Cr V Mn 1 SKD 11 1,4 – 1,6 0,8- 1,2 11,0- 13,0 0,2-0,3 0,6 2 SKD61 0,32-0,42 1-1,5 4,5-5,5 0,8-1,2 0,5 3 X12 2,0-2,2 - - 11,5- 13,0 - 0,15- 0,4 4 SKD1 1,8-2,4 - - 12-15 0,3 0,6 5 SKS31 0,95-1,05 1,00-1,5 - 0,8-1,2 - 0,9-1,2 6 100CrWMn 0,9-1,05 1,2-1,6 - 0,9-1,2 - 0,8-1,1 Bảng 3. Một số mác thép làm khuôn biến dạng thông dụng b) Khuôn sử dụng trong ngành nhựa. Có hai loại hạt nhựa hiện th−ờng đ−ợc sử dụng hiện nay trong sản xuất sản phẩm nhựa là thermoset và thermoplastic. Hiện nay, xu h−ớng chung là dùng thermoplastic vì có thể tái chế có các loại nh− Polyethylene LDPE, Polycarbonate, PET...Vật liệu cho khuôn đùn ép nhựa th−ờng là thép P20 hoặc NA-55. 13 Hình 10. Khuôn ép vỏ điện thoại Trong thiết kế khuôn ép nhựa cần chú ý đến góc rút khuôn thông th−ờng là từ 0,5 ữ 20 tuỳ theo chiều dài của sản phẩm. Hiện nay ch−a có sổ tay hay tài liệu nào đề cập chính xác mà chủ yếu làm theo kinh nghiệm. Hai phần của khuôn th−ờng đ−ợc gắn trên hai miếng thép (lót khuôn) đủ dày để gắn lên hệ thống thuỷ lực. Khi thiết kế khuôn ép nhựa cần chú ý bố trí rãnh dẫn tại những vị trí chịu áp suất thấp nhất. Nếu là rãnh dẫn tròn đ−ờng kính thông th−ờng phải lớn hơn 0,9 mm. Bộ phận phun nhựa(Runner) th−ờng đi kèm máy nh−ng chú ý phải chọn loại phù hợp với khối l−ợng sản phẩm. Trong thiết kế khuôn ép nhựa độ chính xác là rất quan trọng và cũng quyết định đến giá thành của khuôn (ví dụ độ chính xác khi làm khuôn ép chai nhựa không cần yêu cầu cao nh− ép vỏ chuột máy tính). Độ dày thành khuôn cũng rất quan trọng nếu làm dày thì nguội chậm và độ co của nhựa sẽ cao còn nếu làm mỏng thì ng−ợc lại. c) Khuôn sử dụng trong Đúc áp lực. Đa số các máy đúc áp lực cao hiện nay theo kiểu buồng ép nguội nằm ngang. Khuôn đúc bao gồm hai nửa khuôn gồm một nửa cố định (nửa khuôn tĩnh) và một nửa chuyển động (nửa khuôn động). Ruột đ−ợc bố trí tại nửa khuôn động vì dễ dỡ hơn. Cấu tạo khuôn đúc th−ờng rất phức tạp gồm buồng ép, kênh dẫn, rãnh dẫn, các chốt dẫn h−ớng, chốt đẩy... (hình 11) 14 Hình 11. Máy đúc áp lực 420 tấn (Viện Công nghệ) Khuôn đúc áp lực tuy không chịu áp lực cao và tải trọng va đập lớn bằng các khuôn ép nguội nh−ng lại chịu nhiệt độ cao và thay đổi liên tục. Do đó vật liệu làm khuôn đúc áp lực ngoài yêu cầu về độ bền, độ dai, độ chịu mài mòn cao còn phải có khả năng chịu nhiệt độ cao và thay đổi liên tục. Đối với đúc nhôm ng−ời ta hay dùng thép 4Cr5W2PPb, 3Cr2W8b, đúc kẽm vật liệu làm khuôn th−ờng là 5CrMnNi. Khuôn phải đ−ợc nhiệt luyện, các bề mặt làm việc đ−ợc mài nhẵn, (hiện nay th−ờng mài bằng tay), mạ crôm, anot