Luận văn Nghiên cứu bù off-Line sai số tổng hợp trên trung tâm gia công 3 trục vmc-85s

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH:CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU BÙ OFF-LINE SAI SỐ TỔNG HỢP TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG 3 TRỤC VMC-85S Học viên: Lê Thị Thu Thủy Người HD khoa học: PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe Thái Nguyên 2009 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP ∗∗∗ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc oOo LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU BÙ OFF-LINE SAI SỐ TỔNG HỢP TRÊN TRUNG TÂM GIA CÔNG 3 TRỤC VMC-85S Học viên: Lê Thị Thu Thủy Lớp: CH-K9 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Người HD khoa học: PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 1 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU 10 Chương I SAI SỐ GIA CÔNG VÀ CÁC NGUYÊN LÝ BÙ SAI SỐ GIA CÔNG TRÊN CÁC MÁY CNC 12 1.1 Độ chính xác gia công 12 1.2 Các nguồn gây sai số 14 1.2.1 Sai số hình học 15 1.2.2 Sai số do vít me 17 1.2.3 Sai số do sống trượt 17 1.2.4 Sai số do ổ đỡ 18 1.2.5 Sai số do nhiệt 18 1.2.6 Sai số do rung động tự do 20 1.2.7 Sai số do tải tĩnh và động 20 1.2.8 Sai số do hệ thống điều khiển truyền động servo 20 1.2.9 Sai số do sự hình thành đường chạy dao trong CAM và máy CNC 22 1.3 Nguyên lý bù sai số trên các máy CNC 23 1.3.1 Mô hình bù 23 1.3.1.1 Thêm modul phần mềm 24 1.3.1.2 Biến đổi các thông số điều khiển 24 1.3.1.3 Biến đổi Post processor (PP) 25 1.3.1.4 Biến đổi chương trình NC 25 1.3.2 Bù sai số với các bộ điều khiển 26 1.3.2.1 Thêm modul phần mềm mới 26 1.3.2.2 Cài đặt bộ điều khiển phần cứng độc lập 27 1.4 Giới thiệu một vài nghiên cứu bù sai số ở trong nước và trên thế giới 27 1.4.1 Các công trình ở trong nước 27 1.4.2 Các công trình bù sai số tổng hợp của các tác giả nước ngoài 28 1.5 Kết luận chương I 29 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Chương II QUY TRÌNH BÙ SAI SỐ CHO MÁY VMC - 85S 30 2.1 Hệ thống thiết bị thí nghiệm 30 2.1.1 Trung tâm gia công VMC-85S 30 2.1.2 Máy đo tọa độ 3 chiều CMM – C544 32 2.1.2.1 Cấu hình cơ bản của máy 32 2.1.2.2 Tính năng kỹ thuật cơ bản 33 2.1.3 Phần mềm thiết kế CAD/CAM 46 2.1.3.1 Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD 46 2.1.3.2 Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính CAM 46 2.2 Phần mềm Mastercam 47 2.2.1 Giao diện 48 2.2.2 Các dạng gia công cơ bản trên module phay 49 2.2.3 Quá trình phay 49 2.3 Kết luận chương II 51 Chương III XÁC ĐỊNH SAI SỐ VÀ BÙ SAI SỐ TỔNG HỢP 53 3.1 Xác định sai số tổng hợp 53 3.1.1 Thực nghiệm gia công trên máy VMC-85S 53 3.1.1.1 Biên dạng và kích thước gia công 53 3.1.1.2 Lập trình nguyên công 54 3.1.1.3 Chuyển chương trình sang máy CNC 60 3.1.1.4 Điều chỉnh máy 60 3.1.1.5 Gia công cắt gọt 60 3.1.2 Đo sai số gia công trên máy CMM C544 61 3.1.2.1 Gá đặt chi tiết 61 3.1.2.2 Khởi động và kiểm tra hệ thống 62 3.1.2.3 Chọn đầu đo 62 3.1.2.4 Hiệu chuẩn đầu đo 62 3.1.2.5 Xác lập hệ toạ độ của chương trình đo 63 3.1.2.6 Tiến hành đo và kết quả 63 3.1.2.7 Xác định kích thước thực của chi tiết và sai số tổng hợp 64 3.2 Bù sai số tổng hợp trên phần mềm CAD/CAM 69 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.2.1 Cơ sở lý thuyết 69 3.2.2 Bù sai số 69 3.3 Kết luận chương III 74 Chương IV BÙ SAI SỐ KHI PHAY BIÊN DẠNG 75 4.1 Chi tiết gia công 75 4.2 Tạo mô hình CAD và thiết lập các thông số công nghệ trên Mastercam 75 4.3 Bù sai số 78 4.4 Gia công chi tiết theo biên dạng đã được bù 79 4.5 Kiểm tra sai số 80 4.6 Kết luận chương IV 81 Chương V KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên CÁC TỪ VIẾT TẮT CMM Coordinate Measuring Machine Máy đo toạ độ 3 chiều Co-or. Sys Coordinate System Hệ toạ độ CAD Computer Aided Design Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAM Computer Aided Manufacturing Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính CNC Computer Numerical Control Điều khiển số bằng máy tính 2D 2 Dimension Không gian 2 chiều 3D 3 Dimension Không gian 3 chiều CL Cutter Location Điểm chuẩn dụng cụ cắt CC Cutter Contact Điểm tiếp xúc PP Post Processor Hậu xử lý 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 FEM Finite Element Methods Phương pháp phần tử hữu hạn NC Numerical Control Điều khiển số DNC Direct Numerical Control Điều khiển số trực tiếp MB Master Ball Quả cầu chuẩn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 5 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Phân loại độ chính xác gia công 12 Hình 1.2 Các sai số thành phần trên máy công cụ 15 Hình 1.3 Sai số độ không vuông góc giữa từng đôi trục 16 Hình 1.4 Hệ thống phản hồi của máy công cụ 21 Hình 1.5 Phần lồi/lõm – Các điểm CC và CL 22 Hình 1.6 Hệ thống bù sai số của máy công cụ 24 Hình 1.7 Các thành phần của Post Processor 25 Hình 1.8 Các thành phần của bộ biến đổi chương trình NC 26 Hình 2.1 Sơ đồ quá trình bù sai số 30 Hình 2.2 Trung tâm gia công 3 trục VMC-85S 32 Hình 2.3 Máy CMM C544 33 Hình 3.1 Đường chạy dao gia công rãnh 53 Hình 3.2 Biên dạng gia công rãnh 54 Hình 3.3 Thiết kế biên dạng rãnh trên MasterCam 54 Hình 3.4 Khai báo phôi, vật liệu phôi, hệ điều khiển 55 Hình 3.5 Khai báo dao và chế độ cắt. 56 Hình 3.6 Các thông số về biên dạng 57 Hình 3.7 Cửa sổ hiển thị quá trình công nghệ 57 Hình 3.8 Mô phỏng đường chạy dao. 58 Hình 3.9 Mô phỏng quá trình gia công 58 Hình 3.10 Post processing. 59 Hình 3.11 Chương trình NC. 59 Hình 3.12 Giao diện DNC 60 Hình 3.13 Sản phẩm gia công trước khi bù sai số 61 Hình 3.14 Đo mẫu gia công. 61 Hình 3.15 Phần mềm GEOPAK 62 Hình 3.16 Đo điểm 63 Hình 3.17 Kết quả đo 64 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 6 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.18, 3.19 Mẫu sản phẩm gia công sau khi bù sai số 70 Hình 3.20 Đồ thị so sánh kết quả thí nghiệm trước và sau khi được bù sai số 73 Hình 4.1 Bản vẽ chi tiết 75 Hình 4.2 Tạo mô hình CAD của sản phẩm trên Mastercam 75 Hình 4.3 Khai báo các thông số công nghệ 76 Hình 4.4 Khai báo kiểu đường chạy dao 76 Hình 4.5 Mô phỏng đường chạy dao khi phay hốc lõm 77 Hình 4.6 Mô phỏng quá trình phay hốc lõm 77 Hình 4.7 Mô phỏng chi tiết sau quá trình phay 78 Hình 4.8 Sản phẩm ứng dụng phương pháp bù 80 Hình 4.9 Kích thước thực tế của sản phẩm 80 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 7 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Kết quả đo trước khi bù sai số theo phương X 66 Bảng 3.2 Kết quả đo trước khi bù sai số theo phương Y 68 Bảng 3.3 Kết quả đo sau khi bù sai số theo phương X 71 Bảng 3.4 Kết quả đo sau khi bù sai số theo phương Y 72 Bảng 4.1 Kết quả đo sai số gia công chi tiết ứng dụng 80 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 8 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những kết quả có được trong Luận văn là do bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè. Ngoài phần tài liệu tham khảo đã được liệt kê, các số liệu và kết quả thực nghiệm là trung thực và chưa được công bố trong bất cứ công trình nào khác. Thái Nguyên, ngày 2 tháng 5 năm 2009 Người thực hiện Lê Thị Thu Thủy Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 9 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy 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 nói riêng, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đăng Hoè, tác giả đã thực hiện đề tài:“Nghiên cứu bù off-line sai s ố tổng hợp trên trung tâm gia công 3 trục 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 người viết 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 Kỹ thuật Công nghiệp đã tận tình hướng dẫn trong quá trình người viết thực hiện Luận văn này. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Trung tâm thực nghiệm và các đồng nghiệp thuộc Trung tâm đã giúp đỡ và tạo điều kiện về máy móc, thiết bị để tác giả có thể hoàn thành các thí nghiệm thực nghiệm trong điều kiện tốt nhất. Mặc dù đã rất cố gắng, song do trình độ, kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn Luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để Luận văn được hoàn thiện hơn và có ý nghĩa trong thực tiễn. Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 2 tháng 5 năm 2009. Người thực hiện Lê Thị Thu Thủy Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 10 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 11 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài 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 sản xuất và đặc biệt là độ chính xác gia công về hình dáng hình học. Vì vậy, công nghệ gia công trên các máy vạn năng khó đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao này và do đó sự cạnh tranh các sản phẩm của chúng trên thị trường bị hạn chế. Thực tế đó đòi hỏi phải phát triển và nghiên cứu đưa công nghệ mới vào sản xuất nhằm nâng cao độ chính xác hình dáng hình học, nâng cao chất lượng sản phẩm. Xuất phát từ thực tế trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã có trung tâm gia công VMC - 85S, máy đo toạ độ 3 chiều CMM. Để nâng cao hơn nữa hiệu quả sử dụng của các hệ thống thiết bị kỹ thuật này vào chương trình đào tạo đại học, sau đại học, nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ và khai thác ứng dụng vào quá trình sản xuất, gia công các sản phẩm có độ phức tạp và độ chính xác gia công cao, tác giả đề xuất hướng nghiên cứu sau đây: “Nghiên cứu bù off-line sai số tổng hợp trên trung tâm gia công 3 tr ục VMC – 85S” . 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2.1. Ý nghĩa khoa học Việc gia công các chi tiết hình dáng hình học phức tạp với độ chính xác cao thường được áp dụng nhiều trên các trung tâm gia công. Tuy nhiên quá trình gia công luôn tồn tại sai số chế tạo. Do đó, nâng cao độ chính xác gia công trên các trung tâm gia công là một trong những nhiệm vụ quan trọng của ngành cơ khí, nó luôn được quan tâm, lưu ý ở mọi lúc, mọi nơi. Mặt khác , trong thực tế sản xuất hiện nay thì vấn đề bù sai số trên các các trung tâm gia công vẫn là nội dung mới và khó khăn. Do đó, hướng nghiên cứu xây dựng chương trình bù sai số trên trung tâm gia công nhằm nâng cao độ chính xác gia công là một công việc cần thiết và mang ý nghĩa khoa học. 2.2. Ý nghĩa thực tiễn Đề tài mang tính ứng dụng cao, phục vụ trực tiếp cho chương trình đào tạo, chuyển giao công nghệ của nhà trường và đặc biệt là ứng dụng vào thực tế sản xuất, gia công các chi tiết với độ chính xác gia công cao. 3. Mục đích nghiên cứu Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 12 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Nghiên cứu và khai thác tính năng công nghệ của trung tâm gia công VMC – 85S; -Ứng dụng công nghệ đo CMM – Scanning để kiểm tra độ chính xác gia công; - Nâng cao độ chính xác kích thước của sản phẩm gia công; - Phục vụ cho chương trình đào tạo, nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ của nhà trường; - Ứng dụng vào thực tế sản xuất công nghiệp. 4. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm, nhưng chủ yếu là thực nghiệm . * Đối tượng nghiên cứu: Chọn một số mẫu sản phẩm nhất định để tiến hành gia công và đề ra phương pháp bù sai số. * Thiết bị thực nghiệm: + Máy đo toạ độ 3 chiều CMM - C544 - Tại trường ĐHKTCN; + Trung tâm gia công VMC - 85S - Tại trường ĐHKTCN; + Các phần mềm đo, xử lý dữ liệu, thiết kế CAD /CAM. 5. Nội dung nghiên cứu + Chương 1: Sai số gia công và các nguyên lý bù sai số gia công trên các máy CNC. + Chương 2: Quy trình bù sai số cho máy VMC-85S. + Chương 3: Xác định sai số và bù sai số tổng hợp. + Chương 4: Bù sai số khi phay biên dạng. + Chương 5: Kết luận. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 13 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Chương I: SAI SỐ GIA CÔNG VÀ CÁC NGUYÊN LÝ BÙ SAI SỐ GIA CÔNG TRÊN CÁC MÁY CNC 1.1. Độ chính xác gia công Kỹ thuật ngày nay đòi hỏi máy móc, thiết bị phải gọn, đẹp, làm việc chính xác, độ tin cậy cao. Muốn vậy từng chi tiết máy phải có kết cấu hợp lý, độ chính xác và độ bóng bề mặt phù hợp với yêu cầu làm việc, tính chất cơ lý của bề mặt. Độ chính xác của một chi tiết máy hay một cơ cấu máy là do người thiết kế quy định trên cơ sở yêu cầu làm việc của máy như độ chính xác, độ ổn định, độ bền lâu, năng suất làm việc, mức độ điều khiển, độ phức tạp, an toàn tuyệt đối khi làm việc.v.v..Tuy nhiên, người trực tiếp chế tạo sẽ là người quyết định cuối cùng độ chính xác đạt được của chi tiết. Độ chính xác gia công của một chi tiết máy là mức độ giống nhau về hình học, tính chất cơ lý bề mặt của chi tiết gia công so với chi tiết lý tưởng trên bản vẽ thiết kế. Nói chung, độ chính xác của chi tiết gia công là chỉ tiêu khó đạt nhất và tốn kém nhất trong quá trình thiết kế cũng như trong quá trình chế tạo. Trong thực tế không thể chế tạo được chi tiết tuyệt đối chính xác, nghĩa là hoàn toàn phù hợp về hình học, kích thước cũng như tính chất cơ lý với các giá trị lý tưởng. Vì vậy dùng giá trị sai lệch của nó để đánh giá độ chính xác gia công của chi tiết máy, giá trị sai lệch đó càng lớn thì độ chính xác gia công càng thấp. Độ chính xác gia công bao gồm các khái niệm sau: - Độ chính xác của một chi tiết; - Độ chính xác của cụm chi tiết. - Độ chính xác kích thước là độ chính xác về kích thước thẳng hoặc kích thước góc. Độ chính xác kích thước được đánh giá bằng sai số kích thước thật so với kích thước lý tưởng cần có và được thể hiện bằng dung sai của kích thước đó. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 14 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1.1: Phân loại độ chính xác gia công - Độ chính xác về vị trí tương quan giữa hai bề mặt thực chất là sự xoay đi một góc nào đó của bề mặt này so với bề mặt kia. Vì chi tiết là một vật rắn nên độ chính xác xoay của bề mặt này so với bề mặt kia được quan sát theo hai mặt phẳng toạ độ vuông góc nhau. Như vậy, độ chính xác vị trí tương quan được đánh giá theo sai số về góc yêu cầu giữa vị trí bề mặt này với bề mặt kia trong hai mặt phẳng toạ độ vuông góc với nhau. Độ chính xác vị trí tương quan thường được ghi thành một điều kiện kỹ thuật riêng trên bản vẽ thiết kế. - Độ chính xác hình dạng hình học của chi tiết máy là mức độ phù hợp của chúng với hình dáng hình học lý tưởng. Ví dụ như chi tiết hình trụ thì độ chính xác hình dạng hình học là độ côn, độ ôvan, độ đa cạnh .v.v.. - Độ sóng: Là chu kỳ không phẳng của bề mặt chi tiết được quan sát trong phạm vi nhất định (1 đến 100mm). - Sai lệch hình học tế vi: Còn được gọi là độ nhám bề mặt được biểu thị bằng một trong hai chỉ tiêu Ra và Rz. Đây là sai số của bề mặt thực quan sá t trong một miền xác định. - Tính chất lớp cơ lý lớp bề mặt của chi tiết gia công: Là một trong những chỉ tiêu quan trọng của độ chính xác gia công, nó ảnh hưởng lớn đến điều kiện làm việc của chi tiết máy nhất là các chi tiết chính xác và các chi tiết làm việc trong những điều kiện đặc biệt. Sai số kích thước Sai số vị trí tương quan Độ chính xác gia công Độ chính xác của chi tiết Độ chính xác của cụm chi tiết Sai lệch kích thước Sai lệch vị trí tương quan Sai số hình dạng hình học Độ sóng Độ nhám bề mặt Tính chất cơ lý lớp bề mặt Sai số tổng Sai số hệ thống Sai số ngẫu nhiên Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 15 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Khi xem xét độ chính xác gia công của một cụm chi tiết, ngoài những yếu tố cần xem xét cho một chi tiết cần phải kể đền những yếu tố khác nhằm đảm bảo sai số tổng hợp xuất hiện trên một chi tiết bất kì trong nhóm đều nhỏ hơn sai số cho phép. Khi gia công một loạt chi tiết trong cùng một điều kiện xác định mặc dù những nguyên nhân sinh ra từng sai số nói trên của mỗi chi tiết là giống nhau nhưng xuất hiện giá trị sai số tổng ở từng chi tiết lại khác nhau. Sở dĩ có hiện tượng như vậy là do tính chất khác nhau của các sai số thành phần. 1.2. Các nguồn gây sai số Có rất nhiều nguồn sai số tác động đến vị trí thực của dụng cụ cắt. Trong các nhân tố chính tác động đến độ chính xác vị trí là các sai số hình học của máy công cụ và nhiệt tác động lên các trục máy công cụ. Các nguồn sai số khác là độ phân giải và độ chính xác của hệ thống đường dịch chuyển, biến dạng đàn hồi của các chi tiết dẫn động, lực quán tính khi hãm, khi tăng tốc, ma sát, hệ thống điều khiển servo, lực cắt và rung động. Với máy nhiều trục, kết quả nhận được là tồn tại cả các sai số dọc trục và sai số độ nghiêng, độ lắc, sai số hướng tâm và sai số vị trí trong không gian làm việc của máy. Tải trọng làm việc tĩnh và khối lượng của chi tiết gia công sẽ gây biến dạng chi tiết gia công, kết quả là cũng tạo ra sai số vị trí trên máy công cụ. Nói chung, máy CNC có các nguồn gây ra sai số sau đây: - Sai số hình học của các chi tiết và kết cấu máy; - Sai số do giãn nở nhiệt; - Ma sát trong hệ thống dẫn động; - Sai số do lực cắt; - Hệ thống điều khiển servo; - Dao động ngẫu nhiên; - Sai số do sự hình thành đường chạy dao trong CAM và máy CNC; Ngoài ra còn có các nguồn sai số như: - Sai số do biến dạng đàn hồi; - Sai số chạy không; Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 16 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Sai số vị trí đồ gá; - Sai số do mòn dao… 1.2.1. Sai số hình học Sai số hình học được coi là sai số của máy tồn tại trong điều kiện nguội và sai số này không thay đổi theo thời gian (chúng có tính lặp lại ổn định). 75% sai số ban đầu của một máy công cụ mới xuất hiện do quá trình sản xuất và lắp ráp . Sai số hình học là sai số trục và sai số độ nghiêng, độ lắc và sai số hướng tâm. Đối với máy phay 3 trục, có 21 thành phần sai số. Mô hình sai số hình học được xác định bằng việc sử dụng mô hình vật cứng, lấy gần đúng góc nhỏ của sai số và phép biến đổi thuần nhất. Mô hình sai số hình học của K.G Ahn, Cho [9] được ứng dụng như sau: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 17 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1.2: Các sai số thành phần trên máy công cụ. Hình 1.3: Sai số độ không vuông góc giữa từng đôi trục. Trong đó: + x, y, z là toạ độ của điểm khảo sát trong hệ Oxyz; + δxx, δyy, δzz là các sai số vị trí dọc trục theo phương chuyển động; + δyx, δzx, δxy, δzy, δxz, δyz là các sai số dọc trục theo phương vuông góc với phương chuyển động X, Y và Z; + εxx, εyx, εzx, εxy, εyy, εzy, εxz, εyz, εzz là các sai số góc quay quanh các trục vuông góc với phương chuyển động X, Y và Z; + Sxy, Sxz, Syz là các sai số độ không vuông góc giữa từng đôi trục. Các loại sai số này xuất phát từ sai số chế tạo và lắp ráp các chi tiết của máy. Các sai số này bao gồm sai số chiều dài, sai số góc, sai số độ thẳng, sai số vuông góc, song song và sai số vị trí điểm không. Thỉnh thoảng sự va chạm cũng làm hỏng phôi và thay đổi các thành phần hình học và chi tiết dẫn động của máy. Các loại sai số này thay đổi chậm theo thời gian, tức là máy lặp lại sai số trong một khoảng thời gian nào đó. Trong đó sai số do lắp ráp tác động nhiều đến độ chính xác của máy. Tất cả các bộ phận trượt của máy có liên quan đến sai số quay quanh trục x, y và z. Mặc dù các sai số góc rất nhỏ, sự khuyếch đại sai số này tại đầu dụng cụ là đáng kể. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 18 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Sai số này không thể được đo một cách trực tiếp nhưng bằng tín hiệu liên hệ ngược chúng ta có thể tính được sai số này. Sự cố định các sai số này rất khó. Nhưng với phép tính toán học và sự đo lường của máy, chúng ta có thể điều khiển máy để hiệu chỉnh định vị đầu dụng cụ. 1.2.2. Sai số do vít me Cơ cấu chuyển động quay của động cơ servo được chuyển thành chuyển động tịnh tiến bằng vít me bi. Thông thường vít me đai ốc có ma sát lớn hơn so với vít me bi. Vít me bi có đường xoắn vít, đai ốc và một số viên bi lăn giữa vít và đai ốc. Khi vít me quay, các viên bi truyền chuyển động dọc trục tới gối đỡ. Nếu cần hệ thống độ cứng vững cao hay không có độ rơ, cần phải đặt lực trước vào hệ thống vít me theo phương pháp dự ứng lực. Sai số động học trong cơ cấu đo đường dịch chuyển xuất phát chủ yếu từ sai số bước vít me. Sai số này ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả đo vì bước của vít me bi liên quan trực tiếp tới chuyển động tuyến tính. Ngoài ra, sai số vị trí còn bị tác động bởi góc nghiêng của nắp ổ, sự lệch tâm của trục động cơ servo với các phần ghép nối. 1.2.3. Sai số do sống trượt Trong máy CNC, có hai loại sống dẫn hướng được sử dụng, sống dẫn hướng lăn và sống dẫn hướng trượt. Với sống dẫn hướng trượt, lực chuyển động ban đầu cao hơn để làm bàn máy chuyển động. Nếu sống dẫn hướng và các chi tiết dẫn động vít me bi không được đặt đối xứng. Với sống dẫn hướng trượt, ma sát trượt lớn và luôn luôn xuất hiện sai số do dính trượt. Sai số còn xuất hiện trong quá trình chế tạo sống dẫn hướng và sai số trong quá trình lắp ráp. Sống dẫn hướng lăn có ma sát nhỏ hơn loại trượt. Tuy nhiên sống dẫn hướng lăn có khả năng dập rung động kém hơn loại sống trượt. Sống dẫn hướng thủy tĩnh có khả năng giảm áp lực. Việc điều khiển nhiệt độ của chất lỏng có tính quan trọng; nếu không, tác động củ a nhiệt là đáng kể. Các nguồn sai số chính gây ra bởi sống dẫn hướng là: - Chế tạo không chính xác; Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 19 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Mòn sống dẫn hướng; - Biến dạng tĩnh do khối lượng và lực cắt; - Biến dạng nhiệt do sự chênh lệch nhiệt độ. 1.2.4. Sai số do ổ đỡ Các loại phản ứng khác nhau có thể dự đoán được phụ thuộc vào việc vít me bi có thể giãn ra dễ dàng hay không. Phần lớn máy CNC sử dụng 3 sơ đồ bố trí ổ bi khác nhau để đỡ trục vít me. Có các ổ cố định tại một đầu và vít me giãn ra dễ dàng theo sự thay đổi của nhiệt độ. Ổ cố định hai đầu trục vít me làm cho trục vít me bị uốn khi nhiệt độ tăng. Loại thứ ba có một đầu cố định và đầu kia được đặt tải từ trước. Loại ổ đỡ này làm việc giống như loại ổ đỡ cố định hai đầu ở phạm vi lực nhất định và ngoài khoảng này nó làm việc như loại một đầu cố định và một đầu trượt. Các nguồn sai số liên quan đến ổ đỡ do góc nghiêng của ở vành ổ, sự đồng tâm của trục động cơ servo với các phần lắp ghép. 1.2.5. Sai số do nhiệt Một máy công cụ thường hoạt động ở trạng thái không ổn định về nhiệt do nhiệt xuất hiện từ nhiều nguồn. Mọi thay đổi về sự phân bố nhiệt độ của máy công cụ gây ra biến dạng do nhiệt và tác động đến độ chính xác gia công. Các nguồn nhiệt do ma sát như ma sát trong thiết bị truyền động và hộp tốc độ, ma sát ở ổ đỡ và sống dẫn hướng, nhiệt xuất hiện do quá trình gia công như quá trình cắt. Các nguồn nhiệt bên ngoài bao gồm bức xạ nhiệt, ánh nắng mặt trời hay nhiệt độ môi trường. Các nguồn nhiệt chính trong máy công cụ xuất phát từ: - Ổ lăn; - Bánh răng và dầu thủy lực; - Thiết bị dẫn động và li hợp; - Bơm và động cơ; - Sống dẫn hướng và vít me bi; - Quá trình cắt và tạo phoi; - Nguồn nhiệt từ bên ngoài. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 20 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Các tác động của các nguồn nhiệt này ảnh hưởng đến sai lệch vị trí, độ thẳng và sai lệch góc. * Giảm sai số do nhiệt trong quá trình thiết kế Việc thiết kế cấu trúc để cải tiến chế độ nhiệt của máy công cụ thực hiện theo các hướng sau: - Giảm các nguồn sinh nhiệt và tác động của nhiệt đến máy: Gắn động cơ và hộp tốc độ bên ngoài máy; - Phân tán nhiệt do mát sát tại ổ đỡ và thiết bị dẫn động; - Xem xét khả năng biến dạng nhiệt giữa dụng cụ và phôi để giảm thiểu sai số này khi thiết kế máy. * Giảm sai số nhiệt trong quá trình sử dụng Sai số vị trí do sự giãn nở nhiệt của vít me bi là yếu tố đầu tiên cần phải làm giảm đi. Phần lớn lực ma sát trong hệ dẫn động được tạo thành bởi vít me bi. Kết quả này là do động học phức tạp của cơ cấu vít me bi.. Các loại khác trong chế độ nhiệt phụ thuộc khớp cầu có giãn nở tự do hay không. Để giảm sự ảnh hưởng của nhiệt độ có hai phương pháp bù đã được đề xuất [10]: Làm mát vít me bi và bù bằng phần mềm. Việc làm mát vít me bi có sự bất lợi liên quan tới vấn đề kín khít. Sự nghiên cứu đang được thực hiện để bù sự biến dạng nhiệt với sự hỗ trợ của các mô hình phân tích, các mạng nơron và các phương pháp thực nghiệm. Để bù sự giãn nở của khớp nối cầu, sự phân bố nhiệt của nó phải được biết và phụ thuộc vào sơ đồ cắt. Trực tiếp đo nhiệt của vít me quay rất khó. Tuy nhiên, sự giãn nở nhiệt của dụng cụ có thể được tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM). Bằng sự tính toán nhiệt phân bố trong vít me, chúng ta có thể bù được sai số bằng phần mềm. 1.2.6. Sai số do rung động tự do Tải tĩnh và khối lượng của chi tiết gia công gây nên biến dạng tạo ra sai số hình học của chi tiết trong quá trình gia công. Độ cứng vững của máy cắt kim loại không hợp lý sẽ gây ra sai số về hình dạng của chi tiết gia công. Đặc tính động không đồng đều sẽ dẫn đến hình thành các rung động, có thể dẫn đến làm xấu chất lượng bề mặt Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 21 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên gia công tinh; tăng độ mòn máy, gãy dụng cụ và phá huỷ cả chi tiết gia công và máy. Dưới điều kiện gia công kéo dài, có hai loại rung động xảy ra: - Rung động cưỡng bức: Rung động cưỡng bức do sự mất cân bằng khi vật thể quay. - Tự rung: Hệ thống rung động tại một hoặc nhiều tần số khi không có các lực bên ngoài. Khi tần số kích thích ở cùng tần số tự rung sẽ tạo ra hiện tượng cộng hưởng. 1.2.7. Sai số do tải tĩnh và động Các tải tĩnh của máy công cụ là kết quả của lực gia công và khối lượng của chi tiết gia công, khối lượng của bàn dao, các thiết bị và các thành phần máy. Tải trọng tĩnh và khối lượng của chi tiết gia công tạo ra sự biến dạng, gây ra các sai số hình học. Các lực dẫn đến sự biến dạng của bộ phận dẫn động gây ra sự dịch chuyển vị trí bàn dao. Chúng gồm các lực quán tính gây ra bởi gia tốc của cơ cấu trượt, lực gia công và ma sát trong trục chính . Các nhân tố động khác như mômen xoắn của động cơ, bộ khuếch đại của cơ cấu dẫn động.v.v.. cũng ảnh hưởng tới hệ thống điều khiển vị trí. 1.2.8. Sai số do hệ thống điều khiển truyền động servo Dữ liệu đầu vào được chuyển đổi bởi hệ thống điều khiển thành tín hiệu ra ở dạng điện áp xung (PPS). Dữ liệu này dùng để dẫn động bàn quay hoặc cơ cấu chấp hành khác tới vị trí đã được lập trình. Hệ thống dẫn động servo đóng vai trò quan trọng tới độ chính xác gia công. Động cơ servo và cơ cấu dẫn động trục vít me thường được ghép trực tiếp với nhau. Các cơ cấu dẫn động bằng đai răng cũng được sử dụng rộng rãi. Vị trí thực được đo bằng cơ cấu đo đường dịch chuyển và được truyền đi dưới dạng tín hiệu số. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 22 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1.4: Hệ thống phản hồi của máy công cụ Trong hình trên, đường chấm cách chỉ rằng một bộ mã hoá quay đã được sử dụng. Một hạn chế chính với cả hai hệ thống đo là sự định vị điểm đo và đầu dụng cụ có sự sai lệch về khoảng cách. Vì sai lệch về khoảng cách này, các sai số bước nhỏ đã được khuếch đại dựa trên độ lệch (ảnh hưởng Abbe). Sự khuếch đại sai số phụ thuộc vào vị trí kẹp chi tiết gia công. Cả bộ mã hoá quay và tuyến tính đều không thể dò được các ảnh hưởng của sai số Abbe (Sai số Abbe hay còn gọi là sai số sin mô tả mức độ phóng đại của sai số góc trên toàn bộ chiều dài. Ví dụ, nếu ta cố gắng đo một điểm ở cách xa 1mét ở góc 450 thì sai số góc trên 10 tương ứng với sai số trên toàn vị trí là 1.745 cm, tương đương với sai số phép đo độ dài là 1.745%). Có hai loại nội suy cơ bản là nội suy tuyến tính và nội suy liên tục. Các phép nội suy khác dựa trên hai loại nội suy này. Trong sự chuyển đổi dữ liệu gia công đầu vào, sai số phụ thưộc loại nội suy được sử dụng. Các nguồn sai số có thể là: - Các hằng số thời gian cao; - Sự biến thiên trong các bộ khuếch đại vận tốc của các vòng điều khiển vị trí riêng lẻ; - Sự biến thiên động lực của các cơ cấu dẫn động; - Tín hiệu phi tuyến; Với nhiều cơ cấu điều khiển hiện đại, như Sinumerik 840D và Heidenhain TNC 426/TNC 430 có điều khiển ăn tới có thể thực hiện khử sự không chính xác gây nên Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 23 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên bởi các sai số trên và các cấp chính xác cao có thể đạt được thậm chí với tốc độ gia công cao. 1.2.9. Sai số do sự hình thành đường chạy dao trong CAM và máy CNC Hình 1.5: Phần lồi/lõm – Các điểm CC và CL. Hệ thống CAD/CAM tạo ra một đường chạy dao trong hệ tọa độ gắn với phôi. Đường chạy dao được tạo ra với giả thiết rằng dụng cụ cắt thực hiện tất cả các dịch chuyển. Thuật toán chạy dao tìm ra các vị trí liên tục thích hợp của dụng cụ cắt vì vậy điểm chuẩn ( điểm CL- ISO 3592) (CL: Cutter Location point) trên dụng cụ cắt di chuyển trong từng mảng liên tục (đường gạch gạch trong hình 1.5). Từng đoạn đường chạy dao thẳng này được tính toán bởi module CAM giống như cách mà điểm chuẩn CC (Cutter Contact point) theo sau cũng là một đường chạy dao thẳng, nó gần đúng với bề mặt phôi trong một dung sai nào đó. Hình 1.5 chỉ ra 3 vị trí đường chạy dao kế tiếp Vi , Vi + 1 và Vi + 2 . Chỉ một mặt phẳng 2D được vẽ ra mà không ảnh hưởng đến tính tổng quát. Có thể thấy từ hình 1.5 rằng dụng cụ cắt sẽ cắt đi nhiều vật liệu hơn từ phôi ttrong vùng lồi. Dụng cụ cắt sẽ không lấy đi tất cả vật liệu trong vùng lõm. Đầu ra của module CAM là một lệnh được đặt bởi các vectơ: x1i , y1i , z1i , J1i , K1i . Những vectơ này là các tọa độ theo phương x, y, z của điểm CL (điểm chuẩn dụng cụ cắt) trên dụng cụ cắt các thành phần của vectơ dụng cụ cắt I, J, K. Tất cả các hệ thống CAM Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 24 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên hiện hành tính toán các điểm CL với giả thiết rằng sự di chuyển giữa hai điểm CL liên tiếp là thẳng. Sai số do sự hình thành đường chạy dao trong hệ thống CAD/CAM và bộ nội suy CNC là rất quan trọng trong quá trình gia công nhiều trục. 1.3. Nguyên lý bù sai số trên các máy CNC 1.3.1 Mô hình bù Ngày nay, nhiều phần mềm bù sai số đã được sử dụng cho các máy CMM (Barakat 2000, Kruth 1994, Busch 1985 và Zhang 1985). Ngoài việc bù sai số cho máy CMM bù sai số cho các máy công cụ cũng đang được nghiên cứu. Bù sai số cho các máy công cụ đã được trình bày bởi Chen 1993, Rahman 1997, 2000 và Suh 1999. Những nghiên cứu này dựa trên mô hình ma trận để nâng cao độ chính xác chi tiết gia công và được thực hiện bằng Post Processor hoặc bằng cách điều khiển thủ công. Nhiều máy công cụ có cơ cấu hỗ trợ bù sai số, nghĩa là bảng sai số được cập nhật từ cơ cấu điều khiển và bộ điều khiển này có thể bù các sai số kể trên. Nhiều cơ cấu điều khiển hiện đại đã được xây dựng với đặc trưng đó, như TNC 530 (Heidenhain 2002). TNC đã lợi dụng gia tốc rung giới hạn để tối ưu sự điều khiển tool -path nhằm ngăn chặn sự dao động cơ tại các góc và các vị trí tiệm cận. Siemens 840D có thể thực hiện được bù sai số nhiều hơn tại bộ điều khiển mức với một bộ điều khiển tốc độ ăn tới. Độ chính xác cao hơn có thể đạt được với các tốc độ gia công cao cùng với sự bù nhiệt cho các trục riêng lẻ. Những nghiên cứu này mới chỉ chú trọng đến các sai số hình học ít biến đổi. Tuy nhiên, do mài mòn, sai số hình học sẽ thay đổi nhanh theo thời gian. Sự hiệu chỉnh các máy công cụ với một chu kì dài cho thấy rằng chu kì hiệu chỉnh một năm là thích hợp (Jun 1997). Từ đó về sau máy nên được điều chỉnh để thực hiện tính toán đến các dữ liệu sai số mới. Do sai số trong các máy công cụ khác loại rất khác nhau, vấn đề là làm thế nào để bù các sai số một cách linh hoạt bằng các thuật toán hoặc kỹ thuật lập trình. Các sai số này có thể được bù bằng bốn cách khác nhau: Thay đổi tham số điều khiển, nhúng chương trình bù sai, sử dụng Post processor và điều chỉnh chương trình NC (Hình 1.6). Sự hiệu chỉnh các sai số sẽ được thực hiện dựa trên sự thiết lập mối quan hệ toán học với các nguồn sai số và các phương pháp đo khác nhau. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 25 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1.6: Hệ thống bù sai số của máy công cụ. 1.3.1.1 Thêm modul phần mềm Trong phương pháp này, chúng ta có thể thêm vào phần mềm có sẵn một modul khác để xử lý thông tin sai số hiện tại của các máy công cụ. Modul này có thể giữ các kết quả đo của máy công cụ và có thể cập nhật các tín hiêu vị trí dựa trên sự mã hoá liên hệ ngược và gửi thông tin tới hệ điều khiển. Thuật toán trong hình 1.7 có thể được sử dụng để triển khai một modul SW riêng để xét kết quả đo, tối ưu hoá và bù sai số chuyển động trong thời gian thực. 1.3.1.2 Biến đổi các thông số điều khiển Nhiều bộ điều khiển cho phép cập nhật các thông số điều khiển và máy CNC có thể đọc thông tin trước khi thực hiện các chương trình NC. Có nhiều phần mềm hữu ích có thể thực hiện việc cập nhật tới các bộ điều khiển CNC. Ví dụ như một bảng bù sai số có thể được cập nhật vào bộ điều khiển CNC dựa trên sự đo bằng giao thoa kế laser sau đó tính toán một bảng bù sai số mới, xuất ra chương trình NC và gửi data bởi modul SW tới bộ điều khiển. Begin Đo Bù sai số Bù sai số bằng lập trình trong bộ điều khiển Bù sai số bằng chương trình NC Nhúng chương trình bù sai số Sử dụng Post Processor Thay đổi tham số điều khiển Điều chỉnh chương trình Cắt thử Kiểm tra End 1 2 3 4 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 26 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Một vài bộ điều khiển như Siemens 840D cho phép bù nhiệt. Sai số độ lõm cũng có thể được bù bởi các bộ điều khiển khác của Siemens. Một bảng sai số có thể được cập nhật vào bộ điều khiển và sai số có thể được bù trực tiếp (Sinumerik 2002). 