A. PHẦN LÝ THUYẾT
1. Giới thiệu về hệ thống tọa độ, các điểm chuẩn trên máy CNC
1.1. Hệ tọa độ trên máy công cụ CNC
1.2. Hệ tọa độ trên máy Phay 4 trục
1.3. Hệ tọa độ trên máy Tiện 3 trục
1.4. Các điểm gốc trên máy Phay và máy Tiện (3, 4 và 5 trục)
2. Hệ điều khiển FANUC-21MB sử dụng trên máy phay CNC
2.1. Cấu trúc một chương trình CNC của hệ điều khiển FANUC -21MB
2.2. Chuyển đổi hệ tọa độ khi lập trình điều khiển
2.2.1. Hệ tọa độ máy
2.2.2. Chuyển đổi hệ tọa độ máy về gốc tọa độ chi tiết
2.2.3. Các phép biến đổi hệ tọa độ trên máy Phay CNC
2.3. Các chức năng nội suy đường chạy dao
2.4. Các chức năng bù bán kính và chiều dài dao
2.5. Lập chương trình con ứng dụng gia công chi tiết có biên dạng và hình dáng phức tạp
2.6. Ứng dụng mở rộng các chu trình trên máy phay
2.6.1. Các chu trình khoan, khoét, doa
2.6.2. Các chu trình gia công ren trên máy phay
2.7. Các vấn đề nâng cao khi lập trình gia công trên máy Phay CNC 4 trục
2.8. Công nghệ cắt gọt trên máy Phay CNC
2.8.1. Chọn dao phay và chế độ cắt phù hợp cho dao và máy gia công
2.8.2. Chọn dụng cụ gá phôi và kẹp dao trên máy
2.8.3. Các vấn đề về đo chiều dài dao và gốc chi tiết tự động
3. Hệ điều khiển SINUMERIK 840/810D sử dụng trên máy phay CNC
3.1. Cấu trúc một chương trình CNC của hệ điều khiển Sinumerik 840/810D
3.2. Một số chức năng chung của M code và G code
3.3. Tọa độ tuyệt đối, tọa độ tương đối và tọa độ cực khi lập trình điều khiển
3.4. Chuyển đổi hệ tọa độ khi lập trình điều khiển
3.4.1. Hệ tọa độ máy
3.4.2. Các phép biến đổi hệ tọa độ
3.4.3. Lập trình sử dụng tọa độ tuyệt đối, tương đối và tọa độ cực
3.5. Các chức năng nội suy đường chạy dao
3.6. Các chức năng bù bán kính và chiều dài dao
3.7. Lập trình ứng dụng chương trình con và vẽ biên dạng chi tiết
3.8. Ứng dụng các chu trình của hệ điều khiển Sinumerik 840/810D
3.8.1. Chu trình phay mặt phẳng
3.8.2. Chu trình phay biên dạng chi tiết
3.8.3. Các chu trình khoan, khoét, doa
3.8.4. Các chu trình gia công ren
3.8.5. Các chu trình gia công hốc (pocket)
3.8.6. Các chu trình gia công rãnh
3.8.7. Các chu trình gia công dãy lỗ
3.9. Một số vấn đề nâng cao khả năng lập trình gia công ứng dụng hệ điều khiển Sinumerik
Chủ Nhật, 7 tháng 12, 2014
MÁY PHAY
Phân loại theo trục chính của máy phay thì có hai loại:
- Máy phay đứng: là loại máy phay có trục chính vuông góc với bàn máy (hình 2.1).
- Máy phay nằm ngang: là loại máy phay có trục chính song song với bàn máy (hình 2.2).
Hình 2.1 Máy phay đứng
Hình 2.2 Máy phay ngang
Phân loại theo cấu tạo bàn máy của máy phay thì có hai loại sau:
- Máy phay công xôn: là loại máy phay có kết cấu bàn máy dọc di chuyển theo đứng trên bàn máy ngang và bàn máy ngang được nâng đỡ bởi bệ công xôn. Bệ công xôn được di chuyển theo chiều đứng trên thân máy bằng tay hay bằng động cơ điện (hình 2.3).
- Máy phay thân cố định: là loại máy phay có kết cấu bàn máy cố định, có nghĩa là bàn máy chỉ di chuyển theo chiều dọc và chiều ngang còn chiều đứng thì đầu dao di chuyển (hình 2.4).
- Máy phay thân ngang: là loại máy phay có thân ngang phía trên thân máy (hình 2.5).
- Máy phay gường: là loại máy phay thân cố định loại lớn có các cổng trục ngang mang nhiều đầu dao (hình 2.6).
- Máy phay đặt biệt: là loại máy phay có kết cấu tương đối đặc biệt, ví dụ như bàn quay.
Hình 2.3 Máy phay công_xôn
Hình 2.4 Máy phay thân cố định
Hình 2.5 Máy phay thân ngang
Hình 2.6 Máy phay gường
- Phân loại theo hệ điều khiển thì có các loại sau:
Máy phay truyền thống.
Máy phay CNC (computer numerical control)
2.2 Cấu tạo máy phay:
Tùy theo loại máy phay mà có cấu tạo khác nhau nhưng trên máy phay thường có những bộ phận chính sau:
- Đế máy.
- Thân máy.
- Bệ công xôn (nếu là máy phay dạng công xôn).
- Bàn máy ngang.
- Bàn máy dọc.
- Thân ngang (nếu là máy phay nằm ngang).
- Trục gá dao (nếu là máy phay nằm ngang).
- Bệ đỡ trục gá dao (nếu là máy phay nằm ngang).
- Sóng trượt theo phương đứng, phương ngang và phương dọc.
- Vít me theo phương đứng, phương ngang và phương dọc.
- Tay quay theo phương đứng, phương ngang và phương dọc.
- Cần ly hợp theo phương đứng, phương ngang và phương dọc.
- Motor chính.
- Hộp giảm tốc trục chính.
- Trục chính.
- Motor phụ. (nếu có)
- Hộp giảm tốc motor phụ.
- Hộp công tắc.
- Bơm dung dịch trơn nguội.
- Công tắc hành trình theo phương dọc, phương ngang, và phương đứng.
2.3 Nguyên tắc sử dụng máy phay:
Mở và tắt máy phải đúng theo trình tự sau:
Khi mở máy:
- Kiểm tra vô dầu bôi trơn các vị trí cần thiết, ví dụ như các sóng trượt, đầu dao …
- Kiểm tra các cơ cấu ly hợp phải ở vị trí số không, có nghĩa là không ăn khớp.
- Mở cho máy chạy không (chỉ mở động cơ điện) nếu động cơ chính có âm thanh thất thường phải tắt máy báo cho thợ bảo trì đến kiểm tra.
- Kiểm tra chiều quay của dao, mở cho máy chạy ở số vòng quay thấp nhất, nếu bình thường sẽ chỉnh lại đúng tốc độ cần thiết.
- Gạt cần ly hợp cho bàn máy chạy tự động theo phương dọc, phương ngang và phương đứng. Nếu bình thường thì gạt trở về vị trí số không.
- Không thay đổi tốc độ trục chính, lượng tiến dao khi máy đang hoạt động.
Khi tắt máy:
- Gạt cần ly hợp về vị trí không để ngừng chạy dao tự động.
- Lùi dao ra khỏi chi tiết một khoảng nhỏ.
- Tắt trục chính.
- Nếu ngừng máy lâu phải tắt luôn công tắc chính.
2.4 An toàn khi sử dụng máy phay:
- Không chạm vào dao khi dao đang quay.
- Không sử dụng vải vụn lau trên bàn máy.
- Khi gá đặt dao và chi tiết nên gá đặt dao sau cùng để tránh bị dao quẹt gây thương tích.
- Sử dụng hệ thống nâng đỡ để trợ lực khi di chuyển vật nặng.
- Sử dụng vải vụn để cầm dao khi gá đặt dao vào đầu dao.
- Không hiệu chỉnh chi tiết hay thiết bị đồ gá khi máy đang hoạt động.
- Lấy phoi ra khỏi bàn máy bằng dụng cụ lấy phoi và cọ.
Hình 2.7 Dụng cụ lấy phoi.
Cấu tạo cơ bản của máy công cụ CNC
Khi tìm hiểu để mua một máy công cụ cho xưởng sản xuất, thì việc nắm được cấu tạo của máy là một điều quan trọng để lựa chọn một cách phù hợp loại máy đáp ứng được yêu cầu. Đây là cách để bạn đảm bảo thực hiện một cách chính xác cho sự tối ưu hoá quá trình sản xuất. Và nếu xảy ra trục trặc, nhà cung cấp có thể nhanh chóng tìm ra căn nguyên của vấn đề, vì mọi thứ đã được tích hợp sẵn trong máy. Đây là những điều cần biết về 6 bộ phận chính của một máy công cụ:
1. Bộ phận thay dao tự động (ATC)
1. Bộ phận thay dao tự động (ATC)
Đây là điều quan trọng để ATC thay đổi dụng cụ trong phạm vi trục chính càng nhanh càng tốt. Bằng sự thích ứng của quá trình điều khiển và động cơ, ATC sẽ đưa dao ra khỏi trục chính một cách chính xác. Một hệ thống ATC tốt có khả năng làm giảm thời gian dừng máy và làm tăng năng suất.
2. Động cơ /Bộ điều khiển /Encorder
Thêm một điều nữa, nếu có những thành phần chuyển động khác nhau, có sự đồng bộ giữa động cơ và hệ thống điều khiển và cách tốt nhất để đạt được điều này là đảm bảo nhà cung cấp máy không sử dụng bất kì một thành phần nào ở bên ngoài. Tất cả chúng phải được thiết kế và xây dựng từ những bảng điều khiển điên tử, động cơ điện, và tuyệt đối là hệ thống Encorder cung cấp phản hồi cho quá trình điều khiển. Hệ thống truyền tín hiệu tối tân cho phép máy phân phối để cắt gọt kim loại với tốc độ cao nhất theo sự định vị, khả năng định vị nằm trong phạm vi một vài micromet so với yêu cầu.
3. Vỏ máy
Khi đế máy là nền tảng của một máy trung tâm, nó cần nặng hơn, chắc chắn hơn và tốt hơn. Giá của nó có thể cao hơn, nhưng sự chịu lực và độ bền sẽ làm giảm rung động. Quá trình rung động sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Với một máy có kết cấu vững chắc, nó sẽ hấp thụ những dao động này, đảm bảo máy sẽ thực hiện với công suất và độ chính xác cao nhất.
4. Hệ điều khiển
Hệ điều khiển là thành phần trung tâm của máy công cụ. Nó điều khiển quá trình chuyển động, vị trí của các thành phần chuyển động trên máy, sao cho đạt được chính xác tối ưu thời gian cắt, tốc độ và chiều sâu cắt cần thiết. Sự kết hợp của dòng điện và hệ thống kĩ thuật sẽ đưa ra sự điều khiển toàn diện từ nguồn cung cấp, thực hiện gia công chi tiết từ dữ liệu CAD nhanh chóng, dễ dàng với độ chính xác được nâng cao và kết thúc quá trình gia công với chi phí nhỏ nhất.
5. Bàn xe dao
Các nhà cung cấp máy công cụ phải tạo ra một bàn xe dao phù hợp với mỗi máy và có lợi nhất về mặt công suất cũng như thuận lợi cho việc cắt gọt kim loại mà không ảnh hưởng đến độ chính xác khi gia công. Độ cứng vững của bàn xe dao sẽ làm cho công suất của quá trình cắt kim loại đươc được tăng lên. Những nhà chế tạo thiết kế các bàn xe dao cho phép chúng chỉ điều khiển đài dao và chức năng phay. Thêm nữa, nếu các thành phần khác chuyển động thì thành phần nào điều khiển chúng một cách tốt hơn?