hoá, hoặc phốt phát hoá bề mặt khuôn. d) Khuôn uốn ống. - Khuôn uốn R (bản vẽ xem phần phụ lục) Khuôn uốn ống có bán kính R là chi tiết có dạng trụ tròn xoay với rãnh cầu. Khuôn uốn R đ−ợc lắp trên phần băng máy cố định, nó đ−ợc gắn vào trục quay và chỉ kéo trên trục đó khi uốn. Đối với mỗi sản phẩm khác nhau khuôn uốn sẽ có đ−ờng kính phù hợp. Với đặc điểm là chịu kéo, nén, ma sát, mài mòn lớn khi làm việc nên vật liệu làm khuôn để đáp ứng đ−ợc những yêu cầu về cơ tính là rất quan trọng. Tr−ớc đây, ng−ời ta th−ờng dùng thép C45 gia 15 công sau đó nhiệt luyện tuy nhiên tuổi thọ của khuôn rất thấp, khuôn mòn nhanh gây sai hỏng sản phẩm nh− góc uốn không đảm bảo, cong vênh, x−ớc bề mặt. Đối với những góc uốn nhỏ hơn hai lần đ−ờng kính ống bắt buộc phải nung nóng để chống nhăn ống do đó để đảm bảo yêu cầu về độ cứng, độ dai va đập và bền nhiệt chọn vật liệu thép SKD61 với độ cứng đạt lớn hơn 50 HRC sau nhiệt luyện. Khi gia công khuôn uốn R là cần đảm bảo chính xác về dung sai kích th−ớc lắp ghép giữa lỗ gá trục và phần gá khuôn đỡ d−ới. Để gia công khuôn R sử dụng máy tiện là phù hợp nhất, gia công trên các máy công cụ khác độ chính xác và hiệu quả sẽ không đạt đ−ợc nh− gia công trên máy tiện. Tr−ớc đây, các loại khuôn này th−ờng đ−ợc gia công trên máy tiện cơ nh−ng độ chính xác phụ thuộc nhiều vào tay nghề thợ đứng máy nên chất l−ợng khuôn không ổn định. Nay các loại khuôn này đ−ợc gia công trên máy tiện CNC sẽ tăng năng suất, đảm bảo ổn định chất l−ợng khuôn - Khuôn uốn trên (bản vẽ xem phần phụ lục): Khuôn uốn trên có dạng hình hộp có rãnh cầu đ−ợc gắn trên phần băng động của máy uốn cùng với khuôn đỡ d−ới kẹp và giữ ống khi uốn. Tuỳ theo bán kính uốn mà khuôn có chiều dài phù hợp. Khuôn đỡ trên chịu kéo, nén, ma sát và mài mòn khi uốn. Cũng giống nh− khuôn uốn R, thép chọn vật liệu thép SKD61 để đảm bảo độ cứng và độ bền nhiệt (khi uốn ống có quá trình nung nóng) của khuôn. - Khuôn đỡ d−ới (bản vẽ xem phần phụ lục): Khuôn đỡ d−ới cũng t−ơng tự nh− khuôn đỡ trên. Vật liệu làm khuôn cũng chọn thép SKD 61. 16 II. Gia công khuôn trên máy công cụ CNC Sự xuất hiện của các máy công cụ CNC đã nhanh chóng thay đổi công nghệ sản xuất khuôn mẫu. Các đ−ờng cong lòng khuôn đ−ợc gia công dễ dàng hơn. Các cấu trúc phức tạp 3D cũng đ−ợc thực hiện dễ hơn, l−ợng lớn các thao tác của ng−ời thợ đ−ợc giảm thiểu, góp phần tăng chất l−ợng và năng suất gia công. Việc lập trình gia công khuôn trên các phần mềm bao gồm cả việc mô phỏng quá trình gia công giúp cho qui trình gia công hoàn thiện hơn tr−ớc khi