Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC
Quá trình phát triển của công nghệ chế tạo và máy cắt kim loại đã trải qua các giai đoạn:
* Công nghiệp hoá với sự ra đời của ngành chế tạo máy công cụ;
* Từ tự động hoá cơ khí sang tự động hoá có sự trợ giúp của máy vi tính
Máy công cụ điều khiển số (CNC) đã trải qua nhiều mốc quan trọng trong quá trình phát triển, gắn liền với sự tiến bộ của công nghệ điện tử và tin học Những bước tiến này không chỉ nâng cao độ chính xác và hiệu suất sản xuất mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành chế tạo Sự kết hợp giữa CNC và công nghệ hiện đại đã tạo ra những giải pháp tối ưu cho quy trình sản xuất, giúp doanh nghiệp tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường.
JOSEPB MJAC QUARD đã dùng những tấm tôn đục lỗ điều khiển tự động các máy dệt.
MFO URNEAUX đã phát minh ra "Đàn dương cầm tự động" nổi tiếng thế giới mang tên PIANNOLA, sử dụng băng giấy rộng 30cm với các lỗ đục theo vị trí tương thích để điều khiển luồng khí nén tác động vào các phím bấm cơ khí Phát minh này đã mở ra một kỷ nguyên mới trong việc sử dụng băng giấy đục lỗ làm vật mang tin, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lịch sử âm nhạc Năm 1946, phát minh này đã thu hút sự chú ý và trở thành một biểu tượng trong lĩnh vực nhạc cụ tự động.
Dr John Mauchly và Dr J Presper Eckert đã phát triển máy tính điện tử đầu tiên mang tên "ENIAC" cho quân đội Mỹ, đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong lịch sử công nghệ.
T.PARSON và viện công nghệ MIT (Massachusetts Institute Of
Công ty công nghệ đã nghiên cứu và thiết kế một hệ thống điều khiển cho máy công cụ theo hợp đồng của Không quân Mỹ (US AF), nhằm điều khiển trực tiếp vị trí của thiết bị.
Mười trục vít me đã được phân tích thông qua dữ liệu đầu ra của máy tính, chứng minh khả năng gia công một chi tiết T PARSON đã đưa ra bốn luận điểm cơ bản để hỗ trợ cho nghiên cứu này.
Những vị trí được tính ra trên một biên dạng được ghi nhớ vào bìa đục lỗ. Các bìa đục lỗ được đọc ở trên máy một cách tự động
Các vị trí đã được đọc ra phải được thông báo một cách liên tục và bổ xung thêm tính toán cho các giá trị trung gian.
Các động cơ SERVO (vô cấp tốc độ) có thể điều khiển được chuyển động của các trục.
Hãng MIT đã giới thiệu máy phay đầu tiên mang tên CINCINNATI HYDROTEL với trục thẳng đứng Máy được trang bị tủ điều khiển tích hợp bảng điều khiển bằng bóng điện tử, cho phép di chuyển đồng thời theo ba trục và nhận dữ liệu qua băng đục lỗ nhị phân.
BENDIX đã mua bản quyền phát minh của T PARSONS và chế tạo thiết bị điều khiển NCcông nghiệp đầu tiên (vẫn dùng bóng đèn điện tử).
Những máy phay đầu tiên xuất hiện tại các phân xưởng của không lực Hoa Kỳ và tại viện công nghệ TOKYO ở Nhật Bản Công ty IKEGAI đã liên kết để phát triển thành công máy điều khiển số, dựa trên nền tảng của máy tiện thủy lực, dẫn đến sự ra đời của chiếc máy tiện NC đầu tiên tại Nhật Bản.
KERNEY và TRECKER đã hợp tác để giới thiệu hệ thống thay dụng cụ tự động ATC (Automatic Tool Changer), hay còn gọi là “Milwaukee Matic” Hệ thống này sử dụng ngôn ngữ lập trình biểu trưng APT, được phát triển gắn liền với máy tính IBM704.
Hệ điều khiển NC sử dụng đèn bán dẫn đã thay thế các hệ điều khiển cũ với đèn điện tử Chiếc máy điều khiển NC đầu tiên được các nhà chế tạo máy người Đức giới thiệu tại hội chợ HANOVER.
Giải pháp thay dụng cụ tự động (ATC) đã nâng cao trình độ tự động hoá khâu gia công
Kỹ thuật mạch tích hợp IC đã nâng cao tính nhỏ gọn và độ tin cậy của các hệ điều khiển Tại Nhật Bản, IKEGAI đã hợp tác với FUJITSU để chuyển giao hệ thống điều khiển DNC, đánh dấu sự ra đời của hệ thống điều khiển cho đường sắt quốc gia Nhật Bản.
Giải pháp đầu tiên cho việc điều khiển liên kết chung từ một máy vi tính trung tâm DNC (Direct Numerical Control) đã được triển khai tại Mỹ, sử dụng hệ điều khiển Sundstrand Omnicontrol kết hợp với máy tính IBM.
Giải pháp thay thế bệ phiến gá phôi tự động (Automatic Palete Changer) + Năm 1972:
Hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp một máy vi tính nhỏ Đó là hệ điều khiển số dùng vi tính có hệ vi xử lý sau này.
Các hệ vi xử lý (Micro Processors) tạo ra cuộc cách mạng trong kỹ thuật CNC
Các hệ thống gia công linh hoạt được tạo lập thực hiện
Những khớp nối liên hoàn CAD/CAM thiết kế và chế tạo có trợ giúp của máy tính (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing)
Trong quá trình phát triển công cụ trợ giúp lập trình CNC, đã xảy ra một "Cuộc chiến lòng tin" giữa những người ủng hộ và phản đối giải pháp điều khiển bằng tay qua cấp lệnh.
Hệ điều khiển CNC hiện đại với công năng mạnh mẽ và các công cụ lập trình đồ họa đã mang đến bước tiến mới cho quy trình lập trình tại phân xưởng.
Standard interfaces pave the way for automated enterprises based on Computer Integrated Manufacturing (CIM) systems, facilitating seamless information exchange.
Các giao diện số giữa điều khiển NC và hệ thống khởi động đã nâng cao độ chính xác và cải thiện đặc tính điều chỉnh cho các trục điều khiển NC cũng như trục chính.
Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC
Trong ngành công nghiệp sản xuất, máy CNC được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau Bài viết này sẽ giới thiệu các tiêu chí phân loại máy CNC khắc đá, giúp Quý vị lựa chọn phù hợp với mục đích sản xuất cụ thể của mình.
Phân loại theo phương pháp truyền động: Gồm truyền động điện, thủy lực, khí nén
Phân loại theo phương pháp điều khiển: Gồm điều khiển điểm, điều khiển đoạn, điều khiển theo đường cắt (Gồm máy 2D, máy 3D, Điều khiển 2D1/2, hoặc điều khiển 4D, 5D).
Phân loại theo phương pháp thay dao: Gồm thay dao bằng tay, hoặc phương pháp tự động kiểu rơ-vôn-ve, trống mang dao hay băng tải dao
Phân loại theo kiểu kích cỡ phôi sản phẩm có thể gia công
Phân loại theo kích cỡ máy và trọng lượng máy.
Phân loại theo số lượng trục của máy.
Phân loại theo hệ điều hành: Có thể là của Fanuc, Siemens, Fagor, EMCO,… Phân loại theo chức năng hoạt động:
Máy khoan CNC Đây là loại máy khá phổ biến trong các xưởng gia công cơ khí ở Việt Nam hiện nay.
- Máy khoan CNC gồm có những loại sau:
Máy khoan 2 trục là thiết bị được trang bị hai trục X và Y, cho phép điều khiển lập trình để định vị chính xác các lỗ cần khoan trên bề mặt Ngoài ra, chiều sâu lỗ khoan có thể được điều chỉnh linh hoạt thông qua hệ thống CAM hoặc bằng tay.