6. Trục chính
Trục chính là thành phần có tính quyết định nhất trong máy công cụ. Một trục ổn định sẽ hợp nhất với sự điều khiển của động cơ - quyết định độ cứng vững hệ thống, hệ thống bôi trơn và nguồn điện cung cấp, đảm bảo độ chính xác và có thể đoán trước được năng suất của máy. Như vậy, quá trình thiết kế trục và tối ưu tốc độ quay của trục chính sẽ mang lại quá trình cắt gọt được tốt nhất và độ chính xác cao nhất cho máy.
7. Nguồn (năng lượng)
Chắc chắn rằng các hãng cung cấp thiết kế, chế tạo và xây dựng nên tất cả các thành phần của máy công cụ để hệ thống trong máy có thể phối hợp với nhau được tốt hơn. Bằng cách sử dụng một nguồn bạn có thể chắc chắn quá trình giao tiếp sẽ chính xác giữa bộ điều khiển và động cơ và sự tự điều chỉnh của các thành phần trong hệ thống.
Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC
BÀI 1: KHÁT QUÁT CHUNG VỀ KỸ THUẬT CNC
1. Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC
- Máy CNC là gì?
• NC = Numerical Control
• CNC = Computer Numerical Control
• Các hoạt động được điều khiển bằng cách nhập trực tiếp dữ liệu số
• Một dạng tự động hoá lập trình vạn năng
• Máy công cụ được điều khiển bằng hàng loạt các lệnh được mã hoá
- Lịch sử phát triển:
1. •1725 – Phiếu đục lỗ được dùng để tạo mẫu quần áo
2. •1808 – Phiếu đục lỗ trên lá kim loại được dùng để điều khiển tự động máy thêu
3. •1863 – Tự động điều khiển chơi nhạc trên piano nhờ băng lỗ
4. •1940 – John Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi các dữ
liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ.
5. •1952 – Máy công cụ NC điều khiển số đầu tiên
6. 1959 - Ngôn ngữ APT được đưa vào sử dụng
7. •1960s – Điều khiển số trực tiếp (DNC)
8. 1963 - Đồ hoạ máy tính
9. •1970s - Máy CNC được đưa vào sử dụng
10.•1980s – Điều khiển số phân phối được đưa vào sử dụng
11.•CAD/CAM
- Máy điều khiển số cổ điển chủ yếu dựa trên công trình của một người có tên là John
Parsons.
Từ những năm 1940 Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi các
dữ liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ . Máy được điều khiển để chuyển động
theo từng tọa độ, nhờ đó tạo ra được bề mặt cần thiết của cánh máy bay.
- Năm 1948 J. Parson giới thiệu hiểu biết của mình cho không lực Hoa Kỳ. Cơ quan này
sau đó đã tài trợ cho một loạt các đề tài nghiên cứu ở phòng thí nghiệm
Servomechanism của trường Đại học kỹ thuật Massachusetts (MIT).
Công trình đầu tiên tại MIT là phát triển một mẫu máy phay NC bằng cách điều khiển
chuyển động của đầu dao theo 3 trụ tọa độ. Mẫu máy NC đầu tiên được triển lãm vào
năm 1952. Từ 1953 khả năng của máy NC đã được chứng minh.
- Một thời gian ngắn sau, các nhà chế tạo máy bắt đầu chế tạo các máy NC để bán, và các
nhà công nghiệp, đặc biệt là các nhà chế tạo máy bay đã dùng máy NC để chế tạo các chi
tiết cần thiết cho họ.
- Hoa kỳ tiếp tục cố gắng phát triển NC bằng cách tiếp tục tài trợ cho MIT nghiên cứu
ngôn ngữ lập trình để điều khiển máy NC. Kết qủa của việc này là sự ra đời của ngôn
ngữ APT: Automatically Programmed Tools vào năm 1959
- Mục tiêu của việc nghiên cứu APT là đảm bảo một phương tiện để người lập trình gia
công có thể nhập các câu lệnh vào máy NC. Mặc dù APT bị chỉ trích là thứ ngôn ngữ qúa
đồ sộ đối với nhiều máy tính, nó vẫn là công cụ chính yếu và vẫn được dùng rộng rãi
trong công nghiệp ngày nay và nhiều ngôn ngữ lập trình mới là dựa trên APT.- So sánh Cấu trúc máy công cụ thông thường và máy CNC
+ Máy công cụ CNC được thiết kế cơ bản giống như máy công cụ vạn năng.Sự khác nhau
thật sự là ở chỗ các bộ phận liên quan đến tiến trình gia công của máy công cụ CNC được
điều khiển bởi máy tính.
+ Các hướng chuyển động của các bộ phận máy công cụ CNC được xác định bởi một hệ
trục tọa độ.
+ Mỗi chuyển động của các bộ phận máy có một hệ thống đo riêng để tính toán các vị trí
tương ứng và phản hồi thông tin này về hệ điều khiển.
- So sánh chức năng
+ Nhập dữ liệu: Dùng chương trình NC
+ Điều khiển: Máy tính được tích hợp trong hệ điều khiển CNC và phần mềm tương ứng
kiểm soát toàn bộ các chức năng điều khiển của máy công cu.
+ Kiểm tra: Trên máy công cụ CNC, kích thước của chi tiết gia công được đảm bảo
trong suốt quá trình gia công với sự phản hồi liên tục của hệ thống đo.
2. Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC
Ngày nay các máy sử dụng kỹ thuật NC và CNC được sử dụng rất nhiều trong các lĩnh
vực khác nhau như:
- Các ứng dụng của điều khiển số
Được ứng dụng rộng rãi hiện nay đặc biệt là trong gia công kim loại:
- Phay
- Khoan và các nguyên công tương tự
- Tiện trong (boring)
- Tiện
- Mài
- Cắt dây
- Hệ thống điều khiển NC cũng được dùng trong các lĩnh khác:
+ Máy dập
+ Máy hàn
1
N C
950 1960 1970 1980 1990
C N C
F MS
C A D
C A D / C A M
C I M+ In bản vẽ tự động
+ Máy lắp ráp
+ Máy uốn ống
+ Máy cắt gió đá
+ Máy cắt bằng Plasme
+ Các công nghệ Laser
+ Máy đan tự động (thêu)
+ Máy cắt quần áo
+ Máy tán định tự động
+ Máy buộc dây
3. Tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nước ta hiện nay
Hiện nay chưa có một tài liệu hay một cuộc khảo sát, thống kê nào đầy đủ và chính xác
trình bày tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nước ta hiện nay.
Bảng thống kê dưới đây là của tác giả sưu tầm được một số máy CNC đã được sử dụng
trong các cơ sở sản xuất, trường học của nước ta. Trong quá trình giảng dạy giáo viên
phải cập nhật thông tin và tìm những tài liệu về những kênh thông tin khác nhau để nội
dung bài thêm phong phú và chính xác.
TT Tên thiết bị Nước SX Phần mềm điều
khiển
Ngôn ngữ
lập
trình
Khả năng
Điều khiển
1 Máy phay cnc
MH600W CHLB Đức CNC-432-
MAHO Ngôn ngữ G 3 trục
2 Máy phay cnc
DMU60T CHLB Đức TNC-421-
HEIDENHAIN
Đối thoại
trực tiếp
bằng biểu
tượng
3 trục
3 Máy phay cnc
FCV63CNC CH SécCHLB
Đức
TNC-421-
HEIDENHAIN
Đối thoại
trực tiếp
bằng biểu
tượng
2 trục
4 Máy phay cnc
VMC-995 Đài loan FANUC Ngôn ngữ G 3 trục
5 Máy phay cnc
VMC-650 Đài loan FANUC Ngôn ngữ G 4 TRỤC
6 Máy phay cnc
EXCEL PMC-5T Áo FANUC Ngôn ngữ G 3 trục
7 Máy tiện cnc
Emcoturn 345 II Áo FANUC Ngôn ngữ G 2 trục
8 Máy tiện cnc S15-
topturn Đài loan FANUC Ngôn ngữ G 2 trục
9 Máy tiện cnc
T20CNC Việt namCHLB
Đức
SINUMERIK-
810TSIEMENS
Ngôn ngữ G 5 trục
10 Máy EDM xung
định hình
HURCO-900
AnhHURCO-250
11 Máy EDM cắt dây
HITACHI-2Q Nhật FANUC Ngôn ngữ G 5 trục
12 Máy đo 3 chiều
brown and sharpe Mỹ
13 Máy cắt plasma
P2580CNC Việt nam
14 Máy đột, dập,
xoay tự dộng cnc
PEGA-357
Nhật AMADA
Câu hỏi kiểm tra
Câu 1: hãy kể tên một số mốc lịch sử quan trọng quá trình phát triển máy công cụ CNC
trên thế giới?
Câu 2: hãy liệt kê một số lĩnh vực và các thiết bị CNC mà chúng ta thu nhận được thông
tin qua bài học, tạp chí, truyền hình, quảng cáo…..?Bài 2
CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ DẠNG ĐIỀU KHIỂN CỦA MÁY CNC
1. Các dạng điều khiển
1.1. Điều khiển điểm – điểm
Điều khiển điểm – điểm dùng cho những nhiệm vụ định vị đơn giản, mục đích chính là
cần đạt được các kích thước a,b,c,d,e,f phải chính xác, còn quỹ đạo chạy dao nhanh hay
chậm của bàn máy đều không có ý nghĩa quyết định.( hình 2.1 )
Điều khiển điểm – điểm ứng dụng để gia công các lỗ bằng các phương pháp khoan,
khoét, doa và cắt ren lỗ.
Hình 2.1. Điều khiển điểm – điểm
Vị trí của các lỗ có thể được điều khiển đồng thời theo hai trục ( hình 2.2a ) hoặc điều
khiển kế tiếp nhau ( hình 2.2b ). Trong trường hợp chạy dao đông thời theo hai trục X, Y
thì quỹ đạo chuyển động tạo thành một góc α so với trục nào đó.
Trong trường hợp chạy dao độc lập thì trước hết dao chạy song song với trục Y tới điểm
1
’
( lúc này tọa độ X không thay đổi ), sau đó dao chạy theo trục X để tới điểm đích 2.
Hình 2.2. Các dạng chạy dao trong điều khiển điểm – điểm
a) điều khiển đồng thời theo hai trục; b) Điều khiển kế tiếp.
1.2. Điều khiển đường thẳng
Điều khiển đường thẳng là dạng điều khiển mà khi gia công dụng cụ cắt thực hiện chạy
dao độc lập theo một đường thẳng nào đó. Trên máy tiện dụng cụ cắt chuyển động song
song hoặc vuông góc với chi tiết ( trục Z ), ( hình 2.3a ).Trên máy phay dụng cụ cắt chuyển động song song với trục Y hoặc song song với trục X
Hình 2.3. Điều khiển đường thẳng
a) Trên máy tiện; b) trên máy phay
Điều khiển đường thẳng ứng dụng cho máy phay, tiện, cắt dây đon giản.
1.3. Điều khiển biên dạng ( điều khiển contour )
Điều khiển biên dạng cho phép dụng cụ cắt chuyển động thời theo cả hai trục để tạo ra
một biên dạng phức tạp, các chuyển động theo các trục có mối quan hệ hàm số ràng buộc
với nhau.
Điều khiển biên dạng ứng dụng cho các máy tiện ( H 2.4a ), phay ( H 2.4b ) và các trung
tâm gia công.