đ−a vào gia công thực tế. Ngày nay, trong môi tr−ờng sản xuất linh hoạt, một loạt các máy gia công CNC có thể kết hợp thành một tổ hợp (CNC engineering center) để có thể sản xuất khép kín từ đầu vào đến đầu ra của một sản phẩm khuôn mẫu. ở những n−ớc phát triển, ng−ời ta đã tích hợp để hình thành những phân x−ởng sản xuất khuôn mẫu linh hoạt với tổ hợp CIM (Computer Integarated Manufacturing) với việc trang bị thêm các robot cấp liệu và hệ thống đo l−ờng quản lý chất l−ợng đồng bộ. Máy CNC có thể điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ của các phần mềm thiết kế vì thế có thể chuyển trực tiếp từ bộ phận thiết kế sang bộ phận chi tiết mà không cần đến in bản vẽ ra giấy. Máy gia công CNC sử dụng trong sản xuất khuôn mẫu có hai loại loại cắt kim loại bằng dụng cụ cắt (dao) nh− máy tiện, phay...và loại cắt kim loại bằng tia lửa điện (bản chất là làm bốc hơi kim loại). Về bản chất gia công trên các máy công cụ cắt CNC là giống nhau, các thông số công nghệ nh− l−ợng chạy dao, tốc độ chạy dao, tốc độ trục chính...vv... đều đ−ợc điều khiển bằng kỹ thuật số. 17 Hình 12. Mô hình sản xuất tổ hợp CIM 2.1 . Máy CNC cắt kim loại bằng dao. - Máy tiện: Máy tiện có hai loại 2D và 3D, trong đó loại 2D phổ biến hơn th−ờng đ−ợc dùng để gia công các khuôn, gá có bề mặt trụ ngoài hoặc trụ trong. Các máy tiện 3D, ngoài chức năng nh− ở máy 2D còn bố trí thêm một trục quay thứ 3 (gọi là trục C – quay quanh trục OZ) và trên đầu dao còn có chuyển động quay của dụng cụ tạo nên vận tốc cắt để thực hiện các công việc nh− khoan, khoét, doa các lỗ đồng tâm hay lệch tâm với tâm chi tiết. Khi gia công, ng−ời thợ cần xác định toạ độ điểm zero (W) của chi tiết hay gốc ch−ơng trình so với điểm gốc (M) của máy. Điểm zero (W) của phôi xác định hệ toạ độ của phôi trong quan hệ điểm với điểm gốc (M) của máy. Hình 13. Ví dụ về các điểm zero của phôi (W) và điểm gốc của máy (M) 18 Hình 14. Máy tiện với bàn dao phía sau có bố trí cục C (3D) - Máy phay và máy khoan đứng: Với các loại máy này trục chính h−ớng theo ph−ơng thẳng đứng, và trùng với ph−ơng của trục OZ trong hệ toạ độ Decac, chiều d−ơng của trục này có chiều h−ớng lên phía trên, trục OX và trục OY là hai trục nằm trên bàn máy thông th−ờng có chiều dài dịch chuyển lớn hơn. Máy phay vạn năng CNC trục đứng đ−ợc sử dụng nhiều nhất để gia công lòng khuôn phức tạp. Hình 15. Hệ thống trục toạ độ trên máy phay đứng. 19 Hình 16. Phay khuôn trên máy phay vạn năng CNC - Máy phay nằm ngang: Trục chính của máy phay nằm ngang là theo ph−ơng OZ, chiều d−ơng h−ớng vào