1.3.1.3 Biến đổi Post processor (PP) Việc chuẩn bị dữ liệu tới cơ cấu dẫn động máy CNC từ dữ liệu CL data là chức năng của bộ Post processor. Trong giai đoạn hình thành chương trình NC chúng ta có thể gắn thông tin về sai số hình học, chúng có thể được cấy các thông tin sai số trong khi thiết lập chương trình NC (Takeuchi 1992). Hình 1.7: Các thành phần của Post Processor 1.3.1.4 Biến đổi chương trình NC Khi chúng ta không thể tác động vào bất kỳ quá trình post processor nào để tạo mã NC, chúng ta có thể sử dụng cách biến đổi chương trình NC. Chúng có thể biến đổi chương trình NC gốc để tạo nên một chương trình NC mới. Nó sẽ cho hiệu quả cao hơn trong một số trường hợp. Sự biến đổi bằng post procesor và sự biến đổi mã NC có nguyên lý như nhau nhưng các bước thực hiện khác nhau. Khối xử lý chính Hình thành toolpath Vector trục dao Kiểm tra va chạm Kiểm tra chạm dao Thông tin về chế độ cắt Thông tin về đụng cụ Thông tin của máy Thông tin sai số Post processor NC - data CL - data Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 27 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1.8: Các thành phần của bộ biến đổi chương trình NC. 1.3.2 Bù sai số với các bộ điều khiển Các máy công cụ NC đã được trang bị một bộ điều khiển để điều khiển chuyển động của tất cả các trục dựa trên chương trình NC. Một trong các chức năng của bộ điều khiển là truyền lệnh điều khiển tới nguồn dẫn động dưới dạng xung vị trí và tốc độ. Đối với mỗi trục, có một hệ thống dẫn động. Đối với máy nhiều trục, các trục chuyển động trong mỗi toạ độ được điều khiển bằng một bộ điều khiển riêng. Bộ điều khiển nhận giá trị đo lường từ hệ thống đo và tín hiệu sai số được tạo ra dựa trên giá trị thiết kế của bộ điều chỉnh. Thuật toán điều khiển được thực hiện trong phần mềm gắn trong bộ điều khiển. Hầu hết các bộ điều khiển cho phép một số thông số biến đổi được bởi người sử dụng và một số thông số không biến đổi được bởi người sử dụng (Hệ thống đóng). Hiện nay, công nghệ này đang phát triển theo hướng kỹ thuật điều khiển hệ thống mở (Reuven 2000). Máy CNC cấu trúc mở (hệ thống mở) cho phép cập nhật phần mềm điều khiển của máy. 1.3.2.1 Thêm modul phần mềm mới Trong phần này chúng ta mô tả khả năng của phần mềm được gắn vào hoặc sự thêm thành phần SW vào bộ điều khiển (Nhánh 1 hình 1.6). Đầu tiên, bộ đọc chương trình NC và bộ xử lý hình học xác định khoảng cách dịch chuyển và vận tốc, gia tốc cho phép. Hầu hết phần cứng các máy công cụ được mua từ các nhà cung cấp khác nhau. Trong khi các chương trình điều khiển được viết bởi người sử dụng. Các máy công cụ ngày nay phát triển theo hướng cấu trúc mở, nó sẽ có thể cài đặt phần mềm thêm vào trong bộ điều khiển. Chương trình NC Xử lý chương trình NC (NCPP) (Phân tích/hiệu chỉnh Chương trình NC mới Thông tin máy Thông tin sai số Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 28 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hầu hết các máy công cụ sử dụng phần mềm điều khiển như nhau tại mọi thời điểm. Theo thời gian, hệ thống dẫn động máy sẽ bị mòn (thay đổi sai số tổng hợp) phần mềm điều khiển không nhận biết được sự mòn. Do đó, yêu cầu cập nhật modul mới hoặc cập nhật các thông số mới là cần thiết. 1.3.2.2 Cài đặt bộ điều khiển phần cứng độc lập Hệ thống điều khiển các máy công cụ gồm bộ chuyển đổi tín hiệu, bộ xử lý hình học, PLC, đo lường, hệ thống dẫn động servo.v.v.. Tất cả các thành phần này cùng nhau điều khiển máy theo tool-path đã biết. Khi một chương trình NC được thực hiện, nó gửi lệnh điều khiển vị trí tới hệ thống dẫn động servo. Một bộ điều khiển bù sai số có thể khắc phục hạn chế của sự biến đổi các tham số như được mô tả trong bộ xử lý chương trình NC. Bảng I/O độc lập có thể được cài đặt trong PC để chuyển tín hiệu liên hệ ngược từ máy khi chương trình NC đang được thực hiện. Dựa trên vị trí hiện tại, chương trình con có thể biến đổi giá trị toạ độ máy trước khi đưa tới các hệ thống dẫn động servo. Một ưu điểm của hệ thống này là chúng ta có thể điều khiển vị trí với độ phân giải bé nhất của hệ thống servo. Với sự biến đổi mã NC, rất khó để nội suy đường tròn để xác định lại đường tròn mới với sai số nhỏ hơn. Hạn chế chính của phương pháp này là chúng ta phải cài đặt chương trình con I/O vào bộ điều khiển. 1.4. Giới thiệu một vài nghiên cứu bù sai số ở trong nước và trên thế giới 1.4.1. Các công trình ở trong nước Vấn đề bù sai số trên các máy CNC đã được đề cập đến trong tài liệu [11], trong đề tài này các tác giả đã đưa ra một giải pháp để nâng cao độ chính xác của máy phay CNC bằng bộ điều khiển. Theo tác giả, tiêu chí quan trọng nhất để đánh giá chất lượng máy là sai số vị trí. Khi gia công, bộ điều khiển sẽ điều khiển các trục x, y, z sao cho dụng cụ đạt được toạ độ theo yêu cầu - toạ độ này được xác định thông qua encorder gắn ngay sau động cơ. Có nhiều nguyên nhân gây sai số vị trí như khe hở của vitme bi, độ không song song của sống dẫn hướng, sự dãn nở nhiệt, sự lệch của trục gá động cơ so với mặt phẳng dẫn hướng và nhiều yếu tố khác. Việc khử nguyên nhân gây sai số là một biện pháp hoàn chỉnh nhưng tốn kém, mặt khác trong một vài trường hợp không thể thực hiện được do các thiết bị gia công có độ chính xác chế tạo không cao và nhiều nguyên nhân khác ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Chính vì vậy, mộ t giải pháp tổng hợp đã được đưa ra là nghiên cứu sai số tổng hợp và bù sai số thành phần bằng phần mềm của bộ điều khiển Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 29 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iTNC530 kết hợp với việc sử dụng thước laser HP5519A kèm hệ thống gương phản xạ để xác định vị trí chính xác của trục bàn máy khi di chuyển. Sai số chính là giá trị đo được từ đầu thu laser và giá trị trên bộ điều khiển. Sau khi thu được các giá trị đi và về trên 3 trục x, y, z, căn cứ vào kết quả đó phần mềm tính giá trị bù cho các trục x, y, z tại các điểm nội suy. Sau khi bù, sai số đều đạt yêu cầu và cao hơn khả năng thông thường. Để đánh giá kết quả sau khi bù sai số bằng phần mềm, đề tài đã tiến hành gia công thử nghiệm và đo kiểm tra 02 thông số: sai số vị trí của các lỗ tâm, sai số nội suy khi gia công vòng tròn với vật liệu là t hép 40X, dụng cụ là dao phay ngón, tốc độ trục chính 3500v/ph, không dùng dung dịch trơn nguội và đã kiểm nghiệm được kết quả. Phương pháp này có ưu điểm là không quan tâm đến nguyên nhân gây sai số, việc bù được dựa trên sai số tổng hợp trên từng đoạn nhỏ của toàn bộ chiều dài chuyển động của bàn máy. Nó có khả năng khử được một phần các ảnh hưởng do sai số chế tạo và lắp ráp. Do vậy, nó cho phép giảm giá thành gia công chi tiết do không đòi hỏi máy có độ chính xác cao. Tuy nhiên, trong miền gia công có vài điểm có độ chính xác còn thấp (sai số còn >0.01mm). Mặt khác, tác giả cũng chưa đưa ra được bản đồ sai số trên toàn miền làm việc 3D của từng máy CNC để đánh giá được chất lượng và giải pháp khắc phục sai số nhằm nâng cao được độ chính xác khi gia công trên máy CNC. 1.4.2. Các công trình bù sai số tổng hợp của các tác giả nước ngoài Ramesh và các tác giả khác trong [1] đã xem xét lại tình trạng hiện thời của việc nghiên cứu bù sai số cho các máy công cụ. Nguồn gốc của các sai số và phương pháp để loại trừ các sai số được xem xét. Việc nghiên cứu tập trung vào việc đo và bù sai số đã dùng trong quá khứ mà không mô hình hóa. Điều này được khẳng định bởi Van Luttervelt và Peng [2], sự kết hợp của việc sử dụng mô hình tổng quát và sử dụng dữ liệu đo được một cách tích hợp được đề xuất cho nghiên cứu trong tương lai. Soons và các tác giả khác [3] trình bày một mô hình sai số tổng quát của máy nhiều trục. Mô hình được trình bày dựa trên cơ sở các động học thẳng của chuỗi động học dụng cụ cắt và phôi. Với mỗi liên kết, các sai số thẳng và góc được giới thiệu là một sự biến đổi bổ sung. Mô hình tổng quát này được bổ sung bởi một kiểu mô hình phụ thuộc vào các sai số tĩnh trong vị trí tương đối của hệ quy chiếu trong mô hình tổng quát. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 30 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Cho và các tác giả khác [4] quan tâm đến một phương pháp là độ chính xác chu trình kín. Sự phụ thuộc của độ chính xác vào sự chuyển động tương đối giữa dụng cụ cắt và đường chạy dao được quan tâm đến đối với trường hợp một bề mặt Bézier song lập phương và máy 3 trục. Srivastava và các tác giả khác [5] sử dụng một phương pháp dựa trên cơ sở nghiên cứu trực tiếp về những biến đổi shap và joint. Những chuyển động tịnh tiến và quay được mô hình bởi các ma trận phụ thuộc vào thời gian. Nó đưa ra sai số khối tổng như là một hàm của tất cả các sai số. Điều này được minh họa bằng một máy RRTTT (2 trục quay RR và 3 trục thẳng TTT). Chiến lược bù sai số dựa trên cơ sở tính toán sai số cho mỗi vị trí dụng cụ và hiệu chỉnh lệnh CNC cũng là một cách bù sai số. Patel và Ehman [6] trình bày một mô hình sai số dựa trên cơ sở của phép lấy vi phân các phương trình động học thẳng của Stewart Platform và đưa ra sự phân tích độ nhạy mà có thể được sử dụng cho sự phân phối dung sai trong gia công. Phần mềm để hiển thị các sai số dọc theo đường chạy dao được biểu hiện. 1.5. Kết luận chương 1 Các máy phay CNC chính xác cao được sử dụng nhiều trong sản xuất vì sự đòi hỏi về các thành phần chính xác và tính chắc chắn về chất lượng ngày càng tăng. Nhân tố quan trọng nhất của các thành phần chính xác là độ chính xác của các máy công cụ. Có rất nhiều nguồn gây ra sai số vị trí. Trong đó có sai số hệ thống là các sai số có thể bù thông qua việc tính toán các tham số, thuật toán, ma trận…như: sai số hình học, sai số do lực cắt…Và sai số ngẫu nhiên là các sai số xuất hiện một cách ngẫu nhiên, thay đổi trong suốt quá trình gia công và không thể tính toán để bù được các sai số đó., như: sai số do giãn nở nhiệt, sai số do biến dạng đàn hồi… Một giải pháp đem lại hiệu quả cao trong việc đảm bảo độ chính xác gia công đó là tiến hành bù sai số tổng hợp. Do cùng tồn tại sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên nên việc bù sai số được tác giả tiến hành bằng thực nghiệm. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 31 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Chương II: QUY TRÌNH BÙ SAI SỐ CHO MÁY VMC - 85S 2.1. Hệ thống thiết bị thí nghiệm Với phương pháp bù offline sai số trên trung tâm gia công bằng phần mềm MasterCAM, tác giả thực hiện theo sơ đồ sau đây nhằm giải quyết bài toán sai lệch kích thước của chi tiết gia công: Hình 2.1: Sơ đồ quá trình bù sai số. Theo đó, hệ thống công nghệ sử dụng trong đề tài gồm: 2.1.1. Trung tâm gia công VMC-85S Trung tâm gia công VMC-85S do hãng Maximart của Đài Loan sản xuất năm 2003 với hệ điều khiển Fanuc OMD, máy có khả năng tích hợp CAD/CAM với bộ mã ISO code hoặc Fanuc code qua cổng RS 232. Xuất dữ liệu Đo biên dạng trên máy CMM Bù sai số Thiết kế trên MasterCAM Gia công trên máy VMC-85S Biên dạng thực Tính toán sai số Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 32 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Thông số kỹ thuật cơ bản của máy Thông số Đơn vị Kích thước Kích thước bàn làm việc mm 515 x 1050 Hành trình theo trục X mm 850 Hành trình theo trục Y mm 560 Hành trình theo trục Z mm 520 Đường kính trục chính mm φ 65 Tốc độ cắt (chạy dao) mm/ phút 1 ÷ 5000 Tốc độ dịch chuyển nhanh theo X, Y mm/ phút 12000 Tốc độ dịch chuyển nhanh theo Z mm/ phút 10000 Công suất động cơ chính kw 3,7 ÷ 5,5 Động cơ servo X, Y, Z kw 0,5 ÷ 3,5 Trọng lượng kg 4200 Tốc độ quay trục chính Vòng / phút 60 ÷ 8000 Ổ dao loại 16 dao BT 40 Kích thước tổng thể mm 3500 x 3020 x 2520 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 33 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 2.2: Trung tâm gia công 3 trục VMC-85S 2.1.2. Máy đo tọa độ 3 chiều CMM – C544 2.1.2.1. Cấu hình cơ bản của máy Máy đo tọa độ CMM là tên gọi chung của các thiết bị vạn năng có thể thực hiện việc đo các thông số hình học theo phương pháp tọa độ. Thông số đầu đo được tính từ các tọa độ điểm đo so với gốc tọa độ của máy. Các loại máy này còn được gọi là máy quét hình vì chúng còn được dùng để quét hình dáng của vật thể. Có 2 loại máy đo tọa độ thông dụng là máy đo bằng tay (đầu đo được dẫn động bằng tay) và máy đo CNC (đầu đo được điều khiển tự động bằng chương trình số). Các máy đo tọa độ CMM hoạt động theo nguyên lý dịch chuyển một đầu đo (thường là theo cả 3 phương X, Y, Z) để xác định tọa độ các điểm trên bề mặt của vật thể. Bàn đo được làm bằng đá granit, đầu đo được gắn trên giá lắp trên thân trượt theo phương Z. Khi đầu đo được điều chỉnh đến một điểm đo nào đó thì đầu đọc sẽ cho ta biết 3 tọa độ X, Y, Z tương ứng với độ chính xác cao, có thể lên đến 0,1 µm. Máy CMM thường được thiết kế với 4 phần chính: - Thân máy - Đầu dò - Hệ thống điều khiển hoặc máy tính - Phần mềm đo. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 34 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 2.3: Máy CMM C544 Khi quét bằng phương pháp này thì đầu dò của máy tiếp x usc với bề mặt cần đo, mỗi vị trí đo có tọa độ (x, y, z) và tập hợp các điểm đo sẽ cho một đám mây điểm hoặc dữ liệu biên dạng đường, mặt hay của cả chi tiết. Với hệ thống đầu đo của máy CMM, người ta có thể sử dụng loại đầu dò tiếp xúc hay đo điểm rời rạc, hệ thống đầu đo laser, hoặc camera. Máy đo 3 tọa độ có phạm vi sử dụng lớn. Nó có thể đo kích thước chi tiết, đo profile, đo góc, đo độ sâu… Nó cũng có khả năng đo các thông số phối hợp trên một chi tiết như độ song song, độ vuông góc, độ phẳng…Đặc biệt máy có thể cho phép đo các chi tiết có biên dạng phức tạp, các bề mặt không gian, ví dụ như bề mặt khuôn mẫu, cánh turbin, mũi xe ôtô… 2.1.2.2. Tính năng kỹ thuật cơ bản Kiểu máy Beyond Crystal C544 Khoảng đo Trục X 505 mm Trục Y 405 mm Trục Z 405 mm Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 35 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Độ chính xác ở nhiệt độ 200C ± 10C theo tiêu chuẩn MPEE = (1.7+4L/100) µm Chuẩn chiều dài Thước kính mã hóa Độ phân giải 0.0001 mm (0.1 µm) Phương pháp dẫn hướng Sử dụng đệm khí trên các trục dẫn Tốc độ điều khiển cực đại khi chạy tự động 520 mm/s Tốc độ điều khiển cực đại khi chạy Joystick 80 mm/s Tốc độ đo cực đại 8 mm/s Gia tốc đo lớn nhất 2.3 m/s2 Các yêu cầu liên quan đến vật đo Chiều cao lớn nhất 545 mm Khối lượng lớn nhất Kích thước bàn đặt phôi Kích thước 638 x 860 mm Vật liệu Đá Granite có độ phẳng nhỏ hơn 0.0009 mm Kích thước máy Chiều dài 1160 mm Chiều rộng 1122 mm Chiều cao 1185 mm Khối lượng máy 515 kg Năng lượng cung cấp Khí nén 0.4 PMa Lưu lượng TB: 50 lít/phút Điện áp Một pha 220 V/50Hz Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 36 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Đầu quét tín hiệu tương tự SP600 M (Analogue Scanning Probe), hãng Renishaw – Anh sản xuất. - Phần mềm Geopak – Win (do hãng Mitutoyo viết, sử dụng cho máy đo tọa độ không gian 3D) tích hợp trên máy tính cài WinXP. Máy CMM 544 sử dụng đầu đo TP20. Phần mềm MCOSMOS24: - Chúng ta có thể thi ết lập các lệnh đo đơn như: Đo điểm, đo đường thẳng, đo đường tròn,… - Ngoài ra chúng ta có thể thiết lập lệnh chạy tự động cho máy (CNC) tiến hành đo biên dạng tự động (2D cũng như 3D) - Phần mềm MCOSMOS 24 cho phép xuất các dữ liệu do máy đo xử lí chuyển sang các định dạng CAD. PART MANAGER - Quản lý chương trình : Part Process Bar - Thanh công cụ xử lý chương trình : Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 37 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - New part : Mở một file chương trình mới. - Change part name : Thay đổi tên chương trình. - Copy part : Sao chép chương trình. - Mark part : Đánh dấu chương trình. - Delete part : Xóa một hoặc nhiều chương trình. - Sort part list : Sắp xếp chương trình theo thứ tự. - Second part list : Mở cửa sổ thứ hai. - Change part directory : Thay đổi thư mục chứa chương trình. - Back up : Sao chép dữ liệu sang ổ đĩa khác. - Notepad : Ghi chú dưới dạng Notepad. - Picture and sound : Hình ảnh và âm thanh minh hoạ. Program start-up bar - Thanh công cụ khởi động chương trình : - Part Program Editor : Sửa chữa nội dung một chương trình có sẵn. - CMM Single and Learn Mode : Đo các lệnh đo đơn và lập trình. - CMM Repeat Mode : Chạy tự động chương trình đã lập. CMM Single and Learn Mode - Các lệnh đo đơn và lập trình: * Quản lý dữ liệu và hiệu chuẩn đầu đo : Quản lý dữ liệu đầu đo - PROBE DATA MANAGEMENT : - New : Thiết lập một đầu đo mới. - Edit : Sửa dữ liệu của một đầu đo. - Copy : Sao chép toàn bộ dữ liệu của một đầu đo. - Delete : Xóa một hoặc nhiều đầu đo. - Store : Lưu trữ dữ liệu đầu đo. - Calibrate : Hiệu chuẩn đầu đo. - Probe from Archive : Mở tệp dữ liệu đầu đo đã lưu trữ. - Archive Probe data : Lưu trữ dữ liệu đầu đo. - Select all : Đánh dấu toàn bộ các đầu đo. - Print : In toàn bộ dữ liệu đầu đo. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 38 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Define Probe with T-Botton : Định nghĩa đầu đo từ phím T (Của phần đ iều khiển). Hiệu chuẩn đầu đo - CALIBRATE : - Dùng lệnh đo quả cầu (Sphere) đo quả cầu chuẩn (Master Ball - MB). - Vào Setting / System / Volumn Compensation : + Probe Offset : X = 0 Y = 0 Z = -180 + Distance Machine table / Master Ball : Khoảng cách từ bàn máy đến tâm MB. + Position of MB : Nhập giá trị Z của kết quả đo quả cầu chuẩn vừa đo vào vị trí Z. - Vào Probe / Probe data Managerment : + Thiết lập các đo với các góc theo yêu cầu qua T-Botton. + ấn vào Calibrate - Hiệu chuẩn : Nhập đường kính chuẩn của Master Ball. Manual Calibration : Hiệu chuẩn bằng tay. Automatic Calibration : Hiệu chuẩn tự động. Các lệnh đo đơn : - Câu lệnh : Vào Element / Point. Chọn biểu tượng Alt + L + P. Đo điểm - POINT : - Type of construction - Kiểu loại xây dựng : + Measure : Thực hiện đo bằng tay. + Connection element : Xây dựng qua nối kết các đối tượng. + Memory recall : Gọi lại đối tượng cũ (có trong bộ nhớ). + Theoretical element : Xây dựng điểm ảo. + Symmetry element : Xây dựng điểm trung bình giữa các điểm cho trước. + Intersection element : Xây dựng điểm giao cắt. + Min, Max of contour : Xây dựng điểm Min, Max trong một biên dạng. - Selecting formula - Lựa chọn cách thức : + Point : Kết quả đo không bù đường kính đầu đo (Lấy theo KQ vị trí chạm). + Compensated point : KQ đo đã được bù đường kính đầu đo. (Lựa chọn). Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 39 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên + Side point : Hiển thị KQ theo hướng đầu do di chuyển và chạm. (Đã bù ĐK đầu đo). - Measure Automatic - Chọn cách đo tự động. - Tolerance : Dung sai. - Automatic element repetition : Tự động lặp lại lệnh đo. - Graphic and Voice : Hình ảnh và âm thanh. * Đo tự động đối tượng - Measure Automatic : + Kích vào biểu tượng Position of Machine. + KÍCH VÀO BIỂU TƯỢNG IMAGE POINT. + Kích vào biểu tượng Position of Machine. + Sửa giá trị X, Y, Z để xác định chiều chuyển động của đầu đo. + OK. - Câu lệnh : Vào Element / Line. Chọn biểu tượng Alt + L + L. Đo đường thẳng - LINE : - Type of construction - Kiểu loại xây dựng : - Mặt phẳng chiếu. - Tương tự như lệnh đo điểm. - Measure Automatic - Đo tự động : + Length : Chiều dài đường thẳng cần đo. + Kích vào biểu tượng Position of Machine. + Angle : Chọn góc theo hướng di chuy ển của đầu đo. (Theo chiều mũi tên vàng). + Driving plane : Mặt phẳng làm việc. + Probing : Chọn hướng đo của đầu đo (Theo chiều mũi tên da cam). + OK. - Dữ liệu hiển thị : + (X,Y,Z) tọa độ của điểm giao của đường thẳng từ gốc tọa độ hạ vuông góc tới đường thẳng vừa đo. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 40 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên + Các góc lần lượt là góc giữa đường thẳng vừa đo với các trục tương ứng (X,Y,Z). + Độ dài của đoạn thẳng vuông góc hạ từ gốc hệ trục tọa độ tới đường thẳng vừa đo. + d : Độ thẳng của đường thẳng vừa đo. + n : Số điểm đo. - Câu lệnh : Vào Element / Circle. Chọn biểu tượng Alt + L + C. Đo đường tròn - CIRCLE : Đo đường tròn trong : Đường tròn trong kín : - Type of construction - Kiểu loại xây dựng : - Mặt phẳng chiếu. - Tương tự như lệnh đo đường. - Measure Automatic - Đo tự động : + Type of element : Chọn biểu tượng Inner Circle. + Diameter : Nhập giá trị đường kính cần đo trừ đi 2 mm. + Kích vào biểu tượng Position of Machine. + Start/End Angle : 0 / 0 + Driving plane : Mặt phẳng làm việc. + Driving option : (Theo mũi tên mầu ghi). Circular : Đầu đo di chuyển theo đường tròn hoặc gấp khúc. Couter Clockwise : Ngược chiều kim đồng hồ. Clockwise : Cùng chiều kim đồng hồ. + Slot width : Chiều rộng rãnh slot (Nếu có). + Pitch of thread : Bước ren (Nếu có). + OK. - Dữ liệu hiển thị : + (X,Y,Z) tọa độ điểm tâm của đường tròn vừa đo. + Các góc lần lượt là góc giữa đường thẳng vuông góc và đi qua tâm đường tròn với các trục tương ứng (X,Y,Z). Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 41 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên + ( : Đường kính đường tròn vừa đo. + d : Độ tròn của đường tròn vừa đo. + n : Số điểm đo. Đo đường tròn trong hở : - Tương tự như đo đường tròn trong kín nhưng khác cách chọn góc đo : + Start angle - Góc bắt đầu : + End angle - Góc kết thúc : Tùy thuộc vào vị trí hở của đường tròn để nhập giá trị góc cho phù hợp. Đo đường tròn ngoài : (Cho cả hai trường hợp kín và hở). - Tương tự như đo đường tròn trong. - Trong phần Measure Automatic chọn : + Type of element : Chọn biểu tượng Outer Circle. + Di chuyển đầu đo ra ngoài, xuống dưới đường tròn cần đo. + Nhập giá trị Z tại vị trí đó vào Z trong Position of Machine. + Start / End angle : Nhập giá trị góc của vị trí đầu đo đang đứng. + OK. - Lệnh này chỉ sử dụng đo bằng tay. - Đo mặt phẳng nghiêng. - Đo đường tròn. Đo đường tròn trên mặt phẳng nghiêng - Element Inclined Circle : - Câu lệnh : Vào Element / Plane. Chọn biểu tượng Alt + L + A. Đo mặt phẳng - PLANE : - Tương tự như lệnh đo đường thẳng. - Đo tự động - Measure Automatic : Các lựa chọn tương tự như đo đường thẳng và đường tròn. - Câu lệnh : Vào Element / Cone. Chọn biểu tượng Đo hình nón - CONE : Alt + L + O. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 42 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Đo hình cầu - SPHERE : - Câu lệnh : Vào Element / Sphere. Chọn biểu tượng Alt + L + S. - Câu lệnh : Vào Element / Cylinder. Chọn biểu tượng Alt + L + Y. Đo hình trụ - CYLINDER : - Câu lệnh : Vào Element / Distance. Chọn biểu tượng Alt + L + D. Tính khoảng cách giữa hai đối tượng - DISTANCE : - Câu lệnh : Vào Element / Angle. Chọn biểu tượng Alt + L + G. Tính góc giữa hai đối tượng - ANGLE : - Khai báo dung sai từ ngay trong mỗi lệnh đo đơn. Dung sai - TOLERANCE : - Hoặc khai báo dung sai cho đối tượng vừa đo (Last Element) : + Câu lệnh : Tolerance / Tolerance Comparison Element / Last Element Chọn biểu tượng Alt + T + T + L - Hoặc khai báo dung sai cho một đối tượng bất kỳ : + Câu lệnh : Tolerance / Tolerance Comparison Element / Element Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 43 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Chọn biểu tượng Alt + T + T + E - Sai số hình dáng hình học : Chọn theo các biểu tượng (ở thanh công cụ phía dưới) - Câu lệnh : Vào Calculate / Formula Calculation ... Chọn biểu tượng Alt + C + F. Hệ trục tọa độ - Co ordinate System : Hàm - FUNCTION : - Sử dụng trong trường hợp đo đối tượng đo số lượng nhiều và lặp lại. - Sử dụng kết quả đo của đối tượng đo trước làm (liên quan) các phép đo hoặc chuyển đổi cho các lệnh đo sau đó. - Đối tượng được gán hàm sẽ lấy kết quả đo thực tế của từng phôi bất kỳ. Như vậy sẽ đảm bảo được kết quả đúng cho mỗi phôi bất kỳ đó. Thiết lập hệ trục theo Macro của máy - ALIGN CO-ORDINATE SYSTEM : - Câu lệnh : Vào Co-or. Sys. / Aline Co-ordinate System. Alt + C + I. - Pattern Alignment : định nghĩa hệ tọa độ theo biểu tượng cho trước. (Theo hình tương ứng). - Machine Co-ordinate : Lấy theo hệ tọa độ của máy. - Load Co-ordinate System : Gọi hệ tọa độ đã thiết lập trước (nếu có). + Câu lệnh : Vào Co-or. Sys. / Aline Plane Chọn biểu tượng Alt + C + A. - Đo đường thẳng bằng lệnh đo đường thẳng. Thiết lập hệ trục tọa độ bằng tay : Hệ trục tọa độ có trục X (Y, Z) // trục cần đo : (Align Axis to Parallel to Axis ...) - Đo mặt phẳng bằng lệnh đo mặt phẳng. - Định nghĩa mặt phẳng vừa đo là mặt phẳng chuẩn : Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 44 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Định nghĩa đường thẳng vừa đo là trục X (Y, Z) : + Câu lệnh : Vào Co-or. Sys. / Aline Axis Parallel Axis... Chọn biểu tượng Alt + C + P. - Đo đường thẳng bằng lệnh đo đường thẳng. - Tìm điểm giao bằng lệnh đo điểm (Lựa chọn Intersection Point). - Định nghĩa điểm vừa tìm là gốc tọa độ : + Câu lệnh : Vào Co-or. Sys. / Create Origin. Chọn biểu tượng Alt + C + C. Hệ trục tọa độ có trục X (Y, Z) qua gốc tọa độ và một đối tượng bất kỳ : (Align Axis Through Point ...) - Đo mặt phẳng bằng lệnh đo mặt phẳng. - Định nghĩa mặt phẳng vừa đo là mặt phẳng chuẩn. (Tương tự như phần trên). - Đo đối tượng thứ nhất (Điểm, Đường tròn, ... ). - Định nghĩa đối tượng vừa đo là gốc tọa độ (Tương tự như phần trên). - Đo đối tượng thứ hai (Điểm, Đường tròn, ... ). - Định nghĩa trục X (Y, Z) qua (từ) gốc tọa độ tới đối tượng thứ hai : + Câu lệnh : Vào Co-or. Sys. / Aline Axis Through Point ... Chọn biểu tượng Alt + C + T. + Chọn đối tượng thứ hai. + Chọn trục X (Y, Z) cần định nghĩa. + Offset Alignment : Bù thêm đối tượng thứ hai (theo trục đã định nghĩa) một giá trị. Hệ trục tọa độ sao cho đối tượng thứ hai có tọa độ (X, Y) trong hệ trục tọa độ đó : (Align Axis by Point With Offset ...) - Đo mặt phẳng bằng lệnh đo mặt phẳng. - Định nghĩa mặt phẳng vừa đo là mặt phẳng chuẩn. (Tương tự như phần trên). - Đo đối tượng thứ nhất (Điểm, Đường tròn, ... ). - Định nghĩa đối tượng vừa đo là gốc tọa độ (Tương tự như phần trên). - Đo đối tượng thứ hai (Điểm, Đường tròn, ... ). Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 45 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Định nghĩa đối tượng vừa đo có tọa độ (X,Y) trong hệ trục tọa độ cần định nghĩa : + Câu lệnh : Vào Co-or. Sys. / Aline Axis by Point With Offset ... + Chọn đối tượng đo thứ hai (Điểm, Đường tròn, ... ) + Nhập giá trị theo yêu cầu (hoặc từ bản vẽ thiết kế) cho đối tượng thứ hai đó. - Câu lệnh : Vào Co-or. Sys. / Move and Rotate Co-ord. System .... Chọn biểu tượng Alt + C + M. - Di chuyển - Shift : Nhập tọa độ điểm đến cho hệ tọa độ mới. - Xoay - Rotate : Chọn trục Z (X, Y) làm chuẩn và nhập giá trị góc cần xoay. Di chuyển và xoay một hệ trục tọa độ : - Câu lệnh : Vào Co-or. Sys. / Store Co-ord. System .... Chọn biểu tượng Alt + C + S. + Kích vào biểu tượng Table Co-ord. System to Archive. + Đặt tên cho hệ trục tọa độ. (thứ 1, 2, ... n). Gọi lại một hệ trục tọa độ : Lưu trữ và gọi lại một hệ trục tọa độ đã lưu : Lưu trữ một hệ trục tọa độ : - Lưu hệ trục tọa độ vừa xây dựng vào bộ nhớ. - Câu lệnh : Vào Co-or. Sys. / Load Co-ord. System .... Chọn biểu tượng Alt + C + L. Dạng hiển thị dữ liệu : - Khi muốn lưu trữ nội dung, dung sai, kết quả đo dưới dạng file Notepad (hoặc Wordpad) : - Câu lệnh : Vào Output / File Format Specification ... Alt + O + F. + Output file : Tên File (cần lưu trữ) và đường dẫn. Có thể kích vào biểu tượng + Output : Kích vào các dạng tùy chọn cần lưu dữ liệu. - Sau khi đo xong (Hoặc muốn kết thúc việc lưu dữ liệu) - Khai báo lệnh kết thúc : Hiển thị dưới dạng File Notepad (hoặc Wordpad) : + Câu lệnh : Vào Output / File Format End ... Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 46 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Alt + O + E. - Chú ý : Khi lệnh được thực hiện, các nội dung sau lệnh này mới được lưu trữ. ( Hoặc lệnh : Machine/ Move Machine (Alt + M + M). In kết quả : - Câu lệnh : Vào Output / Print Format Specification ... Alt + O + P. + Headline : Dòng kí tự lặp lại trên đầu các trang in. + Logo flie : Chèn logo vào trang in. + Output : Kích vào các dạng tùy chọn cần in dữ liệu. + Bottom line : Dòng kí tự lặp lại dưới các trang in. - Chú ý : Khi lệnh được thực hiện, các nội dung sau lệnh này mới được in. Lập Trình - PROGRAMING : - Lập trình trên máy CMM là thống nhất các lệnh đơn thành một chuỗi lệnh khép kín có mở đầu, các lệnh tạm dừng và kết thúc chương trình. Và các chuyển động chạy không trong chương trình sẽ được đổi dưới dạng ngôn ngữ lập trình. - Chương trình lập trình giúp cho việc đo các sản phẩm giống nhau và với số lượng lớn. * Kết cấu một chương trình : - Thiết lập hệ trục tọa độ cho vật đo. - Bắt đầu chương trình : + Câu lệnh : Vào Machine / CNC Parameters and CNC on ... + Khai báo : Movement speed : Tốc độ chạy không của máy. Measurement speed : Tốc độ đo. Safety distance : Khoảng cách an toàn khi đo. - Chương trình chính : + Đo các kích thước theo yêu cầu bản vẽ bằng các lệnh đo cơ bản. + Vì giữa các lệnh đo là các chuyển động chạy không của máy, ta phải chuyển sang dạng ngôn ngữ lập trình (lệnh này bắt buộc phải có trong phần lập trình) bằng lệnh : ( ấn phím GOTO trên Joystick cho mỗi lệnh chạy không. ( Hoặc từ biểu tượng (và nhập tọa độ nếu xác định). Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 47 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Kết thúc chương trình : + Câu lệnh : Vào Machine/ CNC on/off . Sửa chương trình - PART PROGRAM EDITOR : - Chọn file chương trình cần sửa chữa. - Câu lệnh : CMM / Part Program Editor Alt + C + P Chọn biểu tượng - Dựa vào các lệnh đo cơ bản và các biểu tượng để sửa chương trình cho phù hợp (Chèn, xóa hoặc thay đổi tọa độ của một vị trí nào đó). Chạy tự động chương trình - CMM REPEAT MODE : - Chọn file chương trình. - Câu lệnh : CMM / Repeat Mode Alt + C + R Chọn biểu tượng 2.1.3. Phần mềm thiết kế CAD/CAM CAD/CAM là hệ thống thiết kế và gia công với sự trợ giúp của máy tính (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing – Trợ giúp thiết kế bằng máy tính/ Trợ giúp chế tạo b ằng máy tính), là một nhánh nghiên cứu của đồ hoạ máy tính, được phát triển rất nhanh trong vài chục năm gần đây. Nội dung chủ yếu là dùng máy tính để trợ giúp việc thiết kế và thực hiện các quy trình chế tạo các bộ phận máy móc cơ khí, ô tô, nhà cửa, cầu cống, các thiết bị điện tử, các mạch tích hợp … 2.1.3.1. Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính CAD Trong vùng thiết kế, CAD bảo đảm phác hoạ và tính toán các phương án kết cấu tối ưu và đồng bộ hoá một kết cấu trong một cụm máy hay một cụm máy trong tổng thể máy móc. Trong vùng dự tính chương trình thực hiện và chuẩn bị triển khai, CAD bảo đảm vẽ ra các bản vẽ, tính toán mô hình hoá, tối ưu hoá, lập trình điều khiển theo chương trình số, thiết lập danh mục chi tiết, lập kế hoạch công tác, chư ơng trình gia công, lắp ráp … 2.1.3.2. Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính CAM Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 48 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trong sản xuất, CAM điều hành hoạt động của các rôbôt công nghiệp, điều hành tổng hợp toàn bộ quá trình, điều khiển dòng lưu thông vật chất trong hệ thống tự động linh hoạt, kể cả các hệ thống nối ghép và vận chuyển cũng như tự động lắp ráp, đo lường, kiểm tra và tổng hợp toàn bộ số liệu của cả quá trình sản xuất. CAD/CAM là một khái niệm hệ thống, biểu tượng cho khuynh hướng ứng dụng triệt để kỹ thuật vi tính, vi xử lý để tổ chức dòng lưu thông thông tin tự động trong suốt giai đoạn phác thảo đến thiết kế kết cấu, qua giai đoạn lập kế hoạch, chuẩn bị sản xuất đến giai đoạn chế tạo, lắp ráp và bao gói sản phẩm. Xu thế hiện nay các nhà kỹ thuật phát triển chủ yếu là hệ thống CAD/CAM tích hợp. Những phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng phổ biến hiện nay như: MasterCam, Edgecam, Vercut, Topmold, Cimatron, CATIA/AutoNC, Hypercam, Topsolid, Solidcam, Delcam, Surfcam, Pro/Engineer…Mỗi phần mềm đều có những ưu điểm riêng, tùy theo mức độ và mục đích ứng dụng, điều kiện máy gia công thực tế mà ta ứng dụng phần mềm thích hợp. Trong giới hạn của đề tài tác giả sử dụng phần mềm Mastercam để nghiên cứu, tính toán và thực hiện bù sai số. 2.2. Phần mềm Mastercam Những năm gần đây việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm công nghiệp ngày càng phổ biến ở Việt Nam. Cùng với sự phát triển công nghệ thông tin, hệ thống CAD/CAM tích hợp được phát triển nhanh chóng. Nó đã tạo nên sự liên thông từ quá trình thiết kế cho đến chế tạo trong lĩnh vực cơ khí. Việc lập trình gia công tự động dùng hệ thống CAD/CAM NC được thực hiện qua 3 bước chính : 1- CAD : Vẽ lại chi tiết cần gia công trên một phần mềm CAD. Nhiệm vụ chính là tạo dạng hình học của chi tiết tinh (đã gia công hoàn chỉnh), có t hể cả hình dạng phôi. 2- CAM : Bước này yêu cầu hai dữ liệu đầu vào, cơ sở hình học chi tiết và dữ liệu công nghệ để sinh đường dụng cụ. Đầu ra là một file NCI chứa tất cả các giá trị tọa độ đường cắt, thông tin gia công, lượng chạy dao, tốc độ trục chính, lệnh điều khiển, làm nguội v.v… 3- Postprocessor : Postprocessor chuyển những file NCI sang dạng mã NC mà bộ điều khiển có thể đọc. Các bộ điều khiển này có thể khác nhau do khác mẫu Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 49 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên chuẩn,do đó ta cần tạo ra một “dedicate Postprocessor” phù hợp với mỗi sự kết hợp bộ điều khiển và máy. Trước khi chuyển các file NCI sang dạng NC, cần phải biết hệ điều khiển nào được dùng trên máy gia công. Đối với những chi tiết phức tạp như có các mặt 3D, các đường cong phi tuyến thì việc lập trình bằng tay là hết sức phức tạp, tốn nhiều công sức mà không hiệu quả. Để tận dụng hết khả năng của máy điều khiển số, yêu cầu người thiết kế phải sử dụng được những phần mềm lập trình tự động. Việc hiểu rõ và sử dụng thành thạo các phần mềm này là hết sức cần thiết đối với kỹ sư chế tạo máy. Mastercam là phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và trên thế giới, đồng thời nó cũng được sử dụng rất phổ biến ở Việt Nam. Mastercam có khả năng thiết kế công nghệ cho các máy CNC năm trục, máy tiện CNC bốn trục, máy cắt dây bốn trục, máy khoan CNC ba trục… Cơ bản về phần mềm Mastercam : Trong môi trường Mastercam có 4 module chính : Mastercam Design : thiết kế chung Mastercam Lathe : gia công tiện Mastercam Wire : gia công cắt dây Mastercam Mill : gia công phay Theo yêu cầu của đề tài là cần tiến hành thực nghiệm trên trung tâm phay VMC- 85S nên trong phần này tác giả sẽ trình bày module phay. 2.2.1. Giao diện Giao diện có 3 phần chính : * Thanh công cụ cung cấp các biểu tượng truy cập nhanh tới các lệnh. * Menu chính : Analyze : Phân tích đối tượng, hiển thị tọa độ và thông tin về đối tượng được chọn: điểm, đường thẳng, đường tròn, mặt , solid… Create : Tạo các đối tượng hình học cho bản vẽ. File : Quản lý file. Modify : Sửa chữa các đối tượng hình học. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 50 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Xform : Tạo các đối tượng mới trên cơ sở các đối tượng đã có : Mirror, Rotate, Scale … Delete : Xóa các đối tượng hoặc nhóm đối tượng từ màn hình và dữ liệu hệ thống. Screen : Các tiện ích hỗ trợ hiển thị trên màn hình. Solid : Vẽ khối đặc. Backup : Trở về menu trước. Main menu: Trở về menu chính. * Menu thứ cấp : Z : Hiển thị và thay đổi chiều sâu mặt phẳng làm việc hiện tại. Color : Màu hiển thị đối tượng vẽ. Level : Quản lý các lớp làm việc. Attributes : Đặt thuộc tính cho đường, điểm, chiều dày, màu sắc. Group : Quản lý đối tượng theo nhóm. Mask : Đánh dấu đối tượng, nhóm hoặc lớp. Tplane : Mặt phẳng dụng cụ. Cplane : Mặt phẳng để vẽ đối tượng. Gview : Mặt phẳng quan sát đối tượng. 2.2.2. Các dạng gia công cơ bản trên module phay Quá trình phay trên các máy phay CNC và trung tâm gia công sử dụng 6 dạng gia công chính : - Phay mặt (Face). - Phay theo Contour (Contour). - Phay hốc (Pocket). - Phay rãnh (Slot). - Gia công lỗ (Hole). - Gia công mặt 3D (Surface). 2.2.3. Quá trình phay Các bước cơ bản để tạo một chương trình phay : Bước 1 : Vẽ chi tiết gia công (Drawing). Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 51 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Chi tiết gia công được vẽ 2D hoặc 3D tuỳ thuộc vào yêu cầu gia công. Bước này có thể được thực hiện trên Mastercam hoặc một phần mềm CAD khác, như SolidWorks, Inventor, Auto CAD…sao cho Mastercam có thể đọc được. Bước 2 : Định nghĩa phôi (Job setup). Mastercam cần biết được kích thước cụ thể. Truy cập tới form định nghĩa phôi theo đường dẫn : Main menu → Tooolpaths → Job setup. Có thể nhập trực tiếp kích thước phôi, hoặc kích vào chọn hai điểm giới hạn trên màn hình vẽ. Chọn vật liệu phôi, chọn Post Processor, kích OK hoàn thành bước 2. Bảng thoại chọn phôi. Bước 3 - Đường dụng cụ 2D (tại một thời điểm tối da có 2 trục nội suy). : Chọn đường dụng cụ. Đây là bước quan trọng nhất, phần trọng tâm của Mastercam. Mastercam phân các đường dụn g cụ ra làm 3 loại chính, bao gồm đường 2D, 3D và đa trục. - Đường dụng cụ 3D (tại một thời điểm tối da có 3 trục nội suy). - Đường dụng cụ cho gia công đa trục (có thể nội suy 4, 5 trục hoặc nhiều hơn trong quá trình cắt). Chọn dao và các thông số công nghệ. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 52 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hộp thoại : Chọn dao. Hiệu chỉnh dao. Bước 4 2.3. Kết luận chương 2 : Xuất chương trình (Post Processor). Từ form Operation Manager kích Post để điều khiển việc xuất ra file NC, NCI. Nếu nối trực tiếp với máy gia công, ta có thể đưa dữ liệu thẳng xuống cổng máy. Quá trình lập trình gia công tự động đến đây kết thúc. Quá trình bù off-line sai số tổng hợp trên trung tâm gia công VMC -85S được tiến hành trên các máy móc, trang thiết bị và phần mềm hiện đại và có ngay tại trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp. Do đó, tác giả có thể dễ dàng thực hiện các thí nghiệm để đưa ra kết luận chính xác nhất. - Quá trình gia công thực nghiệm được tiến hành trên trung tâm gia công 3 trục VMC-85S. Đây là máy đang có tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp. - Quá trình đo sai số được tiến hành trên máy đo toạ độ 3 chiều CMM với chuyển vị êm, nhẹ nhàng và cho độ chính xác rất cao. - Quá trình bù sai được thực hiện bằng phầm mềm Mastercam vers ion 9.0 với ưu điểm nổi bật hơn so với các phần mềm khác, đó là file NC được viết dưới dạng Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 53 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên một file text. Điều đó giúp người thực hiện thay đổi lệnh mã G một cách đơn giản, không cần yêu cầu hiểu biết và trình độ cao về lập trình. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 54 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Chương III: XÁC ĐỊNH SAI SỐ VÀ BÙ SAI SỐ TỔNG HỢP 3.1. Xác định sai số tổng hợp 3.1.1. Thực nghiệm gia công trên máy VMC-85S 3.1.1.1. Biên dạng và kích thước gia công Để xác định sai số trong mặt phẳng OXY theo hai phương X và Y, tác giả tiến hành phay rãnh theo từng đoạn nhằm xác định sai số trên từng khoảng độ dài theo tọa độ (như hình vẽ dưới): Theo phương X: 10 , 20, 30, 40 (mm) Theo phương Y: 10 , 20, 30, 40 (mm). Hình 3.1: Đường chạy dao gia công rãnh. Để xác định được sai số gia công phân bố theo quy luật chuẩn cần tiến hành làm nhiều thí nghiệm, từ đó đưa ra được chương trình bù sai số hợp lý. Hai mươi thí nghiệm được tiến hành với: - Dao phay thép gió HSS-Co Φ6, - Vật liệu phôi: Thép CT3, - Chế độ cắt hợp lý theo kinh nghiệm: +) Tốc độ quay của trục chính : 1000 vòng/phút ± 0.01 ± 0.01 ± 0.015 ± 0.015 ± 0.0 15 ± 0 .01 ± 0.0 1 ± 0.0 15 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 55 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên +) Lượng tiến dao : 55 mm/ phút +) Tốc độ đâm dao xuống: 35 mm/ phút +) Tốc độ thoát dao: 600 mm/ phút +) Chiều sâu cắt: 2 mm Hình 3.2: Biên dạng gia công rãnh. 3.1.1.2. Lập trình nguyên công * Thiết kế biên dạng gia công trên phần mềm MasterCam Các rãnh có kích thước theo yêu cầu được vẽ trên MasterCam như hình dưới: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 56 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.3: Thiết kế biên dạng rãnh trên MasterCam. * Khai báo phôi gia công - Vào Jop setup để khai báo phôi; - Click Post processor để chọn hệ điều hành phù hợp với hệ điều hành của máy gia công là Fanuc hoặc chọn theo mã chuẩn ISO; - Nhập kích thước để tạo phôi gia công hoặc click Bounding box để khai báo phôi; - Expand: Nhập các khoảng cách thừa của phôi so với chi tiết. Hình 3.4: Khai báo phôi, vật liệu phôi, hệ điều khiển. * Khai báo dụng cụ cắt và các thông số công nghệ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 57 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.5: Khai báo dao và chế độ cắt. Trong đó: Dao phay ngón φ6. Tốc độ vòng quay trục chính Tốc độ ăn dao theo phương X, Y mm/phút. Tốc độ ăn dao theo phương Z mm/phút. Tốc độ rút dao lên theo phương Z mm/phút. * Khai báo lượng dư gia công Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 58 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.6: Các thông số về biên dạng. Chiều sâu cắt. Các thao tác trên được lưu trong hội thoại Operations Manager: Hình 3.7: Cửa sổ hiển thị quá trình công nghệ. Sau khi đã thiết lập các thông số công nghệ ta tiến hành mô phỏng quá trình phay trên máy tính nhằm phát hiện và sửa chữa các sai sót về mặt công nghệ. Với các lựa chọn sau: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 59 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Lựa chọn tất cả các file. Xác nhận lại các thuộc tính sửa chữa. Mô phỏng dạng 2D. Mô phỏng dạng 3D. Xuất dữ liệu file NC code. Mô phỏng với tốc độ cao. Hình 3.8: Mô phỏng đường chạy dao. Hình 3.9: Mô phỏng quá trình gia công. * Sau khi đã kiểm tra và hiệu chỉnh đạt yêu cầu ta thực hiện lệnh post xuất chương trình NC. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 60 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.10: Post processing. Hình 3.11: Chương trình NC. File NC nguyên thuỷ: % O8668 N1G21 N2G0G17G40G49G80G90 N4G0G90X0.Y0.S1000M3 N5G43H1Z50.M8 N6Z4. N7G1Z-1.5F35. N8Y-10.F55. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 61 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên N9X10. N10Y-20. N11X20. N12Y-30. N13X30. N14Y-40. N15X40. N16Y-50. N17X50. N18G0Z150. N19M5 N20G91X0.Y0. N22M30 % 3.1.1.3. Truyền chương trình sang máy CNC Với máy VMC-85S có hệ điều khiển là Fanuc OMD chương trình được truyền qua cổng RS232 bằng phần mềm DNC Server, phần mềm có giao diện như hình dưới: Hình 3.12: Giao diện DNC. 3.1.1.4. Điều chỉnh máy Khi đã truyền và nhận chương trình từ máy tính, để có thể gia công được cần hiệu chỉnh và thiết lập các tham số của máy gia công CNC. * Thiết lập gốc toạ độ phôi Gốc toạ độ của chương trình thiết kế trên máy tính và gốc của phôi khi khai báo phải thống nhất. Để khai báo chính xác cần lập trình cho dao chạy không và điều khiển bằng tay để di chuyển dao chạm phôi, sử dụng hàm G54 trong chức năng này. 3.1.1.5. Gia công cắt gọt Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 62 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Sau khi đã gá đặt, thiết lập gốc toạ độ, quá trình gia công c ắt gọt được tiến hành. Hình 3.13: Sản phẩm gia công trước khi bù sai số. 3.1.2. Đo sai số gia công trên máy CMM- C544 3.1.2.1. Gá đặt chi tiết Chi tiết cần đo được đặt cố định trên bàn máy. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 63 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.14: Đo mẫu gia công. 3.1.2.2. Khởi động và kiểm tra hệ thống - Bật máy nén khí, máy sấy khí. - Bật van khí nén, kiểm tra mức khí ở mức 0,4 Mpa. - Khởi động máy tính, khởi động chương trình MCOSMOS24. - Nhấn phím START trên joystick. Hình 3.15: Phần mềm GEOPAK. - Đặt tên cho chương trình đo trong phần chương trình part manager. - Nhấn vào nút CMM learn mode. 3.1.2.3.Chọn đầu đo Lắp đầu đo 1 mm và nối cán đầu đo sao cho có đủ chiều sâu đo hết được biên dạng và bề mặt sản phẩm. 3.1.2.4. Hiệu chuẩn đầu đo Độ chính xác phụ thuộc khá nhiều vào nhiệt độ phòng và độ chính xác của đầu đo, do vậy trước khi đo ta phải hiệu chuẩn lại đầu đo. Sử dụng quả cầu hiệu chuẩn MasterBall được lắp trên bàn máy để hiêuh chuẩn, ta phải đo quả cầu MB này trên 6 điểm bất kỳ. Sau khi đo quả cầu có đường kính 19,9956 mm. Khi khởi động CT GEOPAK, sẽ xuất hiện hộp thoại Start up Wizard Click vào nút Exit and Calibrate Click vào nut Calibrate. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 64 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tiến hành dịch chuyển đầu đo bằng joystick (Một thiết bị để dịch chuyển máy bằng tay). Khi tiến hành đo MB ta nhấn vào nút MEAS trên joystick và chạ m vào 6 điểm bất kỳ trên MB. Sau khi đo 6 điểm trên MB, máy sẽ báo kết quả được hiệu chuẩn của đầu đo. 3.1.2.5. Xác lập hệ toạ độ của chương trình đo - Tiến hành đo một mặt phẳng để chọn mặt phẳng đó làm mặt phẳng chuẩn Oxy. - Xác định một điểm để chọn làm gốc toạ độ. Điểm này là giao của hai đường thẳng được xác định trên rãnh gia công. 3.1.2.6. Tiến hành đo và kết quả Sau khi hoàn tất các bước chuẩn bị, quá trình đo được tiến hành trên từng đoạn thẳng thông qua một điểm nhằm xác định các độ dài theo các phương X và Y. Hình 3.16: Đo điểm. Kết quả đo được hiện trong bảng như hình dưới: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 65 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.17: Kết quả đo. 3.1.2.7. Xác định kích thước thực của chi tiết và sai số tổng hợp Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 66 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 67 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 68 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 69 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 70 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.2. Bù sai số tổng hợp trên phần mềm CAD/CAM 3.2.1. Cơ sở lý thuyết Sau khi xác định được sai số tổng hợp, để nâng cao độ chính xác gia công cần tiến hành bù sai. Quá trình bù được tác giả thực hiện trên phần mềm Mastercam 9.0 tích hợp với máy CNC. Quá trình bù sai số được thực hiện bằng việc thay đổi lệnh tại dòng lệnh mã G được quản lý trong Post Processor: Vị trí điều chỉnh (x, y) = Vị trí danh nghĩa (x, y) - Vị trí sai lệch (x, y). Post Processor là một component được gắn chung với phần mềm CAM. Post Pro có nhiệm vụ chuyển từ dữ liệu của CAM thành mã NC (G, M…). Post pro gồm ba bộ phận là Generator, .cfg file và .ini file. Nếu không can thiệp gì thì CAM sẽ lấy dữ liệu ở trên file cfg để sinh code. Khi người sử dụng muốn can thiệp vào việc sinh code thì cần can thiệp vào file .ini. Yêu cầu này đòi hỏi người sử dụng muốn thay đổi đuợc lệnh mã G thì cần hiểu biết về việc lập trình với mã ini, nếu phức tạp hơn thì phải sử dụng Visual basic. Tuy nhiên, như đã trình bày, phần mềm Mastercam có ưu điểm nổi bật đó là chương trình NC được viết dưới dạng file Text. Điều đó giúp cho người sử dụng có thể thay đổi lệnh mã G một cách dễ dàng mà không cần có hiểu biết sâu về lập trình. Công việc thay đổi code trên Mastercam được tiến hành qua các bước sau: - Từ menu chính, vào →File → Edit . - Chọn file NC cần hiệu chỉnh. - Hiệu chỉnh tại dòng lệnh mã G trên file NC yêu cầu. 3.2.2. Bù sai số Năm thí nghiệm được thực hiện với dụng cụ cắt, vật liệu phôi, chế độ cắt và dung dịch trơn nguội như trên. Trong đó, file NC sau khi đã được hiệu chỉnh lệnh mã G như sau: File NC gốc File NC đã được hiệu chỉnh Ghi chú % O8668 N1G21 N2G0G17G40G49G80G90 N4G0G90X0.Y0.S1000M3 N5G43H1Z50.M8 N6Z4. % O8668 N1G21 N2G0G17G40G49G80G90 N4G0G90X0.Y0.S1000M3 N5G43H1Z50.M8 N6Z4. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 71 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên N7G1Z-1.5F35. N8Y-10.F55. N9X10. N10Y-20. N11X20. N12Y-30. N13X30. N14Y-40. N15X40. N16Y-50. N17X50. N18G0Z150. N19M5 N20G91X0.Y0. N22M30 % N7G1Z-1.5F35. N8Y-9.919.F55. N9X10.105. N10Y-19.965. N11X20.041. N12Y-30.123. N13X29.959. N14Y-40.135. N15X39.938. N16Y-50. N17X50. N18G0Z150. N19M5 N20G91X0.Y0. N22M30 % ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.035 ∆X = - 0.041 ∆Y = - 0.123 ∆X = 0.041 ∆Y = - 0.135 ∆X = 0.062 Hình 3.18 và 3.19: Mẫu sản phẩm gia công sau khi bù sai số. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 72 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 73 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 74 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Hình a) Hình b) Hình 3.20: Đồ thị so sánh kết quả thí nghiệm trước và sau khi được bù sai số. Hình a): Sai số theo phương X. Hình b): Sai số theo phươngY. Sau khi bù Y (mm) Kích thước danh nghĩa 40 30 20 10 81 - 135 - 3 0 1 35 - 123 Trước khi được bù Sai số (µm) - 12 Kích thước danh nghĩa X (mm) Sai số (µm) 40 30 20 10 -105 - 41 - 5 - 1 0 4 41 62 Trước khi được bù Sau khi bù 8 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 75 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy 3.3. Kết luận chương 3 Nhiều thí nghiệm trước và sau khi bù sai số đã được tác giả tiến hành trên trung tâm gia công VMC-85S với: - Dao phay thép gió HSS-Co Φ6, - Vật liệu phôi: Thép CT3, - Chế độ cắt : +) Tốc độ quay của trục chính : 1000 vòng/phút +) Lượng tiến dao : 55 mm/ phút +) Tốc độ đâm dao xuống: 35 mm/ phút +) Tốc độ rút dao: 600 mm/ phút +) Chiều sâu cắt: 2 mm. Và nhờ việc thực hiện các phép đo trên máy đo toạ độ CMM chính xác cao đã cho kết quả về các kích thước trước và sau khi bù offline như sau: * Theo phương X: Ở khoảng 10 mm: sai số giảm từ - 105 µm xuống còn - 5 µm. 20mm - 41 µm → - 1 µm. 30mm 41 µm → 8 µm. 40mm 62 µm → 4 µm. * Theo phương Y: Ở khoảng 10 mm: sai số giảm từ 81 µm xuống còn 1 µm. 20mm 35 µm → 0 µm. 30mm - 123 µm → - 3 µm. 40mm - 135 µm → - 12 µm. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 76 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Chương IV: BÙ SAI SỐ KHI PHAY BIÊN DẠNG 4.1. Chi tiết gia công Để kiểm chứng phương pháp bù sai số đã đề xuất và để kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa thực tiễn, tác giả ứng dụng kết quả nghiên cứu để gia công chi tiết như sau: Hình 4.1: Bản vẽ chi tiết. 4.2. Tạo mô hình CAD và thiết lập các thông số công nghệ trên Mastercam - Tạo bản CAD trên Mastercam: Hình 4.2: Tạo mô hình CAD của sản phẩm trên Mastercam. 30 14 30 ± 0.015 ± 0. 01 5 ± 0. 01 ± 0.01 R4 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 77 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy - Khai báo các thông số công nghệ: Các thông số công nghệ được khai báo tương tự như khi gia công thực nghiệm trong quá trinh tìm ra và bù sai số. Hình 4.3: Khai báo các thông số công nghệ Vì sản phẩm ứng dụng là dạng phay hốc nên cần thêm khai báo kiểu đường chạy dao: Hình 4.4: Khai báo kiểu đường chạy dao. - Mô phỏng đường chạy dao tạo sản phẩm: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 78 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Hình 4.5: Mô phỏng đường chạy dao khi phay hốc lõm. - Mô phỏng quá trình phay trên Mastercam: Hình 4.6: Mô phỏng quá trình phay hốc lõm. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 79 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Hình 4.7: Mô phỏng chi tiết sau quá trình phay . 4.3. Bù sai số Chương trình gia công đã được điều chỉnh tại dòng lệnh mã G: File NC gốc File NC đã được hiệu chỉnh Ghi chú % O0000 N1G21 N2G0G17G40G49G80G90 N4G0G90X-12.Y0.S1000M3 N5G43H1Z50.M8 N6Z4. N7G1Z-2.F35. N8G2X10.613Y5.6R12.F55. N9G1X11.457Y4. N10X26. N11G2X27.Y3.R1. N12G1Y-3. N13G2X26.Y-4.R1. N14G1X11.457 N15X10.613Y-5.6 N16G2X-12.Y0.R12. % O0000 N1G21 N2G0G17G40G49G80G90 N4G0G90X-12.Y0.S1000M3 N5G43H1Z50.M8 N6Z4. N7G1Z-2.F35. N8G2X10.718Y5.519R12.F55. N9G1X11.498Y3.919. N10X25.959. N11G2X26.959Y2.919.R1. N12G1Y-2.919. N13G2X25.959Y-3.919.R1. N14G1X11.498 N15X10.718Y-5.519. N16G2X-12.041.Y0.R12. ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.041 ∆Y = 0.081 ∆X = 0.041 ∆X = 0.041 ∆Y = 0.081 ∆Y = 0.081 ∆X = 0.041 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.041 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.041 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 80 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy N17G1X-9. N18G2X7.96Y4.2R9. N19G1X8.804Y2.6 N20G3X11.457Y1.R3. N21G1X24. N22Y-1. N23X11.457 N24G3X8.804Y-2.6R3. N25G1X7.96Y-4.2 N26G2X-9.Y0.R9. N27G1X-6. N28G2X5.307Y2.8R6. N29G1X6.151Y1.2 N30G3X6.985Y0.R6. N31X6.151Y-1.2R6. N32G1X5.307Y-2.8 N33G2X-6.Y0.R6. N34G1X-3. N35G2X2.653Y1.4R3. N36G1X3.392Y0. N37X2.653Y-1.4 N38G2X-3.Y0.R3. N39G1X-1.5 N40G2X1.327Y.7R1.5 N41G1X1.696Y0. N42X1.327Y-.7 N43G2X-1.5Y0.R1.5 N44G0Z150. N45M5 N46G91X0.Y0. N48M30 % N17G1X-9.105. N18G2X8.065Y4.119R9. N19G1X8.909Y2.519 N20G3X11.562Y0.919.R3. N21G1X24.042. N22Y-0.919. N23X11.562 N24G3X8.909Y-2.519R3. N25G1X8.065Y-4.119 N26G2X-9105.Y0.R9. N27G1X-6.105. N28G2X5.412Y2.719R6. N29G1X6.256Y1.119 N30G3X7.090Y0.R6. N31X6.2551Y-1.119R6. N32G1X5.412Y-2.719 N33G2X-6.105Y0.R6. N34G1X-3. N35G2X2.653Y1.4R3. N36G1X3.392Y0. N37X2.653Y-1.4 N38G2X-3.Y0.R3. N39G1X-1.5 N40G2X1.327Y.7R1.5 N41G1X1.696Y0. N42X1.327Y-.7 N43G2X-1.5Y0.R1.5 N44G0Z150. N45M5 N46G91X0.Y0. N48M30 % ∆X = - 0.105 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.041 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.105 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.105 ∆X = - 0.105 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.105 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.105 ∆Y = 0.081 ∆X = - 0.105 4.4. Gia công chi tiết theo biên dạng đã được bù Chương trình NC (đã được điều chỉnh tại dòng lệnh mã G) sau khi được truyền sang máy CNC VMC-85S thì quá trình gia công được bắt đầu và chi tiết được tạo ra như hình dưới: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 81 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Hình 4.8: Sản phẩm ứng dụng phương pháp bù. 4.5. Kiểm tra sai số Chi tiết sau khi được gia công trên trung tâm phay, lại được tiến hành đo độ chính xác của các kích thước trên máy CMM C544 và cho kết quả như sau: Hình 4.9: Kích thước thực tế của sản phẩm. Bảng 4.1:Kết quả đo sai số gia công chi tiết ứng dụng. Kích thước danh nghĩa (mm) Kích thước thực (mm) Sai số (µm) R4 ± 0.01 R3.994 - 6 14 ± 0.01 14.007 7 φ30 ± 0.015 φ30.012 12 30 ± 0.015 30.009 9 3.994 30 .0 12 14 .0 07 30.009 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 82 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy 4.6. Kết luận chương 4 Như vậy, với việc xác định sai số tổng hợp theo từng khoảng kích thước mà không quan tâm đến nguyên nhân gây sai số, sau đó sử dụng các kết quả tính toán thiết lập giá trị bù bằng cách điều chỉnh tại dòng lệnh mã G trên file NC của phần mềm Mastercam để gia công đã cho phép nâng cao được độ chính xác gia công chi tiết. Cách làm này rất đơn giản, ít tốn kém và đã đem lại hiệu quả nhất định trong việc nâng cao độ chính xác của các máy CNC và các sản phẩm của nó trong nền sản xuất công nghiệp hiện đại. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 83 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy Chương V: KẾT LUẬN Trên cơ sở hệ thống trang thiết bị gồm: Trung tâm gia công phay 3 t rục VMC- 85S, máy đo toạ độ 3 chiều CMM C544, phần mềm tích hợp CAD/CAM Mastercam tại trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp và các tài liệu liên quan, cùng với sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS. Nguyễn Đăng Hoè, tác giả đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu bù off-line sai s ố tổng hợp trên trung tâm gia công 3 trục VMC – 85S ”. Sau 6 tháng thực hiện đến nay đề tài đã hoàn thành và đã giải quyết được các vấn đề sau: - Nghiên cứu và khai thác tính năng công nghệ của trung tâm gia công VMC – 85S và máy CMM C544; -Ứng dụng công nghệ đo CMM – Scanning để kiểm tra độ chính xác gia công và tạo mô hình CAD của sản phẩm; - Nâng cao độ chính xác kích thước của sản phẩm gia công; - Phục vụ cho chương trình đào tạo, nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ trong nhà trường; - Ứng dụng vào thực tế sản xuất. - Khai thác và ứng dụng các phần mềm hiện đại (SolidWorks, Mastercam…) và công nghệ CAD/CAM/CNC trong gia công cơ khí chính xác. Cụ thể là: Tác giả đã tiến hành bù off-line sai số tổng hợp trên trung tâm gia công VMC- 85S trên từng khoảng độ dài theo hai phương X và Y bằng cách gia công thực nghiệm rồi tiến hành đo kết quả trên máy đo toạ độ CMM C544. Việc bù sai số được thực hiện bằng cách điều chỉnh tại dòng lệnh mã G trong file NC của phần mềm tích hợp CAD/CAM Mastercam. Với những kết quả đó, đề tài đã hoàn thành và đạt được mục tiêu đề ra. Tuy nhiên, bù sai số trên các trung tâm gia công CNC là vấn đề khá mới mẻ ở Việt Nam, do đó các công trình nghiên cứu và tài liệu tham khảo về đề tài này bằng tiếng Việt rất ít ỏi. Các thiết bị đo và hiển thị trực tiếp sai số và các nguyên nhân gây sai số trên máy còn thiếu. Mặt khác, do trình độ của tác giả, thời gian thực hiện đề tài còn hạn chế nên luận văn sẽ không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Cụ thể là: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 84 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy nội dung nghiên cứu của đề tài mới tập trung chủ yếu vào thực nghiệm và ứng dụng mà chưa nghiên cứu sâu vào một loại nguyên nhân gây sai số cụ thể nào để mô hình hoá và đưa ra được thuật toán bù tổng quát. Vì vậy, tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn đồng nghiệp để đề tài này được hoàn thiện hơn và có tính thực tiễn hơn trong tương lai. Xin trân trọng cảm ơn! Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 85 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ramesh R, Mannan MA, Poo AN. Error compensation in machine tools a review – Part I: Geometric, cutting force induced and fixture – dependent errors. International Journal of Machine Tools and Manufacture 2000. [2] Van Luttervelt CA, Peng J. Symbiosis of modelling and sensing to improve the accuracy of workpieces in small batch maching operations, cutting. Int J Adv Manuf Technol 1999. [3] Soons JA, Theeuws FC, Schellekens PH. Modelling the errors of multi-axis machines: a general methodology. Precision Engineering 1992. [4] Cho JH, Cho MW, Kim K. Volumetric error analysis of a multi-axis machine tool machining a sculptured surface workpiece. Int J Prod Res 1994. [5] Srivastava AK, Veldhuis SC, Elbestawit MA. Modelling geometric and thermal errors in a five-axis CNC machine tool. Int J Mach Tools Manufact 1995. [6] Patel AJ, Ehman KF. Volumetrics error analysis of a stewart platform based machine tool. Annals of the CIRP Vol. 46/1/1997. [7] E. L. J. Bohez. Compensating for systematic errors in 5-axis NC machining. International Journal of Machine Tools and Manufacture 2001. [8] Chana Raksiri, Manukid Parnichkun. Geometric and force errors compensation in a 3-axis CNC milling machine. International Journal of Machine Tools and Manufacture 2004. [9] K. G. Ahn, D. W. Cho. Proposition for a volumetric error consideration backlash in machine tools. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 15 (1999). [10] Braasch et al. Flat sensor, arrangement for a flat sensor, and method for compensating for thermal deformations.2002. [11] Bành Tiến Long. Nghiên cứu bù sai số vị trí bằng phần mềm điều khiển khi gia công phay CNC. Tạp chí Cơ khí Việt Nam 2007. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 86 Chuyên ngành công nghệ chế tạo máy [12] Trương Thị Thu Hương. Nghiên cứu nâng cao độ chính xác gia công chi tiết hình dáng hình h ọc phức tạp trên trung tâm gia công 3 trục CNC bằng phương pháp bù sai số. Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên 2008. [13] Trần Vĩnh Hưng. Mastercam-Phần mềm thiết kế công nghệ CAD/CAM, điều khiển các máy CNC. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 2000. [14] Nguyễn Đăng Hoè. Xác định sai số tổng hợp của máy đo toạ độ bằng mẫu đo đặc biệt. Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên.