ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - NGUYỄN THÁI HỒ TỐI ƯU HĨA CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY LỊNG KHN ÉP NHỰA SẢN PHẨM CRG-ARM-DOOR-LINK TRÊN MÁY TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC MAKINO S33 ĐẢM BẢO THỜI GIAN GIA CÔNG NHỎ NHẤT CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN PGS.TS Nguyễn Phú Hoa Nguyễn Thái Hoà KHOA ĐÀO TẠO SĐH BGH TRƯỜNG ĐHKTCN Thái Nguyên, 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -1 - L ỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan kết có đƣợc Luận văn thân thực dƣới hƣớng dẫn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Phú Hoa Ngoài phần tài liệu tham khảo đƣợc liệt kê, số liệu kết thực nghiệm trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Thái Ngun, tháng 11 năm 2011 Tác giả Nguyễn Thái Hịa Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -2 - LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin đƣợc cảm ơn PGS.TS Nguyễn Phú Hoa, Phó Viện TrƣởngViện Nghiên cứu phát triển Công nghệ cao Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên, thầy hƣớng dẫn định hƣớng đề tài, hƣớng dẫntận tình Thầy việc tiếp cận khai thác tài liệu tham khảo nhƣ bảo trình làm luận văn Tơi bày tỏ lịng biết ơn thầy cô giáo Khoa sau đại học Trƣờng Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp tận tình giúp đỡ trình học viết luận văn Xin trân thành cảm ơn đồng chí lãnh đạo cơng ty TNHH Nippo Mechatronics Việt Nam Khu cơng nghiệp Nội Bài-Sóc Sơn Hà Nội ủng hộ tinh thần tạo điều kiện cho thời gian để hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn ban quản đốc phân xƣởng gia công khn mẫu cơng ty, đồng chí Linh Ngọc Hải- trƣởng phịng gia cơng khn mẫu vè tạo điều kiện thuận lợi cho tơi tiến hành thí nghiệm phịng gia cơng khn Tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn bạn đồng nghiệp gia đình ủng hộ động viên tơi q trình làm luận văn Do lực thân nhiều hạn chế nên Luận văn khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận đƣợc dóng gopd ý kiến Thầy, Cô giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp Tác giả Nguyễn Thái Hồ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -3 - MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu Danh mục sơ đồ, bảng biểu PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục đích, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 10 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 10 Phƣơng pháp nghiên cứu 10 Chƣơng I : MÁY TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC MAKINO S33VÀ CƠNG NGHỆ GIA CƠNG LỊNG KHN ÉP NHỰA SẢN PHẨM CRG-ARM-DOOR -LINK 11 1.1 Máy trung tâm gia công CNC MAKINO S33 11 1.1.1 Thông số kỹ thuật máy CNC MAKINO S33 14 1.1.2 Các chuyển động máy 14 1.1.3 Phần mềm điều khiển q trình tạo chƣơng trình gia cơng Cơng nghệ gia cơng lịng khn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR -LINK 16 1.2.1 Các chuyển động máy gia công lịng khn 17 1.2.2 Thao tác xây dựng, chạy chƣơng trình gia cơng lịng khn 17 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -4 - 1.2.3 Chế độ cắt q trình phay lịng khuôn 14 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỐI ƢU CHẾ ĐỘ CẮT VÀ PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY LỊNG KHN ÉP NHỰA SẢN PHẨM CRG-ARM-DOOR-LINK TRÊN MÁY TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC MAKINO S33 28 2.1 Lý thuyết chung tối ƣu hóa chế độ cắt 28 2.2 Cơ sở lý thuyết tối ƣu chế độ cắt phay phay 45 Chƣơng 3: XÂY DỰNG VÀ GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƢU CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY LỊNG KHN ÉP NHỰA SẢN PHẨM CRG-ARM-DOOR-LINK TRÊN MÁY TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC MAKINO 50 3.1 Xây dựng toán tối ƣu chế độ cắt phay 50 3.2 Giải toán tối ƣu chế độ cắt phay 58 Chƣơng 4: KẾT QUẢ ỨNG DỤNG TỐI ƢU CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY LỊNG KHN ÉP NHỰA SẢN PHẨM CRG-ARM-DOOR-LINK TRÊN MÁY TRUNG TÂM GIA CÔNG CNC MAKINO VÀ KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 76 4.1.1 Kết ứng dụng thực tiễn 76 4.1.2 1.2 Hiệu tối ƣu hóa chế độ cắt 80 4.2 Kết luận, kiến nghị 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 85 http://www.lrc-tnu.edu.vn -5 - DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị Z Lƣợng dƣ gia công mm t Chiều sâu cắt Mm V Tốc độ cắt h Chiều sâu rãnh cắt Mm m Thời gian gia công nhỏ Phút ndao Tốc độ quay đầu dao phay m/phút V/phút b Chiều rộng rãnh cắt dao tạo thành Mm Pz Lực cắt tiếp tuyến đầu dao phay KG N Công suất cắt đầu dao phay KW [Nc] Công suất cắt cho phép đầu dao phay KW Lct Chiều dài chi tiết Mm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -6 - DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU TT Hình số Nội dung Hình1.1 Máy trung tâm gia cơng Makino S33 13 Hình1.2 Hình ảnh khn ép nhựa chi tiết CRG ARM DOOR LINK 13 Hình1.3 Hình ảnh vẽ chi tiết nhựa CRG ARM DOOR LINK 13 Hình 1.4 Các chuyển động máy 14 Hình 1.5 Các trục tọa độ phƣơng chiều chuyển động 16 Hình 1.6 Phần mềm điều khiển chƣơng trình chuy ển động 16 Hình 1.7 Ngun lý cắt lịng khn 17 Hình 1.8 Dao cắt để gia cơng lịng khn 18 Hình 1.9 Cách lắp đặt dụng cụ 19 10 Hình 1.10 Nhập thơng số gia cơng lịng khn 19 11 Hình 1.11 Màn hình hiển thị thực thao tác đƣa tâm dao cắt vào tâm chi tiết gia cơng để phay lịng khn 21 12 Hình 1.12 Màn hình hiển thị chạy chƣơng trình cắt lịng khn 22 13 Hình 1.13 Cách lắp chi tiết gia cơng 24 14 Hình 1.14 Tọa độ chi tiết gia cơng lịng khn 25 15 Hình 2.1 Miền giá trị V-S 43 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trang http://www.lrc-tnu.edu.vn -7 - Hình 2.2 Quá trình xác định điểm topt, Sopt 44 17 Hình 2.3 Sơ đồ cắt gia cơng lịng khn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK máy trung tâm gia cơng CNC MAKINO S33 46 18 Hình 2.4 Chiều sâu cắt (t) gia cơng lịng khn 46 16 Sơ đồ phân bố lƣợng dƣ gia cơng phay lịng 19 Hình 3.1 khn bƣớc gia cơng thơ, gia cơng bán tinh gia 50 cơng tinh 20 Hình 3.2 Sơ đồ thuật tốn 57 21 Hình 3.3 Bản vẽ khn CRG Arm Door Link 59 22 Hình 3.4 Sơ đồ phân bố lƣợng dƣ gia cơng lịng khn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK 59 23 Hình 3.5 Sơ đồ lƣợng dƣ gia cơng gia cơng lịng khn bƣớc gia cơng thơ 60 24 Hình 3.6 Mặt phẳng lƣới S1-V1 61 25 Hình 3.7 Quá trình xác định tập điểm S1.V1 74 26 Hình 4.1 Nhập thơng số gia cơng lịng khn bƣớc gia cơng thơ 76 27 Hình 4.2 Nhập thơng số gia cơng lịng khn bƣớc gia cơng tinh 76 28 Hình 4.3 Lựa chọn file chạy MS-06 NCD 77 29 Hình 4.4 Màn hình hiển thị sau thực thao tác 77 30 Hình 4.5 Hình ảnh q trình gia cơng 77 31 Hình 4.6 Khn sau gia cơng 79 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -8 - 33 Hình 4.7 Lịng khn sau gia cơng 80 34 Hình 4.8 Q trình thử khn sản phẩm nhựa CRG ARM DOOR máy ép nhựa FANUC SE100 81 35 Hình 4.9 36 Hình 4.10 Q trình đo kích thƣớc sản phẩm nhựa CRG ARM DOOR LINK máy đo Quick Scope đƣợc đúc khuôn sau gia công Kết đánh giá OK khách hàng Canon chi tiết nhựa CRG ARM DOOR LINK 82 82 PHẦN MỞ ĐẦU Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -9 - Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, vật liệu nhựa dần thay vật liệu truyền thống khác nhƣ sắt, nhôm, gỗ để trở thành vật liệu phổ biến chuyên dụng tất nghành từ công nghiệp nhẹ đến công nghiệp nặng công nghiệp hàng không vũ trụ Có đƣợc bƣớc phát triẻn có nhiều tính ƣu điểm vƣợt trội so với vật liệu khác nhƣ khả dễ tạo hình, dễ gia cơng, nhẹ,vật liệu dễ kiếm, có độ bền dẻo dai, chống đƣợc va đập, chịu đƣợc ăn mịn hố học hay ơxi hố mơi trƣờng, có khả cách điện, cách nhiệt vv đặc biệt có khả tái chế, tái sử dụng đƣợc nhiều lần [17] Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, nghành gia cơng ép nhựa không ngừng phát triển nghành công nghiệp tiềm Trong khoảng gần 10 năm trở lại đây, chuyển giao công nghệ, kỹ thuật tiên tiến từ công ty, tập đoàn nƣớc vào nƣớc ta ngày mạnh mẽ không ngừng gia tăng làm tăng thêm tốc độ phát triển lĩnh vực gia công ép nhựa nƣớc ta Để đáp ứng đƣợc yêu cầu nghành ép nhựa cơng việc gia cơng khn mẫu ép nhựa luôn phát triển nhằm chế tạo khuôn ép nhựa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật với giá thành rẻ Muốn đảm bảo đƣợc vấn đề việc gia cơng khn (nhất gia cơng lịng khn) phải đƣợc thực với chế độ cắt tối ƣu [2] Xuất phát từ đòi hỏi thực tế đó, em mạnh dạn chọn đề tài “Tối ƣu chế độ cắt phay lịng khn ép nhựa sản phẩm CRG-ARM-DOOR-LINK máy trung tâm gia công CNC Makino S33 đảm bảo thời gian gia công nhỏ nhất” để nghiên cứu Chi tiết CRG-ARM-DOOR-LINK chi tiết có chức nhƣ lẫy đóng mở cửa phần thân máy in laser hãng Canon đƣợc gia công phƣơng pháp ép nhựa khuôn đúc CRG-ARM-DOOR-LINK Khuôn đúc CRGARM-DOOR-LINK đƣợc gia công chế tạo trung tâm gia công khuôn công ty liên doanh với Nhật Bản công ty TNHH Nippo Mechatronics Việt Nam (Khu cơng nghiệp Nội Bài) Khn có khoang (cavity) để đúc sản phẩm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -72 - Điểm lƣới 32 có tọa độ (606, 119.4) không thỏa mãn ràng buộc công suất cắt gọt cho phép máy [Nc] Vậy điểm 32 điểm không + Xét điểm lƣới 33: Điểm lƣới 33 có tọa độ (606, 105.1), tƣơng tự ta có: Nl(33) = Pz1V1 1.42.606.105.1   14.778 (kW) 60.102 60.102 Nl(33) = 14.778 (kW)