máy, trục OX nằm trên mặt phẳng định vị của chi tiết (hoặc song song với mặt phẳng định vị, và chiều d−ơng của nó h−ớng về phía trái nếu nhìn theo h−ớng d−ơng của trục chính Hình 17. Hệ toạ độ máy phay nằm ngang 20 2.2 . Máy tia lửa điện. Gia công tia lửa điện về bản chất là hớt đi bề mặt phôi bởi một quá trình điện nhiệt – thông qua sự nóng chảy và bốc hơi kim loại thay cho tác động của dụng cụ cắt vào phôi gồm 02 quá trình sau: B−ớc 1: Hình thành kênh phóng điện. Máy phát điện tăng điện áp qua khe hở. D−ới ảnh h−ởng của điện tr−ờng, các điện tử bị hút từ cực âm (catôt) về cực d−ơng (anôt). Điện tr−ờng sẽ mạnh nhất ở hai điểm điện cực gần nhau nhất, chất điện môi bị ion hoá. Tất cả các phần tử dẫn điện đều hội tụ quanh điểm này tạo nên một cầu. Kênh phóng điện hình thành và sự phóng điện xảy ra. B−ớc 2: Nóng chảy và bốc hơi vật liệu. Tại thời điểm phóng điện, điện áp giảm, số l−ợng phần tử dẫn điện tăng lên làm dòng điện chạy giữa các điện cực. Dòng điện cung cấp năng l−ợng làm bốc hơi dung dịch điện môi. Lõi của bọt hơi bao gồm các kênh plasma. Plasma này là chất khí có lẫn các điện tử và các ion d−ơng ở áp suất khoảng 1kbar và nhiệt độ khoảng 10.000 0C. Chất điện môi giữ kênh Plasma và cũng giữ cho năng l−ợng có một mật độ tập trung cục bộ. Sự va chạm của các điện tử lên anôt và của các ion d−ơng lên catôt làm nóng chảy và bốc hơi các điện cực. Máy phát ngắt dòng điện sau khi đã diễn ra xung. Điện áp ngắt đột ngột. Kênh phóng điện mất đi gây ra sự giảm áp suất đột ngột làm cho kim loại nóng chảy bất ngờ bị đẩy ra khỏi kênh phóng điện và bốc hơi. Đặc điểm −u việt của gia công tia lửa điện là có thể gia công đ−ợc những vật liệu rất cứng và những khuôn mẫu có hình dáng lòng khuôn phức tạp. Mặt khác gia công xung định hình còn có thể tạo đ−ợc độ bóng bề mặt cao tại những chỗ lòng khuôn phức tạp, rất khó hoặc không thể sử dụng các ph−ơng pháp đánh bóng trực tiếp. Có hai ph−ơng pháp gia công tia lửa điện sử dụng rộng rãi là: Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình (ph−ơng pháp xung định hình). Trong ph−ơng pháp này điện cực là một hình không gian bất kỳ mà nó in hình của mình lên phôi. 21 Hình 18. Gia công khuôn trên máy xung định hình Gia công tia lửa điện bằng cắt dây. Điện cực là một dây mảnh (d = 0,1 ữ 0,3 mm) đ−ợc cuốn liên tục và đ−ợc chạy theo một đ−ờng cho tr−ớc (contua). Hình 19. Gia công khuôn trên máy cắt dây 22 2.3 . Lập trình gia công khuôn mẫu trên máy CNC Để lập ch−ơng trình gia công khuôn ng−ời ta đặt nó vào một hệ toạ độ cố định gắn với phôi. Đặt gốc toạ độ cần tuân theo nguyên tắc sao cho đơn giản nhất trong quá trình tính toán. Quá trình lập trình gia công khuôn có thể sử dụng hệ toạ độ tuyệt đối hoặc t−ơng đối, hoặc phối hợp giữa hệ toạ độ tuyệt đối và t−ơng đối. - Các thông số hình học – giúp xây dựng một ch−ơng trình dịch chuyển l−ỡi cắt dụng cụ trong hệ toạ độ đ−ợc chọn. - Các thông tin công nghệ – Xác định các thông số về công nghệ nh−: loại dụng cụ cắt và các thông số hình học của nó nh− góc tr−ớc, góc sau, bán kính l−ỡi cắt...; Các thông số chế độ cắt v,t,s... và các điều kiện khác nh− bôi trơn, làm mát, thoát phoi; các biện pháp công nghệ nh− dừng có thời gian để làm bóng bề mặt... Có nhiều hình thức lập trình nh−: - Lập trình bằng tay trực tiếp trên máy CNC: Các máy CNC đ−ợc trang bị các phím chức năng và màn hình đồ hoạ cho phép trực tiếp nhập các câu lệnh vào cụm CNC. Để giảm thời gian tính toán các điểm trung gian, chiều dày lát cắt...hệ thống CNC đ−ợc cài đặt sẵn các ch−ơng trình con. - Lập trình bằng máy tính: Từ cơ sở vẽ và thiết kế trên máy tính, một hệ thống biên dịch sẽ trợ giúp cho quá trình lập trình. Sau khi thiết kế xong khuôn sẽ lựa chọn quy trình công nghệ gia công và cách thức gia công (cắt thô, cắt bán tinh, cắt tinh và các kiểu ăn dao). Từ những lựa chọn đó máy tính sẽ thông qua bộ vi xử lý sẽ xác định một ch−ơng trình gia công thích hợp d−ới dạng mô tả các quá trình dịch chuyển dụng cụ và các chế độ công nghệ t−ơng ứng. Sau đó là mã hoá ch−ơng trình gia công trên theo mã của hệ thống điều khiển số t−ơng thích đ−ợc lắp trên máy để cho ra ch−ơng trình gia công thích hợp với ngôn ngữ máy. 23 Khi lập ch−ơng trình gia công trên máy cắt bằng dao cụ cần quan tâm đến các yếu tố hình học mà theo đó các lệnh điều khiển các chức năng dịch chuyển dụng cụ theo một quỹ đạo đã đ−ợc thiết lập trên bản vẽ. Từ bản vẽ khuôn ta chia contua (đ−ờng hay biên dạng) thành các đoạn thẳng, các đ−ờng cong, tính toán toạ độ của các điểm cắt nhau giữa hai đoạn thẳng, đ−ờng cong và đoạn thẳng hoặc hai cung cong; tính toán các điểm tiếp xúc giữa đ−ờng thẳng và đ−ờng cong hoặc giữa hai đ−ờng cong. Tiếp sau đó là chọn hành trình cắt và viết các lệnh di chuyển l−ỡi cắt của dụng cụ theo các điểm trên contua theo trình tự từ điểm bắt đầu đến toạ độ của điểm đến cho đến điểm cuối cùng của biên dạng. Lựa chọn dao cắt trên mỗi đoạn gia công sao cho thích hợp với quá trình gia công thô hay tinh tránh tình trạng xay ra va chạm giữa mặt sau của dao vào chi tiết gia công, giữa máy và đồ gá,...bổ sung các điều kiện khác nh− dừng máy để kiểm tra, t−ới