Hình 2.4. điều khiển theo contour
a) trên máy tiện b) trên máy phay
tùy theo số trục được điều khiển chuyển động đồng thời, các điều khiển biên dạng
contour được chia ra thành hệ thống điều khiển 2D, 2. ½ D, 3D, 4D hoặc 5D
2. Các hệ thống điều khiển
2.1. Hệ thống điều khiển NC
Ngày nay các máy trang bị điều khiển NC vẫn còn thông dụng. đây là hệ điều khiển đơn
giản với số lượng hạn chế kênh thông tin. Trong hệ điều khiển NC, các thông số hình học
của chi tiết gia công và các lệnh điều khiển được cho dưới dạng dãy các con số. Hệ điều
khiển NC làm việc theo nguyên tắc sau đây: sau khi mở máy thứ nhất và thứ hai được
đọc. chỉ sau quá trình đọc kết thúc, máy mới bắt đầu thực hiện lệnh thứ nhất. trong thời
gian này thông tin của lệnh thứ hai nằm trong bộ nhớ của hệ thống điều khiển. sau khi hoàn thành việc thực hiện lệnh thứ nhất máy bắt đầu thực hiện lệnh thứ hai lấy từ bộ nhớ
ra. Trong khi thực hiện lệnh thứ hai, hệ điều khiển thực hiện lệnh thứ ba được đưa vào
chỗ bộ nhớ mà lệnh thứ hai vừa được giải phóng ra.
Hình 2.5. Các điều khiển biên dạng nhiều trục
Nhược điểm chính của điều khiển NC là khi gia công chi tiết tiếp theo trong loạt hệ điều
khiển lại đọc tất cả các lệnh từ đầu và như vậy sẽ không tránh khỏi những sai sót của bộ
tính toán trong hệ điều khiển. do đó chi tiết gia công có thể bị phế phẩm. Một nhược điểm
khác nửa là do cần rất nhiều lệnh chứa trong băng đục lỗ hoặc băng từ nên chương trình
bị dừng lại ( không chạy ) thường xuyên có thể xẩy ra. Ngoài ra với chế độ làm việc như
vậy băng đục lỗ hoặc băng từ sẽ nhanh chóng bị bẩn và mòn, gây ra lỗi chương trình.
2.2 Hệ thống điều khiển CNC
Đặc điểm của hệ điều khiển CNC là sự tham gia của máy tính. Các nhà chế tạo máy CNC
cài đặt vào máy tính một chương trình điều khiển cho từng loại máy. Hệ điều khiển CNC
cho phép thay đổi và hiệu chỉnh chương trình gia công chi tiết và cả chương trình hoạt
động của bản thân nó. Trong hệ điều khiển CNC, các chương trình gia công có thể được
ghi nhớ lại. trong hệ điều khiển CNC chương trình có thể nạp vào bộ nhớ toàn bộ một lúc hoặc từng lệnh, bằng tay từ bàn điều khiển. các lệnh điều khiển không chỉ viết cho từng
chuyển động riêng lẻ mà cho nhiều chuyển động cùng một lúc. Điều khiển này cho phép
giảm số chương trình và như vậy có thể nâng cao độ tin cậy làm việc của máy. Hệ điều
khiển CNC có kích thước nhỏ hơn và giá thành thấp hơn hệ điều khiển NC nhưng lại có
các đặc tính mới mà các hệ điều khiển trước đó không có. Ví dụ: nhiều hệ điều khiển này
có khả năng hiệu chỉnh những sai số cố định của máy- những nguyên nhân gây ra sai số
gia công.
2.3. Hệ điều khiển DNC ( Direct numerial control )
Đặc điểm của hệ điều khiển DNC như hình 2.6
Hình 2.6. Nguyên lý hoạt động của hệ điều khiển DNC
- Nhiều máy công cụ CNC được nối với một máy tính trung tâm qua đường dẫn dữ liệu.
mỗi một máy công cụ có thể điều khiển CNC mà bộ tính toán của nó có nhiệm vụ chọn
lọc và phân phối các thông tin hay nói cách khác thì bộ tính toán là cầu nối giữa các máy
công cụ và máy tính trung tâm.
- Máy tính trung tâm có thể nhận các thông tin từ những bộ điều khiển CNC để hiệu
chỉnh chương trình hoặc để đọc những dữ liệu từ máy công cụ.
- Trong một số trường hợp máy tính đóng vai trò chỉ đạo trong việc lựa chọn những chi
tiết gia công theo thứ tự ưu tiên để phân chia đi các máy khác nhau.
- Hệ DNC có ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin của chương trình gia
công chi tiết trên tất cả các máy công cụ.
- Có khả năng truyền dữ liệu nhanh và có khả năng nối ghép vào các hệ thống gia công
linh hoạt FMS.
2.4. Hệ thống điều khiển thích nghi
Sử dụng hệ điều khiển thích nghi là một trong những phương pháp hoàn thiện của máy
công cụ CNC. Các máy CNC thông thường có chu kỳ gia công cố định ( chu kỳ cứng ) đã
được xác định ở phần tử mang chương trình và như vậy cứ mỗi lần gia công chi tiết khác
chu kỳ lại được lặp lại như cũ, không có sự thay đổi nào. Chương trình điều khiển như
vậy không được hiệu chỉnh khi các yếu tố công nghệ thay đổi. ví dụ khi gia công chi tiết
lượng dư có thể thay đổi dẫn dến thay đổi biên dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ. Khi
đó nếu hệ thống điều khiển không được điều chỉnh lại lực cắt thì kích thước gia công có
thể vượt ra ngoài phạm vi dung sai ( nghĩa là sinh ra phế phẩm). trong trường hợp này để
tránh phế phẩm ta phải giảm lượng chạy dao hoặc thêm bước gia công, nghĩa là ta giảm
năng suất gia công.
MÁY TÍNH
TRUNG TÂM
CNC CNC CNC CNC
MÁY CNC 1 MÁY CNC 2 MÁY CNC ... MÁY CNC nHình 2.7. Sơ đồ điều khiển thích nghi
1. chi tiết; 2. Dao; 3. Datric; 4. Bộ biến đổi; 5,6,7. cơ cấu chạy dao
Hệ thống điều khiển thích nghi là hệ thống điều khiển có tính đến những tác động bên
ngoài của hệ thống công nghệ để hiệu chỉnh chu kỳ gia công ( quá trình gia công ) nhằm
loại bỏ ảnh hưởng các yếu tố đó tới độ chính xác gia công.
Hình 2.7 là một ví dụ sơ đồ điều khiển thích nghi. Dao 2 gia công chi tiết 1. Các yếu tố
công nghệ không ổn định có thể gây ra sự thay đổi lực cắt Py ( lực hướng kính ). Lực Py
được datric 3 ghi lại. tín hiệu của datric di qua bộ biến đổi 4. xử lý tín hiệu 5 đến điều
khiển 6, tác động lên cơ cấu chạy dao 7 và làm ổn định lực cắt Py . nếu lực cắt Py tăng thì
lượng chạy dao giảm xuống và như thế lực cắt Py sẽ giảm xuống. nếu lực cắt Py giảm
xuống thì lượng chạy dao sẽ tăng lên, ổn định lực cắt có nghĩa là chúng ta ổn định được
dao động của kích thước gia công ( tăng độ chính xác và năng suất gia công ).
Cũng tương tự như vậy, hệ thống điều khiển thích nghi có thể ổn định được công suất cắt,
moment hay nhiệt độ cắt . v.v.. tuy nhiên hệ điều khiển thích nghi hay được dùng để ổn
dịnh kích thước gia công, ở đây cơ cấu kiểm tra tích cực ( kiểm tra chủ động ) luôn luôn
xác định được kích thước gia công và tác động đến cơ cấu điều khiển để ổn định kích
thước của chi tiết.
CÂU HỎI KIỂM TRA
Câu 1: hãy trình bày ngắn gọn bản chất các dạng điều khiển của máy CNC ?
Câu 2: so sánh ưu nhược điểm của các hệ thống điều khiển của máy CNC ?
Câu 3: Điền vào các câu sau cụm từ thích hợp:
Các chương trình dã lưu trữ của máy công cụ sẽ được …. Lại bởi hệ thống điều khiển.
trong một số trường hợp khác, chương trình có thể được truyền qua một đường truyền dữ
liệu trực tiếp điều khiển máy công cụ. phương pháp này gọi là nguyên tắc vận hành …….Bài 3
CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY TIỆN CNC VÀ CÔNG TÁC BẢO QUẢN, BẢO
DƯỠNG MÁY
1. Cấu tạo chung của máy tiện CNC
Máy tiện CNC có cấu tạo tương tự như máy tiện thông thường. đối với máy tiện thông
thường khi gia công cắt gọt chi tiết thường điều khiển phải theo dõi vị trí dao cắt, thao tác
kịp thời chế tạo ra những chi tiết đạt yêu cầu kỹ thuật.
Độ chính xác, năng suất phụ thuộc vào trình độ tay nghề người điều khiển.
Máy CNC hoạt động theo một chương trình đã được lập trình theo một quy tắc chặt chẽ
phù hợp với quy trình công nghệ được soạn thảo và cài đặt phần mềm trong máy.
Kết quả làm việc của máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển. lúc
này người điều khiển máy chủ yếu đóng vai trò theo dõi và kiểm tra các chức năng hoạt
động của máy.
Hình dáng kết cấu của máy tiện CNC cũng tương tự máy tiện thông thường, ngoài ra máy
tiện CNC còn có một số đặc điểm riêng sau
Hình 3.1. Hình dáng bên ngoài của máy tiện CNC
Những đặc trưng cơ bản của máy tiện CNC:
- Tính năng tự động hóa cao: Máy tiện CNC có năng suất cắt cao và giảm được tối đa
thời gian phụ, do mức độ tự động hóa được nâng cao vượt bậc. Tùy từng mức độ tự
động, máy CNC có thể thực hiện cùng một lúc nhiều chuyển dộng khác nhau, có thể
tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, tự động kiểm tra kích thước chi tiết và
qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối giữa dao và chi tiết, tự động tưới
nguội, tự động hút phoi ra khỏi khu vực cắt.
- Tính năng linh hoạt cao: chương trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng, thích
ứng với các loại chi tiết khác nhau. Do đó rút ngắn được thời gian phụ và thời gian
chuẩn bị sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa sản xuất hàng loạt
nhỏ, bất cứ lúc nào cũng có thể sản xuất nhanh chóng những chi tiết đã có chương
trình. Vì thế, không cần sản xuất chi tiết dự trữ, mà chỉ giữ lấy chương trình của chi
tiết đó. Máy CNC gia công được những chi tiết nhỏ, vừa, phản ứng một cách linh
hoạt khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điều quan trọng nhất là việc lập trình gia
công có thể thực hiện ngoài máy, trong các văn phòng có sự hỗ trợ của kỹ thuật tin
học thông qua các thiết bị máy tính, vi xử lý…
- Tính năng tập trung nguyên công: đa số các máy CNC có thể thực hiện số lượng lớn
các nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết. từ khả năng tập trung nguyên công, các máy CNC đã được phát triển thành các trung tâm
gia công CNC.
- Tính năng chính xác, đảm bảo chất lượng cao: giảm được hư hỏng do sai sót của con
người. đồng thời cũng giảm được cường độ chú ý của con người khi làm việc. có
khả năng gia công chính xác hàng loạt. Độ chính xác lặp lại, đặc trưng cho mức độ
ổn định trong suốt quá trình gia công là điểm ưu việt tuyệt đối của máy CNC. Máy
CNC có hệ thống điều khiển khép kín có khả năng gia công được những chi tiết
chính xác cả về hình dáng đến kích thước. những đặc điểm này thuận tiện cho việc
lắp lẫn, giảm khả năng tổn thất phôi liệu ở mức thấp nhất.