hoặc tắt dung dịch trơn nguội, thay dao.... Bổ sung thêm các lệnh về công nghệ liên quan nh− các lệnh bù dao, lệnh sử dụng hệ thống toạ độ, đơn vị đo. Sau khi soạn thảo ch−ơng trình đ−a vào các hệ thống điều khiển số của máy để thực hiện gia công. Thông th−ờng các phần mềm thiết kế lập trình gia công CNC hiện nay đều có phần mô phỏng để kiểm tra tr−ớc khi đ−a vào gia công thực tế. Đối với lập trình gia công trên máy tia lửa điện ng−ời lập trình cần hiểu rõ để thiết lập các tham số gia công tia lửa điện, xác định điều kiện dòng chảy chất điện môi, chọn dây cắt.... Ví dụ các b−ớc lập trình gia công trên máy xung định hình nh− sau: B1 Chọn hình dáng và vật liệu điện cực: B2 Chọn các tham số gia công tia lửa điện và xác định điều kiện dòng chảy chất điện môi - Đ−a l−ợng hớt vật liệu và độ thô hoặc tinh của bề mặt gia công vào bản kê. - Các tham số phóng điện - Các tham số điều khiển khe hở REP, VM - Các tham số ăn mòn điện AW, T 24 - Các tham số để tự động ngăn ngừa lỗi - Dòng chảy SPL B3 Chọn điểm bắt đầu Đ−a vật liệu phôi và hình dáng yêu cầu vào bản kê B4 Xác định các toạ độ: - Block vị trí: XYZC - Block ăn mòn điện B5 Chuyển các b−ớc định vị và gia công tia lửa điện sang các lệnh lập trình B6 Vào ch−ơng trình B7 Mô phỏng trên máy tính B8 Chạy ch−ơng trình gia công trên máy. 25 III. Qui trình chế tạo khuôn uốn bàn ghế điển hình trên máy CNC. 3.1. Qui trình gia công cơ khí. a) Khuôn uốn R: Chức năng làm, việc chọn chuẩn: lỗ giữa φ 35 cần đ−ợc đảm bảo dung sai lắp ghép với trục để khuôn không bị đảo khi làm việc. Các bề mặt lắp tấm ốp d−ới cần đảm bảo độ nhẵn bề mặt để đảm bảo lắp ghép. Chuẩn thô là bề mặt bên của khuôn sẽ đảm bảo độ đồng tâm giữa lỗ trục và biên dạng ngoài của khuôn. Phôi thép tròn trụ tròn đảm bảo l−ợng d− cho phay và tiện với l−ợng d− nh− sau: Hình 17. L−ợng d− phôi tròn Trình tự các nguyên công gia công: - Nguyên công 1: Tiện mặt đầu, tiện mặt trụ ngoài, tiện lỗ φ35, tiện rãnh nửa cầu, tiện cắt phôi - Nguyên công 2: Phay tinh mặt bên sau tiện cắt, Phay rãnh then. - Nguyên công 3: Cắt dây hai mặt lắp tấm ốp d−ới. Nguyên công 1: tiện mặt đầu, tiện mặt trụ ngoài, tiện lỗ φ 35, rãnh nửa cầu, tiện cắt phôi. 26 - Máy. Máy tiện CNC DY- 730 với các thông số sau: Thông số Giá trị Đ−ờng kính quay trên băng 730 mm Đ−ờng kính quay trên bàn dao ngang 610 mm Đ−ờng kính tiến lớn nhất 730 mm Tốc độ dịch chuyển lớn nhất 10 m/phút Động cơ chính 20 HP - Dao. Chọn dao tiện gắn mảnh hợp kim cứng với các kiểu dao thích hợp cho từng nguyên công. - Chế độ cắt. Các b−ớc nguyên công 1: B−ớc 1: Khỏa mặt đầu . B−ớc 2: Tiện mặt trụ ngoài B−ớc 3: Tiện lỗ φ 35. B−ớc 4: Tiện rãnh cầu. B−ớc 5: Tiện cắt phôi. ™ B−ớc 1: Khoả mặt đầu: Khoả mặt đầu với l−ợng d− là 2,5 mm Thô: chiều sâu cắt: 1t =1,5 mm. L−ợng chạy dao vòng: S=0,4 mm/vòng ; mặt đầu V=195 m/ph Vậy tn = 1000. . tV Dπ = 1000.195 3,14.150 =414 v/ph mn =400 v/ph Tinh: chiều sâu cắt: 1t =1 mm; độ nhám cần đạt đ−ợc sau gia công: ZR =30 L−ợng chạy dao vòng: S=0,2 mm/vòng ; mặt đầu V=248 m/ph 27 mn =500v/ph B−ớc 2: Tiện mặt trụ ngoài: L−ợng d− là 2,2 mm. Thô: chiều sâu cắt: 1t =1,8 mm L−ợng chạy dao vòng: S=0,4 mm/vòng ; tiện trong V=140 m/ph. mn =400v/ph Tinh: chiều sâu cắt: 1t =0,5 mm; độ nhám bề mặt cần đạt: ZR =30. L−ợng chạy dao vòng : S=0,15mm/vòng ; mn =630v/ph ™ B−ớc 3: Tiện lỗ φ 35: Thô: chiều sâu cắt: 1t =1,5 mm. L−ợng chạy dao vòng: S=0,4 mm/vòng ; tiện trong V=140 m/ph mn =630v/ph Tinh: chiều sâu cắt: 1t =0,5 mm; L−ợng chạy dao vòng: S=0,25mm/vòng ; tiện trong V=177 m/ph. mn =1000 v/ph ™ B−ớc 4: Tiện rãnh cầu. Thô: chiều sâu cắt: 1t =1,7 mm. L−ợng chạy dao vòng: S=0,4mm/vòng ; V=195 m/ph. mn =500v/ph Tinh: chiều sâu cắt: 1t =0,5 mm; độ nhám bề mặt cần đạt đ−ợc sau khi gia công: ZR =30 L−ợng chạy dao vòng: S=0,25 mm/vòng ; mn =630v/ph. ™ B−ớc 5: Tiện cắt phôi chiều sâu cắt: 1t =1 mm. L−ợng chạy dao vòng: S=0,4mm/vòng ; V=195 m/ph. mn =500v/ph Nguyên công 2 : Phay mặt bên sau tiện cắt phôi, phay rãnh then 28 - Máy: Máy phay CNC trục đứng MV-1000 Thông số Giá trị Kích th−ớng bàn máy 1200 x 400 (47.24" x 15.75") Động cơ trục chính 5.5 kw Thân dao BT-40 Khả năng thay đổi dụng cụ 16 loại dao Hệ điều khiển CNC FaGor - Dao Phay mặt bên chọn dao phay mặt đầu, phay rãnh then chọn dao phay ngón. B−ớc 1: Phay mặt bên: Phay tinh: chạy dao vòng S=1 mm/vòng rS =0,1 mm/răng. bV =260m/ph ; hệ số điều chỉnh tốc độ k=0,8 mn =950 v/ph L−ợng chạy dao phút :950 mm/ph B−ớc 2: Phay rãnh then: - Chế độ cắt. Phay thô: rS =0,05 mm/răng. chạy dao vòng: S = 0,5 mm/vòng. Tốc độ cắt: V = 179,5 (m/phút) Số vòng quay tiêu chuẩn : n =600 (vòng/phút) Phay tinh: S = 1(mm/vòng) Tốc độ cắt V = 120,68 (m/phút) Trị số vòng quay tiêu chuẩn : n = 475 (vòng/phút) Nguyên công 3: Cắt dây hai mặt lắp tấm ốp d−ới 29 - Máy: Máy cắt dây CNC HITACHI 3Q với thông số nh− sau: Thông số Giá trị Kích th−ớc lớn nhất của phôi 650 x 650 x 300 mm Khối l−ợng lớn nhất của phôi 700 Kg Khoảng dịch chuyển X- Y-Z 450 x 300 x 300 Tốc độ chạy dao lớn nhất 1500 mm/phút Độ nghiêng dây lớn nhất ± 120 Chiều dày cắt lớn nhất 400 mm - Chọn dây COBRACUT molipden đ−ờng kính 0.2 - Các b−ớc gia