- Gia công biên dạng phức tạp: Máy CNC là máy duy nhất có thể gia công chính xác
và nhanh các chi tiết có hình dáng phức tạp như các bề mặt ba chiều.
- Tính năng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao:
+ Cải thiện tuổi thọ dao nhờ điều kiện cắt tối ưu. Tiết kiệm dụng cụ cắt gọt, đồ gá và
phụ tùng khác.
+ Giảm phế phẩm.
+ Tiết kiệm tiền thuê mướn lao động do không cần yêu cầu kỹ năng nghề nghiệp nhưng
năng suất gia công cao hơn.
+ Sử dụng lại chương trình gia công.
+ Giảm thời gian sản xuất.
+ Thời gian sử dụng máy nhiều hơn nhờ vào giảm thời gian dừng máy.
+ Giảm thời gian kiểm tra vì máy CNC sản xuất chi tiết chất lượng đồng nhất.
+ CNC có thể thay đổi nhanh chóng từ việc gia công loại chi tiết này sang loại khác với
thời gian chuẩn bị thấp nhất.
2 Các bộ phận chính của máy
2.1. Ụ đứng
Là bộ phận làm việc của máy tạo ra vận tốc cắt gọt. Bên trong lắp trục chính, động cơ
bước ( điều chỉnh các tốc độ và thay đổi chiều quay ). Trên đầu trục chính một đầu được
lắp với mâm cặp dùng để gá và kẹp chặt chi tiết gia công. Phía sau trục chính được lắp hệ
thống thủy lực hoặc khí nén để đóng mở và kẹp chặt chi tiết.
2.2Truyền động trục chính
Động cơ của trục chính máy tiện CNC có thể là động cơ một chiều hoặc xoay chiều.
Động cơ một chiều điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng kích từ. Động cơ xoay chiều thì điều
chỉnh vô cấp tốc độ bằng độ biến đổi tầng số thay đổi số vòng quay đơn giản có mô men
truyền tải cao.
2.3Truyền động chạy dao
Động cơ ( xoay chiều, một chiều ) truyền chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến
bằng bộ vít me đai ốc bi làm cho từng trục chạy dao độc lập (Trục X, Y ).
Các loại động cơ này có đặc tính động học ưu việt cho quá trình cắt, quá trình phanh hãm
do mô men quá tính nhỏ nên độ chính xác điều chỉnh cao và chính xác.
Bộ vít me đai ốc bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sát, có thể điều chỉnh
khe hở hợp lý khi truyền dẫn với tốc độ cao. Hình 3.2. Hệ thống truyền động chạy dao của máy tiện CNC
1-2-3-4-5-6- Các đường truyền liên giữa các động cơ bộ xử lý trung tâm ( CPU ) của hệ
điều khiển.
Trong đó:
1. đường nối giữa bảng điều khiển và CPU
2. Đường nối giữa CPU và hễ thống động cơ chạy dao
3,4. Đường phản hồi từ động cơ đến CPU.
5. Đường nối giữa CPU đến đầu ụ đứng.
6. đường phản hồi từ ụ đứng về CPU. ( CPU là bộ xử lý tringtam6 ủa hệ điều khiển )
2.4. Mâm cặp
Trong quá trình đóng mở mâm cặp để tháo chi tiết bằng hệ thống thủy lực ( khí nén ) hoạt
động nhanh lực phát động nhỏ và an toàn. Đối với máy tiện CNC thường được gia công
với tốc độ rất cao. Số vòng quay của trục chính lớn ( có thể lên tới 8000 vòng/ phút – khi
gia công kim loại màu ). Do đó lực ly tâm là rất lớn nên mâm cặp thường được kẹp bằng
hệ thống thủy lực ( khí nén ) tự động.
2.5. Ụ động
Bộ phận này bao gồm chi tiết dùng để định tâm và gá lắp chi tiết, điều chỉnh, kẹp chặt
nhờ hệ thống thủy lực ( khí nén )
2.6. Hệ thống bàn xe dao
Bao gồm hai bộ phận chính sau:
+ Gá đỡ ổ tích dao ( bàn xe dao ): Bộ phận này là bộ phận đỡ ổ chứa dao thực hiện các
chuyển dộng tịnh tiến ra ( vào ) song song, vuông góc với trục chính nhờ các chuyển
động của động cơ bước ( các chuyển động này đã được lập trình sẵn ).
+ ổ tích dao ( đầu rovonve ): Máy tiện thường dùng hai loại sau:
- Đầu rơvônve có thể lắp từ 8 đến 12 dao các loại.
- Các ổ chứa trong tổ hợp gia công với các bộ phận khác ( đồ gá thay đổi dụng cụ ).
+ Đầu rơ vôn ve cho phép thay dao nhanh trong thời gian ngắn đã được chỉ định, còn ổ
chứa dao thì mang một số lượng lớn dao mà không gây nguy hiểm, va chạm trong vùng
làm việc của máy tiện.Trong cả hai trường hợp chuôi của dao thường được kẹp trong khối mang dao tại những
vị trí xác định trên bàn xe dao. Các khối mang dao phù hợp với các gá đỡ dao trên máy
tiện và được tiêu chuẩn hóa.
Các kết cấu của đầu rơ vôn ve tùy thuộc vào công dụng và yêu cầu công nghệ của từng
loại máy. Bao gồm các đầu ro7vonve ( kiểu chữ thập, kiểu đĩa hình trống ). Phổ biến đầu
rơ vôn ve của các loại máy tiện CNC có kết cấu như hình 3.3.
Hình 3.3. hệ thống gá đặt dụng cụ
Đầu rơ von6ve có thể lắp được các loại dao: Tiện, phay, khoan, khoét, cắt ren được tiêu
chuẩn hóa phần chuôi có thể lắp lẫn và lắp ghép với các đồ gá ở trên đầu rơ vôn ve.
+ Ổ chứa dụng cụ cho máy tiện CNC
Các ổ chứa dao cụ thường được sử dụng ít hơn so với đầu rơvônve vì việc thay đổi dụng
cụ khó khăn so với các cơ cấu của đầu rơvônve. Song ổ chứa có ưu điểm là an toàn, ít
gây ra va chạm trong vùng gia công, dễ dàng ghép nối một số lớn các dụng cụ một cách
tự động mà không cần sự can thiệp bằng tay.
2.7. Bảng điều khiển
Bảng điều khiển là nơi thực hiện trao đổi thông tin giữa người và máy. Kết cấu của bảng
có thể khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất. Bảng điều khiển của máy tiện CNC
TOPTURN S15 có cấu tạo như sau:Hình 3.4. Bảng điều khiển của máy tiện CNC TOPTURN S15
3. Hệ thống dụng cụ cắt trên máy tiện ( Tooling system of CNC lathe )
Tất cả dao tiện trên máy CNC đều có phần cắt là những mảnh hợp kim lắp ghép. Mỗi dao
yêu cầu chỉ được lắp cố định tại một vị trí trên đầu rơ vôn ve và có thể thực hiện tự động
một cách chính xác theo chương trình dã được định sẵn. Các dao có thể thay đổi cho nhau
Và có thể lắp lẫn với các máy CNC khác nhau trong phân xưởng. kết cấu của các dao tiện
dùng cho máy CNC rất đa dạng và phụ thuộc chủ yếu vào bề mặt gia công. Hình 3.5 mô
tả các loại dao tiện cơ bản dùng trên máy tiện CNC.
Hình 3.5 mô tả các loại dao tiện cơ bản dùng trên máy tiện CNC
4. Đặc tính kỹ thuật của máy
Mỗi loại máy có đặc tính kỹ thuật khác nhau, phụ thuộc vào từng hãng sản xuất. Trong
phạm vi giáo trình giới thiệu máy tiện CNC TOPTURN S15 do đài loan sản xuất có đặc
tính kỹ thuật cơ bản như sau:
+ Đường kính mâm cặp:
+ Chiều cao trung tâm tính từ trục chính đến băng máy:
+ Khoảng cách từ tâm trục chính đến tâm ụ động: + Khoảng cách chạy dao dọc của bàn dao ( trục Z ):
+ Khoảng cách chạy dao ngang của bàn dao ( trục X ):
+ tốc độ của trục chính :
+ Đường kính lỗ trục chính :
+ Số lượng dao :
+ Lượng chạy dao dọc ( trục Z ) :
+ Lượng chạy dao ngang ( trục X ):
+ Thời gian thay đổi dao :
+ Diện tích mặt đáy:
MỘT SỐ CÁC THIẾT BỊ BÊN NGOÀI
Các thiết bị bên ngoài có thể giúp đỡ cho người thợ hoàn thành các công việc một cách
độc lập, mở rộng chức năng hoạt động của máy. Gồm các thiết bị:
- Thiết bị đo dao ( settingguage ): Là thiết bị dùng để đo vị trí khoảng cách của các
dao cụ, với dụng cụ đo đó thì các sai số giữa vị trí chi tiết gia công với các khoảng
cách dao được xác định chính xác. Có hai loại: thiết bị đo điện tử và thiết bị đo
quang học.
- Hệ thống đo tự động chi tiết ( Automatic workpice measuring divice ): Là thiết bị đo
tự động từ tính toán đến xác định kích thước bù dao hoàn toàn tự động.
- Hệ thống tải phôi ( Chip conveyor ): thiết bị này dùng để vận chuyển phoi trong quá
trình cắt gọt.
- Bộ phận cấp phôi liệu ( bar feeder ): là bộ phận cung cấp phôi liệu cho máy gia
công, thường có ở các máy có chương trình đặt sẵn là máy có phần CIM.
- Hệ thống kẹp phôi tự động ( automaticcjaw changer ): Là thiết bị chuyển đổi kẹp,
hãm phôi tự động trên mâm cặp bằng hệ thống khí nén hoặc thủy lực.
- Hệ thống thay dao tự động ( automatic tool changer ): quá trình thay đổi dao cắt
trong ổ chứa dao phải tuân thủ theo những câu lệnh được thể hiện trong phần CNC.
- Hệ thống dao cụ trong máy tiện ( tooling system of CNC lathe ): là bộ phận của máy
tiện CNC thông thường cho phép lắp 8 – 12 dao. Mỗi dao yêu cầu chỉ được lắp cố
định tại một vị trí trên đầu rơ vôn ve và có thể thực hiện tự động chính xác theo
chương trình đã được định sẵn. Các dao có thể thay đổi cho nhau và có thể lắp lẫn
với các máy CNC khác trong phân xưởng. vì vậy người ta chế tạo các loại gá đỡ dao
theo tiêu chuẩn để rút ngắn thời gia các thao tác, dễ tháo lắp, sữa chữa và thay đổi số
dao.
5. Bảo quản, bảo dưỡng máy
Công tác bảo dưỡng máy thường xuyên và định kỳ, tuân theo những hướng dẫn của nhà
cung cấp, đảm bảo đúng quy trình và các nội dung sau đây:
- Không vận hành máy khi chua đọc và hiểu rõ hướng dẫn an toàn vận hành máy.
- Không động chạm vào các bộ phận máy đang chuyển động, không đeo nhẫn, đồng
hồ, dây chuyền và cà vạt trong khi vận hành thiết bị. quần áo gọn gàng.
- Phải cất các thiết bị phục vụ ( đồ gá kẹp, dao cụ, giẻ lau..) xung quanh máy vào vị
trí quy định trước khi vận hành máy.
- Chú ý: không vận hành máy sau khi sử dụng thuốc không có đơn, uống những dược
phẩm mạnh, các đồ uống có độ cồn kích thích.
- Dừng trục chính hoàn toàn trước khi thay đổi dao cụ.
- Dừng hẳn trục chính và các trục chuyển động trước khi gá hay tháo phôi.- Dừng hẳn trục chính trước khi hiệu chỉnh phôi, đồ gá hay vòi làm mát đang làm
việc.
- Dừng hẳn trục chính trước khi đo đạt kích thước trên phôi.
- Tắt nguồn trước khi hiệu chỉnh hay thay đổi các chi tiết trên máy.
- Chú ý vị trí các phím chức năng khi máy dang hoạt động hoặc dang gá lắp phôi ,
dao.
- Không được khởi động máy khi lưỡi cắt đang chạm vào phôi.
- Đảm bảo vùng làm việc đủ ánh sáng.
- Vùng làm việc sạch sẽ và khô ráo. Dọn dẹp phoi, dầu và các vật trở ngại khác.
- Không được dựa vào máy khi máy đang hoạt động.
- Không để máy hoạt động mà không có sự quan sát.
- Dịnh vị và kẹp chặt phôi chắc chắn.
- Sử dụng tốc độ và lượng chạy dao đúng với từng nguyên công nếu có những tiếng
ồn và rung động khác thường.
- Kiểm tra dao và đồ gá trước khi gia công.
- Cất giữ các vật liệu và chất lỏng dễ cháy ra khỏi vùng làm việc và phoi nóng.
- Không sử dung máy trong môi trường dễ nổ.
- Kiểm tra tấ cả các chổ nối trước khi lắp đặt vận hành hay sữa chữa máy. Điện áp
cung cấp phù hợp với điện áp yêu cầu của máy.
- Ngắt tất cả các nguồn điện vào máy trước khi lắp đặt hay sữa chửa máy. Ngắt tất cả
các nguồn điện trước khi mỡ hộp điện hay hộp điều khiển. chỉ những người có
chuyên môn mới được sữa chữa máy.
- Khi không sử dụng tắt nguồn tổng của máy.Bài 4
ĐẶC ĐIỂM, ĐẶC TRƯNG CỦA MÁY TIỆN CNC
1. Hệ trục toạ độ và các qui ước
Các trục tọa độ của máy CNC cho phép xác định chiều chuyển động của các cơ cấu máy
và dụng cụ cắt. Chiều
1. Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC
- Máy CNC là gì?
• NC = Numerical Control
• CNC = Computer Numerical Control
• Các hoạt động được điều khiển bằng cách nhập trực tiếp dữ liệu số
• Một dạng tự động hoá lập trình vạn năng
• Máy công cụ được điều khiển bằng hàng loạt các lệnh được mã hoá
- Lịch sử phát triển:
1. •1725 – Phiếu đục lỗ được dùng để tạo mẫu quần áo
2. •1808 – Phiếu đục lỗ trên lá kim loại được dùng để điều khiển tự động máy thêu
3. •1863 – Tự động điều khiển chơi nhạc trên piano nhờ băng lỗ
4. •1940 – John Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi các dữ
liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ.
5. •1952 – Máy công cụ NC điều khiển số đầu tiên
6. 1959 - Ngôn ngữ APT được đưa vào sử dụng
7. •1960s – Điều khiển số trực tiếp (DNC)
8. 1963 - Đồ hoạ máy tính
9. •1970s - Máy CNC được đưa vào sử dụng
10.•1980s – Điều khiển số phân phối được đưa vào sử dụng
11.•CAD/CAM
- Máy điều khiển số cổ điển chủ yếu dựa trên công trình của một người có tên là John
Parsons.
Từ những năm 1940 Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi các
dữ liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ . Máy được điều khiển để chuyển động
theo từng tọa độ, nhờ đó tạo ra được bề mặt cần thiết của cánh máy bay.
- Năm 1948 J. Parson giới thiệu hiểu biết của mình cho không lực Hoa Kỳ. Cơ quan này
sau đó đã tài trợ cho một loạt các đề tài nghiên cứu ở phòng thí nghiệm
Servomechanism của trường Đại học kỹ thuật Massachusetts (MIT).
Công trình đầu tiên tại MIT là phát triển một mẫu máy phay NC bằng cách điều khiển
chuyển động của đầu dao theo 3 trụ tọa độ. Mẫu máy NC đầu tiên được triển lãm vào
năm 1952. Từ 1953 khả năng của máy NC đã được chứng minh.
- Một thời gian ngắn sau, các nhà chế tạo máy bắt đầu chế tạo các máy NC để bán, và các
nhà công nghiệp, đặc biệt là các nhà chế tạo máy bay đã dùng máy NC để chế tạo các chi
tiết cần thiết cho họ.
- Hoa kỳ tiếp tục cố gắng phát triển NC bằng cách tiếp tục tài trợ cho MIT nghiên cứu
ngôn ngữ lập trình để điều khiển máy NC. Kết qủa của việc này là sự ra đời của ngôn
ngữ APT: Automatically Programmed Tools vào năm 1959
- Mục tiêu của việc nghiên cứu APT là đảm bảo một phương tiện để người lập trình gia
công có thể nhập các câu lệnh vào máy NC. Mặc dù APT bị chỉ trích là thứ ngôn ngữ qúa
đồ sộ đối với nhiều máy tính, nó vẫn là công cụ chính yếu và vẫn được dùng rộng rãi
trong công nghiệp ngày nay và nhiều ngôn ngữ lập trình mới là dựa trên APT.- So sánh Cấu trúc máy công cụ thông thường và máy CNC
+ Máy công cụ CNC được thiết kế cơ bản giống như máy công cụ vạn năng.Sự khác nhau
thật sự là ở chỗ các bộ phận liên quan đến tiến trình gia công của máy công cụ CNC được
điều khiển bởi máy tính.
+ Các hướng chuyển động của các bộ phận máy công cụ CNC được xác định bởi một hệ
trục tọa độ.
+ Mỗi chuyển động của các bộ phận máy có một hệ thống đo riêng để tính toán các vị trí
tương ứng và phản hồi thông tin này về hệ điều khiển.
- So sánh chức năng
+ Nhập dữ liệu: Dùng chương trình NC
+ Điều khiển: Máy tính được tích hợp trong hệ điều khiển CNC và phần mềm tương ứng
kiểm soát toàn bộ các chức năng điều khiển của máy công cu.
+ Kiểm tra: Trên máy công cụ CNC, kích thước của chi tiết gia công được đảm bảo
trong suốt quá trình gia công với sự phản hồi liên tục của hệ thống đo.
2. Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC
Ngày nay các máy sử dụng kỹ thuật NC và CNC được sử dụng rất nhiều trong các lĩnh
vực khác nhau như:
- Các ứng dụng của điều khiển số
Được ứng dụng rộng rãi hiện nay đặc biệt là trong gia công kim loại:
- Phay
- Khoan và các nguyên công tương tự
- Tiện trong (boring)
- Tiện
- Mài
- Cắt dây
- Hệ thống điều khiển NC cũng được dùng trong các lĩnh khác:
+ Máy dập
+ Máy hàn
1
N C
950 1960 1970 1980 1990
C N C
F MS
C A D
C A D / C A M
C I M+ In bản vẽ tự động
+ Máy lắp ráp
+ Máy uốn ống
+ Máy cắt gió đá
+ Máy cắt bằng Plasme
+ Các công nghệ Laser
+ Máy đan tự động (thêu)
+ Máy cắt quần áo
+ Máy tán định tự động
+ Máy buộc dây
3. Tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nước ta hiện nay
Hiện nay chưa có một tài liệu hay một cuộc khảo sát, thống kê nào đầy đủ và chính xác
trình bày tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nước ta hiện nay.
Bảng thống kê dưới đây là của tác giả sưu tầm được một số máy CNC đã được sử dụng
trong các cơ sở sản xuất, trường học của nước ta. Trong quá trình giảng dạy giáo viên
phải cập nhật thông tin và tìm những tài liệu về những kênh thông tin khác nhau để nội
dung bài thêm phong phú và chính xác.
TT Tên thiết bị Nước SX Phần mềm điều
khiển
Ngôn ngữ
lập
trình
Khả năng
Điều khiển
1 Máy phay cnc
MH600W CHLB Đức CNC-432-
MAHO Ngôn ngữ G 3 trục
2 Máy phay cnc
DMU60T CHLB Đức TNC-421-
HEIDENHAIN
Đối thoại
trực tiếp
bằng biểu
tượng
3 trục
3 Máy phay cnc
FCV63CNC CH SécCHLB
Đức
TNC-421-
HEIDENHAIN
Đối thoại
trực tiếp
bằng biểu
tượng
2 trục
4 Máy phay cnc
VMC-995 Đài loan FANUC Ngôn ngữ G 3 trục
5 Máy phay cnc
VMC-650 Đài loan FANUC Ngôn ngữ G 4 TRỤC
6 Máy phay cnc
EXCEL PMC-5T Áo FANUC Ngôn ngữ G 3 trục
7 Máy tiện cnc
Emcoturn 345 II Áo FANUC Ngôn ngữ G 2 trục
8 Máy tiện cnc S15-
topturn Đài loan FANUC Ngôn ngữ G 2 trục
9 Máy tiện cnc
T20CNC Việt namCHLB
Đức
SINUMERIK-
810TSIEMENS
Ngôn ngữ G 5 trục
10 Máy EDM xung
định hình
HURCO-900
AnhHURCO-250
11 Máy EDM cắt dây
HITACHI-2Q Nhật FANUC Ngôn ngữ G 5 trục
12 Máy đo 3 chiều
brown and sharpe Mỹ
13 Máy cắt plasma
P2580CNC Việt nam
14 Máy đột, dập,
xoay tự dộng cnc
PEGA-357
Nhật AMADA
Câu hỏi kiểm tra
Câu 1: hãy kể tên một số mốc lịch sử quan trọng quá trình phát triển máy công cụ CNC
trên thế giới?
Câu 2: hãy liệt kê một số lĩnh vực và các thiết bị CNC mà chúng ta thu nhận được thông
tin qua bài học, tạp chí, truyền hình, quảng cáo…..?Bài 2
CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ DẠNG ĐIỀU KHIỂN CỦA MÁY CNC
1. Các dạng điều khiển
1.1. Điều khiển điểm – điểm
Điều khiển điểm – điểm dùng cho những nhiệm vụ định vị đơn giản, mục đích chính là
cần đạt được các kích thước a,b,c,d,e,f phải chính xác, còn quỹ đạo chạy dao nhanh hay
chậm của bàn máy đều không có ý nghĩa quyết định.( hình 2.1 )
Điều khiển điểm – điểm ứng dụng để gia công các lỗ bằng các phương pháp khoan,
khoét, doa và cắt ren lỗ.
Hình 2.1. Điều khiển điểm – điểm
Vị trí của các lỗ có thể được điều khiển đồng thời theo hai trục ( hình 2.2a ) hoặc điều
khiển kế tiếp nhau ( hình 2.2b ). Trong trường hợp chạy dao đông thời theo hai trục X, Y
thì quỹ đạo chuyển động tạo thành một góc α so với trục nào đó.
Trong trường hợp chạy dao độc lập thì trước hết dao chạy song song với trục Y tới điểm
1
’
( lúc này tọa độ X không thay đổi ), sau đó dao chạy theo trục X để tới điểm đích 2.
Hình 2.2. Các dạng chạy dao trong điều khiển điểm – điểm
a) điều khiển đồng thời theo hai trục; b) Điều khiển kế tiếp.
1.2. Điều khiển đường thẳng
Điều khiển đường thẳng là dạng điều khiển mà khi gia công dụng cụ cắt thực hiện chạy
dao độc lập theo một đường thẳng nào đó. Trên máy tiện dụng cụ cắt chuyển động song
song hoặc vuông góc với chi tiết ( trục Z ), ( hình 2.3a ).Trên máy phay dụng cụ cắt chuyển động song song với trục Y hoặc song song với trục X
Hình 2.3. Điều khiển đường thẳng
a) Trên máy tiện; b) trên máy phay
Điều khiển đường thẳng ứng dụng cho máy phay, tiện, cắt dây đon giản.
1.3. Điều khiển biên dạng ( điều khiển contour )
Điều khiển biên dạng cho phép dụng cụ cắt chuyển động thời theo cả hai trục để tạo ra
một biên dạng phức tạp, các chuyển động theo các trục có mối quan hệ hàm số ràng buộc
với nhau.
Điều khiển biên dạng ứng dụng cho các máy tiện ( H 2.4a ), phay ( H 2.4b ) và các trung
tâm gia công.
Hình 2.4. điều khiển theo contour
a) trên máy tiện b) trên máy phay
tùy theo số trục được điều khiển chuyển động đồng thời, các điều khiển biên dạng
contour được chia ra thành hệ thống điều khiển 2D, 2. ½ D, 3D, 4D hoặc 5D
2. Các hệ thống điều khiển
2.1. Hệ thống điều khiển NC
Ngày nay các máy trang bị điều khiển NC vẫn còn thông dụng. đây là hệ điều khiển đơn
giản với số lượng hạn chế kênh thông tin. Trong hệ điều khiển NC, các thông số hình học
của chi tiết gia công và các lệnh điều khiển được cho dưới dạng dãy các con số. Hệ điều
khiển NC làm việc theo nguyên tắc sau đây: sau khi mở máy thứ nhất và thứ hai được
đọc. chỉ sau quá trình đọc kết thúc, máy mới bắt đầu thực hiện lệnh thứ nhất. trong thời
gian này thông tin của lệnh thứ hai nằm trong bộ nhớ của hệ thống điều khiển. sau khi hoàn thành việc thực hiện lệnh thứ nhất máy bắt đầu thực hiện lệnh thứ hai lấy từ bộ nhớ
ra. Trong khi thực hiện lệnh thứ hai, hệ điều khiển thực hiện lệnh thứ ba được đưa vào
chỗ bộ nhớ mà lệnh thứ hai vừa được giải phóng ra.
Hình 2.5. Các điều khiển biên dạng nhiều trục
Nhược điểm chính của điều khiển NC là khi gia công chi tiết tiếp theo trong loạt hệ điều
khiển lại đọc tất cả các lệnh từ đầu và như vậy sẽ không tránh khỏi những sai sót của bộ
tính toán trong hệ điều khiển. do đó chi tiết gia công có thể bị phế phẩm. Một nhược điểm
khác nửa là do cần rất nhiều lệnh chứa trong băng đục lỗ hoặc băng từ nên chương trình
bị dừng lại ( không chạy ) thường xuyên có thể xẩy ra. Ngoài ra với chế độ làm việc như
vậy băng đục lỗ hoặc băng từ sẽ nhanh chóng bị bẩn và mòn, gây ra lỗi chương trình.
2.2 Hệ thống điều khiển CNC
Đặc điểm của hệ điều khiển CNC là sự tham gia của máy tính. Các nhà chế tạo máy CNC
cài đặt vào máy tính một chương trình điều khiển cho từng loại máy. Hệ điều khiển CNC
cho phép thay đổi và hiệu chỉnh chương trình gia công chi tiết và cả chương trình hoạt
động của bản thân nó. Trong hệ điều khiển CNC, các chương trình gia công có thể được
ghi nhớ lại. trong hệ điều khiển CNC chương trình có thể nạp vào bộ nhớ toàn bộ một lúc hoặc từng lệnh, bằng tay từ bàn điều khiển. các lệnh điều khiển không chỉ viết cho từng
chuyển động riêng lẻ mà cho nhiều chuyển động cùng một lúc. Điều khiển này cho phép
giảm số chương trình và như vậy có thể nâng cao độ tin cậy làm việc của máy. Hệ điều
khiển CNC có kích thước nhỏ hơn và giá thành thấp hơn hệ điều khiển NC nhưng lại có
các đặc tính mới mà các hệ điều khiển trước đó không có. Ví dụ: nhiều hệ điều khiển này
có khả năng hiệu chỉnh những sai số cố định của máy- những nguyên nhân gây ra sai số
gia công.
2.3. Hệ điều khiển DNC ( Direct numerial control )
Đặc điểm của hệ điều khiển DNC như hình 2.6
Hình 2.6. Nguyên lý hoạt động của hệ điều khiển DNC
- Nhiều máy công cụ CNC được nối với một máy tính trung tâm qua đường dẫn dữ liệu.
mỗi một máy công cụ có thể điều khiển CNC mà bộ tính toán của nó có nhiệm vụ chọn
lọc và phân phối các thông tin hay nói cách khác thì bộ tính toán là cầu nối giữa các máy
công cụ và máy tính trung tâm.
- Máy tính trung tâm có thể nhận các thông tin từ những bộ điều khiển CNC để hiệu
chỉnh chương trình hoặc để đọc những dữ liệu từ máy công cụ.
- Trong một số trường hợp máy tính đóng vai trò chỉ đạo trong việc lựa chọn những chi
tiết gia công theo thứ tự ưu tiên để phân chia đi các máy khác nhau.
- Hệ DNC có ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin của chương trình gia
công chi tiết trên tất cả các máy công cụ.
- Có khả năng truyền dữ liệu nhanh và có khả năng nối ghép vào các hệ thống gia công
linh hoạt FMS.
2.4. Hệ thống điều khiển thích nghi
Sử dụng hệ điều khiển thích nghi là một trong những phương pháp hoàn thiện của máy
công cụ CNC. Các máy CNC thông thường có chu kỳ gia công cố định ( chu kỳ cứng ) đã
được xác định ở phần tử mang chương trình và như vậy cứ mỗi lần gia công chi tiết khác
chu kỳ lại được lặp lại như cũ, không có sự thay đổi nào. Chương trình điều khiển như
vậy không được hiệu chỉnh khi các yếu tố công nghệ thay đổi. ví dụ khi gia công chi tiết
lượng dư có thể thay đổi dẫn dến thay đổi biên dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ. Khi
đó nếu hệ thống điều khiển không được điều chỉnh lại lực cắt thì kích thước gia công có
thể vượt ra ngoài phạm vi dung sai ( nghĩa là sinh ra phế phẩm). trong trường hợp này để
tránh phế phẩm ta phải giảm lượng chạy dao hoặc thêm bước gia công, nghĩa là ta giảm
năng suất gia công.
MÁY TÍNH
TRUNG TÂM
CNC CNC CNC CNC
MÁY CNC 1 MÁY CNC 2 MÁY CNC ... MÁY CNC nHình 2.7. Sơ đồ điều khiển thích nghi
1. chi tiết; 2. Dao; 3. Datric; 4. Bộ biến đổi; 5,6,7. cơ cấu chạy dao
Hệ thống điều khiển thích nghi là hệ thống điều khiển có tính đến những tác động bên
ngoài của hệ thống công nghệ để hiệu chỉnh chu kỳ gia công ( quá trình gia công ) nhằm
loại bỏ ảnh hưởng các yếu tố đó tới độ chính xác gia công.
Hình 2.7 là một ví dụ sơ đồ điều khiển thích nghi. Dao 2 gia công chi tiết 1. Các yếu tố
công nghệ không ổn định có thể gây ra sự thay đổi lực cắt Py ( lực hướng kính ). Lực Py
được datric 3 ghi lại. tín hiệu của datric di qua bộ biến đổi 4. xử lý tín hiệu 5 đến điều
khiển 6, tác động lên cơ cấu chạy dao 7 và làm ổn định lực cắt Py . nếu lực cắt Py tăng thì
lượng chạy dao giảm xuống và như thế lực cắt Py sẽ giảm xuống. nếu lực cắt Py giảm
xuống thì lượng chạy dao sẽ tăng lên, ổn định lực cắt có nghĩa là chúng ta ổn định được
dao động của kích thước gia công ( tăng độ chính xác và năng suất gia công ).
Cũng tương tự như vậy, hệ thống điều khiển thích nghi có thể ổn định được công suất cắt,
moment hay nhiệt độ cắt . v.v.. tuy nhiên hệ điều khiển thích nghi hay được dùng để ổn
dịnh kích thước gia công, ở đây cơ cấu kiểm tra tích cực ( kiểm tra chủ động ) luôn luôn
xác định được kích thước gia công và tác động đến cơ cấu điều khiển để ổn định kích
thước của chi tiết.
CÂU HỎI KIỂM TRA
Câu 1: hãy trình bày ngắn gọn bản chất các dạng điều khiển của máy CNC ?
Câu 2: so sánh ưu nhược điểm của các hệ thống điều khiển của máy CNC ?
Câu 3: Điền vào các câu sau cụm từ thích hợp:
Các chương trình dã lưu trữ của máy công cụ sẽ được …. Lại bởi hệ thống điều khiển.
trong một số trường hợp khác, chương trình có thể được truyền qua một đường truyền dữ
liệu trực tiếp điều khiển máy công cụ. phương pháp này gọi là nguyên tắc vận hành …….Bài 3
CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY TIỆN CNC VÀ CÔNG TÁC BẢO QUẢN, BẢO
DƯỠNG MÁY
1. Cấu tạo chung của máy tiện CNC
Máy tiện CNC có cấu tạo tương tự như máy tiện thông thường. đối với máy tiện thông
thường khi gia công cắt gọt chi tiết thường điều khiển phải theo dõi vị trí dao cắt, thao tác
kịp thời chế tạo ra những chi tiết đạt yêu cầu kỹ thuật.
Độ chính xác, năng suất phụ thuộc vào trình độ tay nghề người điều khiển.
Máy CNC hoạt động theo một chương trình đã được lập trình theo một quy tắc chặt chẽ
phù hợp với quy trình công nghệ được soạn thảo và cài đặt phần mềm trong máy.
Kết quả làm việc của máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển. lúc
này người điều khiển máy chủ yếu đóng vai trò theo dõi và kiểm tra các chức năng hoạt
động của máy.
Hình dáng kết cấu của máy tiện CNC cũng tương tự máy tiện thông thường, ngoài ra máy
tiện CNC còn có một số đặc điểm riêng sau
Hình 3.1. Hình dáng bên ngoài của máy tiện CNC
Những đặc trưng cơ bản của máy tiện CNC:
- Tính năng tự động hóa cao: Máy tiện CNC có năng suất cắt cao và giảm được tối đa
thời gian phụ, do mức độ tự động hóa được nâng cao vượt bậc. Tùy từng mức độ tự
động, máy CNC có thể thực hiện cùng một lúc nhiều chuyển dộng khác nhau, có thể
tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, tự động kiểm tra kích thước chi tiết và
qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối giữa dao và chi tiết, tự động tưới
nguội, tự động hút phoi ra khỏi khu vực cắt.
- Tính năng linh hoạt cao: chương trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng, thích
ứng với các loại chi tiết khác nhau. Do đó rút ngắn được thời gian phụ và thời gian
chuẩn bị sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa sản xuất hàng loạt
nhỏ, bất cứ lúc nào cũng có thể sản xuất nhanh chóng những chi tiết đã có chương
trình. Vì thế, không cần sản xuất chi tiết dự trữ, mà chỉ giữ lấy chương trình của chi
tiết đó. Máy CNC gia công được những chi tiết nhỏ, vừa, phản ứng một cách linh
hoạt khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điều quan trọng nhất là việc lập trình gia
công có thể thực hiện ngoài máy, trong các văn phòng có sự hỗ trợ của kỹ thuật tin
học thông qua các thiết bị máy tính, vi xử lý…
- Tính năng tập trung nguyên công: đa số các máy CNC có thể thực hiện số lượng lớn
các nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết. từ khả năng tập trung nguyên công, các máy CNC đã được phát triển thành các trung tâm
gia công CNC.