công t−ơng ứng với các lệnh lập trình trong hệ HITACHI B1: Chọn hệ toạ độ gốc xác định chuẩn tại tâm của đ−ờng tròn φ 140 G53 B2: Xoá góc nghiêng dây G50. B3: Dò thô vị trí xuất phát tiến dây đến phôi để gia công mặt thứ nhất với tốc độ chạy dao f1 = 50mm/phút, sau đó rút dây khỏi phôi cho đến khi sự ngắn mạch đ−ợc giải phóng. B4: Đặt chế độ bù dây bên trái G41 B5: Đặt chế độ chạy dao hằng số G94 với l−ợng chạy dao 2mm/phút. B6: Trở lại điểm gốc G29 B7: Dò thô vị trí xuất phát tiến dây đến phôi để gia công mặt thứ hai với tốc độ chạy dao f1 = 50mm/phút, sau đó rút dây khỏi phôi cho đến khi sự ngắn mạch đ−ợc giải phóng. B8: Đặt chế độ bù dây bên trái G41 B9: Đặt chế độ chạy dao hằng số G94 với l−ợng chạy dao 2mm/phút. 30 b) Tấm ốp trên và tấm ốp d−ới: Chức năng làm việc chọn chuẩn: Hai tấm ốp có kết cấu đơn giản hình thanh với một mặt đ−ợc khoét hình lòng trụ. Chọn một mặt phẳng bên bất kỳ làm chuẩn thô. Phôi thép tròn trụ tròn đảm bảo l−ợng d− cho phay và tiện với l−ợng d− nh− sau: Hình 18. L−ợng d− phôi thanh Trình tự các nguyên công gia công: - Nguyên công 1: Phay các mặt bên. - Nguyên công 2: Khoan, khoét lỗ φ 25.5 - Nguyên công 3: Cắt dây bổ đôi hai nửa khuôn trên và d−ới Nguyên công 1: phay các mặt bên Các mặt bên đều là dạng phẳng đồng nhất do đó các b−ớc công nghệ t−ơng tự nhau. 31 - Máy. Máy phay CNC vạn năng trục đứng MV-1000 Thông số Giá trị Kích th−ớng bàn máy 1200 x 400 (47.24" x 15.75") Động cơ trục chính 5.5 kw Thân dao BT-40 Khả năng thay đổi dụng cụ 16 loại dao Hệ điều khiển CNC FaGor - Dao Phay mặt bên chọn dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng - Chế độ cắt. Các b−ớc thực hiện nguyên công: • B−ớc 1: Phay thô t = 1,5 mm. • B−ớc 2: Phay tinh t = 0,5 mm. Phay thô: Chiều sâu cắt: t=1,5 mm; l−ợng chạy dao răng: SZ=0,14….0,20 mm/răng. nm= 118 v/ph L−ợng d− chạy dao vòng: S2 mm/vòng L−ợng chạy dao phút : PS = 240 mm/ph Phay tinh: Chiều sâu cắt: t=0,5 mm ; dao vòng S=0,5….1 mm/vg; Vậy SZ=0,05mm/răng nm=300v/ph L−ợng chạy dao phút : PS = mn .S==300mm/ph 32 Nguyên công 2: khoan, khoét l lỗ φ 25,5 - Máy. Máy phay CNC vạn năng trục đứng MV-1000 Thông số Giá trị Kích th−ớng bàn máy 1200 x 400 (47.24" x 15.75") Động cơ trục chính 5.5 kw Thân dao BT-40 Khả năng thay đổi dụng cụ 16 loại dao Hệ điều khiển CNC FaGor - Dao. Mũi khoan NACHI – 9570 đ−ờng kính: Khoan lỗ: φ 25 Khoét lỗ: φ 25,5 - Chế độ cắt. Các b−ớc thực hiện nguyên công: B−ớc 1: Khoan lỗ φ 25 B−ớc 2: Khoét lỗ φ 25,5 B−ớc 1: Khoan lỗ φ 25: Chiếu sâu cắt t: t = 2 D =12,5 mm. tS =0,41 mm/vòng. Máy thì mn =1250