- Tính năng chính xác, đảm bảo chất lượng cao: giảm được hư hỏng do sai sót của con
người. đồng thời cũng giảm được cường độ chú ý của con người khi làm việc. có
khả năng gia công chính xác hàng loạt. Độ chính xác lặp lại, đặc trưng cho mức độ
ổn định trong suốt quá trình gia công là điểm ưu việt tuyệt đối của máy CNC. Máy
CNC có hệ thống điều khiển khép kín có khả năng gia công được những chi tiết
chính xác cả về hình dáng đến kích thước. những đặc điểm này thuận tiện cho việc
lắp lẫn, giảm khả năng tổn thất phôi liệu ở mức thấp nhất.
- Gia công biên dạng phức tạp: Máy CNC là máy duy nhất có thể gia công chính xác
và nhanh các chi tiết có hình dáng phức tạp như các bề mặt ba chiều.
- Tính năng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao:
+ Cải thiện tuổi thọ dao nhờ điều kiện cắt tối ưu. Tiết kiệm dụng cụ cắt gọt, đồ gá và
phụ tùng khác.
+ Giảm phế phẩm.
+ Tiết kiệm tiền thuê mướn lao động do không cần yêu cầu kỹ năng nghề nghiệp nhưng
năng suất gia công cao hơn.
+ Sử dụng lại chương trình gia công.
+ Giảm thời gian sản xuất.
+ Thời gian sử dụng máy nhiều hơn nhờ vào giảm thời gian dừng máy.
+ Giảm thời gian kiểm tra vì máy CNC sản xuất chi tiết chất lượng đồng nhất.
+ CNC có thể thay đổi nhanh chóng từ việc gia công loại chi tiết này sang loại khác với
thời gian chuẩn bị thấp nhất.
2 Các bộ phận chính của máy
2.1. Ụ đứng
Là bộ phận làm việc của máy tạo ra vận tốc cắt gọt. Bên trong lắp trục chính, động cơ
bước ( điều chỉnh các tốc độ và thay đổi chiều quay ). Trên đầu trục chính một đầu được
lắp với mâm cặp dùng để gá và kẹp chặt chi tiết gia công. Phía sau trục chính được lắp hệ
thống thủy lực hoặc khí nén để đóng mở và kẹp chặt chi tiết.
2.2Truyền động trục chính
Động cơ của trục chính máy tiện CNC có thể là động cơ một chiều hoặc xoay chiều.
Động cơ một chiều điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng kích từ. Động cơ xoay chiều thì điều
chỉnh vô cấp tốc độ bằng độ biến đổi tầng số thay đổi số vòng quay đơn giản có mô men
truyền tải cao.
2.3Truyền động chạy dao
Động cơ ( xoay chiều, một chiều ) truyền chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến
bằng bộ vít me đai ốc bi làm cho từng trục chạy dao độc lập (Trục X, Y ).
Các loại động cơ này có đặc tính động học ưu việt cho quá trình cắt, quá trình phanh hãm
do mô men quá tính nhỏ nên độ chính xác điều chỉnh cao và chính xác.
Bộ vít me đai ốc bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sát, có thể điều chỉnh
khe hở hợp lý khi truyền dẫn với tốc độ cao. Hình 3.2. Hệ thống truyền động chạy dao của máy tiện CNC
1-2-3-4-5-6- Các đường truyền liên giữa các động cơ bộ xử lý trung tâm ( CPU ) của hệ
điều khiển.
Trong đó:
1. đường nối giữa bảng điều khiển và CPU
2. Đường nối giữa CPU và hễ thống động cơ chạy dao
3,4. Đường phản hồi từ động cơ đến CPU.
5. Đường nối giữa CPU đến đầu ụ đứng.
6. đường phản hồi từ ụ đứng về CPU. ( CPU là bộ xử lý tringtam6 ủa hệ điều khiển )
2.4. Mâm cặp
Trong quá trình đóng mở mâm cặp để tháo chi tiết bằng hệ thống thủy lực ( khí nén ) hoạt
động nhanh lực phát động nhỏ và an toàn. Đối với máy tiện CNC thường được gia công
với tốc độ rất cao. Số vòng quay của trục chính lớn ( có thể lên tới 8000 vòng/ phút – khi
gia công kim loại màu ). Do đó lực ly tâm là rất lớn nên mâm cặp thường được kẹp bằng
hệ thống thủy lực ( khí nén ) tự động.
2.5. Ụ động
Bộ phận này bao gồm chi tiết dùng để định tâm và gá lắp chi tiết, điều chỉnh, kẹp chặt
nhờ hệ thống thủy lực ( khí nén )
2.6. Hệ thống bàn xe dao
Bao gồm hai bộ phận chính sau:
+ Gá đỡ ổ tích dao ( bàn xe dao ): Bộ phận này là bộ phận đỡ ổ chứa dao thực hiện các
chuyển dộng tịnh tiến ra ( vào ) song song, vuông góc với trục chính nhờ các chuyển
động của động cơ bước ( các chuyển động này đã được lập trình sẵn ).
+ ổ tích dao ( đầu rovonve ): Máy tiện thường dùng hai loại sau:
- Đầu rơvônve có thể lắp từ 8 đến 12 dao các loại.
- Các ổ chứa trong tổ hợp gia công với các bộ phận khác ( đồ gá thay đổi dụng cụ ).
+ Đầu rơ vôn ve cho phép thay dao nhanh trong thời gian ngắn đã được chỉ định, còn ổ
chứa dao thì mang một số lượng lớn dao mà không gây nguy hiểm, va chạm trong vùng
làm việc của máy tiện.Trong cả hai trường hợp chuôi của dao thường được kẹp trong khối mang dao tại những
vị trí xác định trên bàn xe dao. Các khối mang dao phù hợp với các gá đỡ dao trên máy
tiện và được tiêu chuẩn hóa.
Các kết cấu của đầu rơ vôn ve tùy thuộc vào công dụng và yêu cầu công nghệ của từng
loại máy. Bao gồm các đầu ro7vonve ( kiểu chữ thập, kiểu đĩa hình trống ). Phổ biến đầu
rơ vôn ve của các loại máy tiện CNC có kết cấu như hình 3.3.
Hình 3.3. hệ thống gá đặt dụng cụ
Đầu rơ von6ve có thể lắp được các loại dao: Tiện, phay, khoan, khoét, cắt ren được tiêu
chuẩn hóa phần chuôi có thể lắp lẫn và lắp ghép với các đồ gá ở trên đầu rơ vôn ve.
+ Ổ chứa dụng cụ cho máy tiện CNC
Các ổ chứa dao cụ thường được sử dụng ít hơn so với đầu rơvônve vì việc thay đổi dụng
cụ khó khăn so với các cơ cấu của đầu rơvônve. Song ổ chứa có ưu điểm là an toàn, ít
gây ra va chạm trong vùng gia công, dễ dàng ghép nối một số lớn các dụng cụ một cách
tự động mà không cần sự can thiệp bằng tay.
2.7. Bảng điều khiển
Bảng điều khiển là nơi thực hiện trao đổi thông tin giữa người và máy. Kết cấu của bảng
có thể khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất. Bảng điều khiển của máy tiện CNC
TOPTURN S15 có cấu tạo như sau:Hình 3.4. Bảng điều khiển của máy tiện CNC TOPTURN S15
3. Hệ thống dụng cụ cắt trên máy tiện ( Tooling system of CNC lathe )
Tất cả dao tiện trên máy CNC đều có phần cắt là những mảnh hợp kim lắp ghép. Mỗi dao
yêu cầu chỉ được lắp cố định tại một vị trí trên đầu rơ vôn ve và có thể thực hiện tự động
một cách chính xác theo chương trình dã được định sẵn. Các dao có thể thay đổi cho nhau
Và có thể lắp lẫn với các máy CNC khác nhau trong phân xưởng. kết cấu của các dao tiện
dùng cho máy CNC rất đa dạng và phụ thuộc chủ yếu vào bề mặt gia công. Hình 3.5 mô
tả các loại dao tiện cơ bản dùng trên máy tiện CNC.
Hình 3.5 mô tả các loại dao tiện cơ bản dùng trên máy tiện CNC
4. Đặc tính kỹ thuật của máy
Mỗi loại máy có đặc tính kỹ thuật khác nhau, phụ thuộc vào từng hãng sản xuất. Trong
phạm vi giáo trình giới thiệu máy tiện CNC TOPTURN S15 do đài loan sản xuất có đặc
tính kỹ thuật cơ bản như sau:
+ Đường kính mâm cặp:
+ Chiều cao trung tâm tính từ trục chính đến băng máy:
+ Khoảng cách từ tâm trục chính đến tâm ụ động: + Khoảng cách chạy dao dọc của bàn dao ( trục Z ):
+ Khoảng cách chạy dao ngang của bàn dao ( trục X ):
+ tốc độ của trục chính :
+ Đường kính lỗ trục chính :
+ Số lượng dao :
+ Lượng chạy dao dọc ( trục Z ) :
+ Lượng chạy dao ngang ( trục X ):
+ Thời gian thay đổi dao :
+ Diện tích mặt đáy:
MỘT SỐ CÁC THIẾT BỊ BÊN NGOÀI
Các thiết bị bên ngoài có thể giúp đỡ cho người thợ hoàn thành các công việc một cách
độc lập, mở rộng chức năng hoạt động của máy. Gồm các thiết bị:
- Thiết bị đo dao ( settingguage ): Là thiết bị dùng để đo vị trí khoảng cách của các
dao cụ, với dụng cụ đo đó thì các sai số giữa vị trí chi tiết gia công với các khoảng
cách dao được xác định chính xác. Có hai loại: thiết bị đo điện tử và thiết bị đo
quang học.
- Hệ thống đo tự động chi tiết ( Automatic workpice measuring divice ): Là thiết bị đo
tự động từ tính toán đến xác định kích thước bù dao hoàn toàn tự động.
- Hệ thống tải phôi ( Chip conveyor ): thiết bị này dùng để vận chuyển phoi trong quá
trình cắt gọt.
- Bộ phận cấp phôi liệu ( bar feeder ): là bộ phận cung cấp phôi liệu cho máy gia
công, thường có ở các máy có chương trình đặt sẵn là máy có phần CIM.
- Hệ thống kẹp phôi tự động ( automaticcjaw changer ): Là thiết bị chuyển đổi kẹp,
hãm phôi tự động trên mâm cặp bằng hệ thống khí nén hoặc thủy lực.
- Hệ thống thay dao tự động ( automatic tool changer ): quá trình thay đổi dao cắt
trong ổ chứa dao phải tuân thủ theo những câu lệnh được thể hiện trong phần CNC.
- Hệ thống dao cụ trong máy tiện ( tooling system of CNC lathe ): là bộ phận của máy
tiện CNC thông thường cho phép lắp 8 – 12 dao. Mỗi dao yêu cầu chỉ được lắp cố
định tại một vị trí trên đầu rơ vôn ve và có thể thực hiện tự động chính xác theo
chương trình đã được định sẵn. Các dao có thể thay đổi cho nhau và có thể lắp lẫn
với các máy CNC khác trong phân xưởng. vì vậy người ta chế tạo các loại gá đỡ dao
theo tiêu chuẩn để rút ngắn thời gia các thao tác, dễ tháo lắp, sữa chữa và thay đổi số
dao.
5. Bảo quản, bảo dưỡng máy
Công tác bảo dưỡng máy thường xuyên và định kỳ, tuân theo những hướng dẫn của nhà
cung cấp, đảm bảo đúng quy trình và các nội dung sau đây:
- Không vận hành máy khi chua đọc và hiểu rõ hướng dẫn an toàn vận hành máy.
- Không động chạm vào các bộ phận máy đang chuyển động, không đeo nhẫn, đồng
hồ, dây chuyền và cà vạt trong khi vận hành thiết bị. quần áo gọn gàng.
- Phải cất các thiết bị phục vụ ( đồ gá kẹp, dao cụ, giẻ lau..) xung quanh máy vào vị
trí quy định trước khi vận hành máy.
- Chú ý: không vận hành máy sau khi sử dụng thuốc không có đơn, uống những dược
phẩm mạnh, các đồ uống có độ cồn kích thích.
- Dừng trục chính hoàn toàn trước khi thay đổi dao cụ.
- Dừng hẳn trục chính và các trục chuyển động trước khi gá hay tháo phôi.- Dừng hẳn trục chính trước khi hiệu chỉnh phôi, đồ gá hay vòi làm mát đang làm
việc.
- Dừng hẳn trục chính trước khi đo đạt kích thước trên phôi.
- Tắt nguồn trước khi hiệu chỉnh hay thay đổi các chi tiết trên máy.
- Chú ý vị trí các phím chức năng khi máy dang hoạt động hoặc dang gá lắp phôi ,
dao.
- Không được khởi động máy khi lưỡi cắt đang chạm vào phôi.
- Đảm bảo vùng làm việc đủ ánh sáng.
- Vùng làm việc sạch sẽ và khô ráo. Dọn dẹp phoi, dầu và các vật trở ngại khác.
- Không được dựa vào máy khi máy đang hoạt động.
- Không để máy hoạt động mà không có sự quan sát.
- Dịnh vị và kẹp chặt phôi chắc chắn.
- Sử dụng tốc độ và lượng chạy dao đúng với từng nguyên công nếu có những tiếng
ồn và rung động khác thường.
- Kiểm tra dao và đồ gá trước khi gia công.
- Cất giữ các vật liệu và chất lỏng dễ cháy ra khỏi vùng làm việc và phoi nóng.
- Không sử dung máy trong môi trường dễ nổ.
- Kiểm tra tấ cả các chổ nối trước khi lắp đặt vận hành hay sữa chữa máy. Điện áp
cung cấp phù hợp với điện áp yêu cầu của máy.
- Ngắt tất cả các nguồn điện vào máy trước khi lắp đặt hay sữa chửa máy. Ngắt tất cả
các nguồn điện trước khi mỡ hộp điện hay hộp điều khiển. chỉ những người có
chuyên môn mới được sữa chữa máy.
- Khi không sử dụng tắt nguồn tổng của máy.Bài 4
ĐẶC ĐIỂM, ĐẶC TRƯNG CỦA MÁY TIỆN CNC
1. Hệ trục toạ độ và các qui ước
Các trục tọa độ của máy CNC cho phép xác định chiều chuyển động của các cơ cấu máy
và dụng cụ cắt. Chiều
Hướng dẫn set gốc gia công trên máy tiện CNC hệ FANUC
Set gốc gia công là một việc rất quan trọng trong tiện CNC nó ảnh hưởng tới độ chính xác gia công. Có một vài cách để set gốc như: sử dụng G54 đến 59, sử dụng G50, sử dụng địa chỉ nhớ
dao .... Trong đó cách sử dụng địa chỉ nhớ dao (set dao)được sử dụng rộng rãi nhất vì mỗi dao dùng một địa chỉ nên rất tiện lợi nếu chương trình gia công sử dụng nhiều dao. Đây cũng là cách thường được dùng nhất trong thực tế gia công.
Sách hướng dẫn lập trình máy Phay CNC FANUC
Sách hướng dẫn lập trình máy Phay CNC FANUC đã có các bạn có nhu cầu liên hệ Trung Tâm CADCAMCNC TECH để đặt mua nhé.
Mục lục:
Chương 1: Tổng quan công nghệ CAD/CAM/CNC
1. Các thuật ngữ
2. Lịch sử phất triển
Chương 2: Các mã G trong lập trình CNC
1. Danh sách mã lệnh G
2. Các dạng tọa độ G90,G91
3. G00 di chuyển dụng cụ nhanh không cắt gọt
4. G01 di chuyển dụng cụ theo đường thẳng có cắt gọt
5. G02, G03 di chuyển dụng cụ theo cung tròn có cắt gọt
6. G17,G18,G19 lựa chọn mặt phẳng gia công
7. Trở về gốc chính của máy, gốc thứ 2,3,4.. của máy
8. G40,G41,G42 bù trừ bán kính dụng cụ
9. G93,G44,G49 bù trừ chiều dài dụng cụ
10. G54 đến G59 lựa chọn hệ tọa độ gia công
Chương 3: Các mã lệnh M trong lập trình CNC
Chương 4: Mã lệnh T,S và F trong lập trình CNC
1. Mã lệnh T
2. Mã lệnh S
3. Mã lệnh F
Chương 5: Mã lệnh D và H Trong lập trình CNC
1. Mã lệnh D
2. Mã lệnh H
Chương 6: Các ví dụ lập trình
Chương 7: Sử dụng phần mềm CutViewer mô phỏng lập trình Phay CNC
1. Giới thiệu phần mềm
2. Các bước tổng quát để mô phỏng chương trình gia công
3. Tạo chương trình gia công
4. Các công cụ hỗ trợ mô phỏng
Chương 8: Hướng dẫn sử dụng phần mềm: CNC Swansoft Simulation để mô phỏng và vận hành máy phay CNC Fanuc
Chương 9: Phương pháp vận hành máy Phay CNC hệ điều khiển FANUC
1. Phương pháp di chuyển các trục trên máy CNC
2. Vận hành theo chế độ MDI (Manual Data Input)
3. Chức năng EDIT
4. Chức năng MEM
5. Chức năng T (Tape)
6. Phương pháp gá đặt
7. Phương pháp lấy tâm chi tiết và offset dao
8. Công dụng các phím trên Panel điều khiển máy
9. Bài tập thực hành
Mục lục:
Chương 1: Tổng quan công nghệ CAD/CAM/CNC
1. Các thuật ngữ
2. Lịch sử phất triển
Chương 2: Các mã G trong lập trình CNC
1. Danh sách mã lệnh G
2. Các dạng tọa độ G90,G91
3. G00 di chuyển dụng cụ nhanh không cắt gọt
4. G01 di chuyển dụng cụ theo đường thẳng có cắt gọt
5. G02, G03 di chuyển dụng cụ theo cung tròn có cắt gọt
6. G17,G18,G19 lựa chọn mặt phẳng gia công
7. Trở về gốc chính của máy, gốc thứ 2,3,4.. của máy
8. G40,G41,G42 bù trừ bán kính dụng cụ
9. G93,G44,G49 bù trừ chiều dài dụng cụ
10. G54 đến G59 lựa chọn hệ tọa độ gia công
Chương 3: Các mã lệnh M trong lập trình CNC
Chương 4: Mã lệnh T,S và F trong lập trình CNC
1. Mã lệnh T
2. Mã lệnh S
3. Mã lệnh F
Chương 5: Mã lệnh D và H Trong lập trình CNC
1. Mã lệnh D
2. Mã lệnh H
Chương 6: Các ví dụ lập trình
Chương 7: Sử dụng phần mềm CutViewer mô phỏng lập trình Phay CNC
1. Giới thiệu phần mềm
2. Các bước tổng quát để mô phỏng chương trình gia công
3. Tạo chương trình gia công
4. Các công cụ hỗ trợ mô phỏng
Chương 8: Hướng dẫn sử dụng phần mềm: CNC Swansoft Simulation để mô phỏng và vận hành máy phay CNC Fanuc
Chương 9: Phương pháp vận hành máy Phay CNC hệ điều khiển FANUC
1. Phương pháp di chuyển các trục trên máy CNC
2. Vận hành theo chế độ MDI (Manual Data Input)
3. Chức năng EDIT
4. Chức năng MEM
5. Chức năng T (Tape)
6. Phương pháp gá đặt
7. Phương pháp lấy tâm chi tiết và offset dao
8. Công dụng các phím trên Panel điều khiển máy
9. Bài tập thực hành
Phần mềm CIMCOEdit mô phỏng và điều khiển CNC
Với tư cách là người lập trình CNC hay người đứng máy trong một xưởng sản xuất chịu trách nhiệm cho việc tạo và chỉnh sửa các chương trình CNC, bạn cần một công cụ đáng tin cậy, nhanh chóng, và chuyên nghiệp.
Cimco Edit 5 là phiên bản mới nhất của phần mềm chỉnh sửa chương trình CNC nổi tiếng nhất trên thị trường và ở bất cứ quốc gia nào, bất kỳ ngôn ngữ nào. Có khoảng hơn 80,000 bản quyền đã được bán ra trong những năm vừa qua, Cimco Edit là sự chọn lựa chuyên nghiệp của các nhà lập trình CNC chuyên nghiệp luôn có yêu cầu công cụ phải có đầy đủ các tính năng và đáng tin cậy, hiệu quả về chi phí.
Một số tính năng nổi trội
Một số tính năng nổi trội
- Quản lý được các chương trình CNC phức tạp nhất. Chiếm dung lượng rất nhỏ trong bộ nhớ máy tính của bạn .
- Mã CNC bao gồm các chức năng đánh số dòng/tái đánh số dòng, xử lý ký tự, tìm đoạn giá trị xyz, và .v.v…
- Cấu hình chi tiết của file (NEW in v5) – cung cấp một loạt các lựa chọn bao gồm các dạng màu sắc, kiểu đánh số mới, tự động đăng ký mở rộng .v.v…
- Các hàm toán học bao gồm các thuật toán cơ bản, quay, đối xứng, bù trừ dao và biên dịch.
- Truyền thông qua cổng DNC RS232. Lưu ý: đối với Cimco Edit bạn có thêm lựa chọn để cùng lúc giao tiếp tới 6 máy CNC.
- So sánh các file (ENHANCED in v5) - chương trình của chúng ta sẽ được so sánh nhanh chóng và đầy đủ các cấu hình cho phép người sử dụng lựa chọn để xem sự khác biệt một dòng/phần tại một thời gian hoặc tất cả cùng một lúc.
- Phay 3D thông minh / tiện 2 trục (ENHANCED in v5) – thiết lập chương trình CNC cho phay 3 trục và tiện 2 trục bên trong Cimco Edit với bước chuyển tiếp liên tục, đồng bộ hóa.
- NC–Assistant (NEW in v5) – di chuyển con trỏ đến bất kỳ mã M và G, chương trình sẽ nhận dạng các mã và cho phép bạn sửa đổi giá trị bằng cách sử dụng một giao diện tương tác.
- Cycle/Macro Support (NEW in v5) – cho phép người sử dụng nhanh chóng bổ sung, chỉnh sửa chu trình hoạt động phức tạp.
- Drag-and-drop editing– Cimco Edit hỗ trợ kéo và thả chỉnh sửa.
- Cấu hình in ấn (ENHANCED in v5) – Cimco Edit cung cấp nhiều sự lựa chọn in ấn bao gồm cả các tính năng theo tiêu chuẩn ISO. Với V5 bây giờ bạn có thể chọn để in các chương trình của bạn lên đến bốn cột để tiết kiệm giấy.
- Hệ thống tổng quát và các tính năng tùy chọn để tối đa hóa khả năng sản xuất, cơ cấu chương trình làm việc trong công việc của bạn.Theo công ty VCAM TECH
Đăng ký:
Bài đăng (Atom)