Máy khoan 3 trục cho phép lập trình chiều sâu Z để thực hiện gia công chính xác Trong khi đó, máy khoan 4 trục có khả năng xoay đầu trục chính, giúp khoan các lỗ nghiêng một cách hiệu quả Cả hai loại máy này đều thuộc dòng máy tiện CNC, mang lại sự linh hoạt và độ chính xác cao trong quá trình sản xuất.
Máy tiện CNC là loại máy gia công có chức năng tương tự như máy tiện truyền thống, nhưng nổi bật với hệ thống điều khiển bằng máy tính và ít nhất hai trục tiện, giúp nâng cao độ chính xác và khả năng tự động hóa trong quá trình gia công.
Để gia công các biên dạng tròn xoay và thực hiện khoan, khoét lỗ có tâm trùng với tâm trục chính, cần thiết phải có ít nhất hai trục: một trục Z để di chuyển bàn xe theo chiều dọc và một trục X để di chuyển theo chiều ngang.
Hiện 2 loại máy đục đá và máy khắc đá CNC đang được công ty chúng tôi phân phối Bạn có thể xem nó ở trang chủ
Có 2 dạng chính là máy phay CNC dạng đứng và máy CNC dạng ngang
Số trục điều khiển đồng thời cùng một lúc thường là 3 trục trở lên, theo các phương cắt X, Y, Z trong không gian cắt
Chức năng gia công gồm phay mặt phẳng, phay đường biên, phay mặt cong, khoan, khoét, doa lỗ, taro-ren
Trung tâm gia công là một loại máy công cụ CNC với khả năng gia công đa dạng hơn so với máy tiện CNC và máy phay CNC.
Trung tâm gia công có thể thực hiện được nhiều nguyên công gia công chi tiết chỉ với 1 lần gá phôi sản phẩm.
Ngoài ra, trung tâm gia công có thể tự động thay đổi dụng cụ cắt và điều khiển được nhiều chuyển động gia công đồng thời (3 trục trở lên).
Có những loại trung tâm gia công sau:
+ Trung tâm gia công tiện phay kết hợp
+ Trung tâm gia công phay đứng
+ Trung tâm gia công phay ngang
+ Trung trâm gia công vạn năng
Máy gia công tia lửa điện EDM
Máy CNC là thiết bị lý tưởng cho gia công vật liệu cứng có khả năng dẫn điện, cho phép xử lý các bề mặt 3D phức tạp sau khi đã gia công thô Nó cũng thích hợp cho việc gia công khe hẹp, sâu và góc hẹp, tạo vết nám trên bề mặt khuôn đúc sản phẩm nhựa, cũng như cắt profile cho khuôn dập và khuôn đùn ép.
Có 2 loại máy trung tâm tia lửa điện là:
Máy gia công tia lửa điện có điện cực định hình
Hình 1.6 Máy cắt dây CNC
Bài viết này giới thiệu các loại máy CNC mà CNC Khắc đang cung cấp, nhấn mạnh những lợi ích vượt trội như tiết kiệm nhân lực, rút ngắn thời gian sản xuất và nâng cao chất lượng gia công.
Máy công cụ CNC ngày càng là trợ thủ đắc lực và không thể thiếu trong quy trình sản xuất của các doanh nghiệp ngày nay.
Tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nước ta hiện nay
Cho đến nay máy CNC được dùng sử dụng rộng rãi ở các doanh nhiệp trong nước cũng như nước ngoài đầu tư vào Việt Nam.
Máy CNC hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong việc chế tạo các chi tiết cơ khí, đặc biệt là khuôn mẫu chính xác và các sản phẩm phục vụ cho ngành công nghiệp quốc phòng, thiết bị điện tử Ngoài ra, máy CNC còn đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học và đào tạo tại các trường đại học, cao học, cũng như trường dạy nghề kỹ thuật Tuy nhiên, phần lớn máy CNC đang sử dụng là máy cũ (second hand), trong khi máy mới rất hiếm do nhu cầu và khả năng đầu tư hạn chế của các doanh nghiệp.
Các hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển máy công cụ CNC chủ yếu tập trung vào việc xử lý dữ liệu từ chương trình của người dùng để điều khiển động cơ dẫn động bàn máy và trục chính, nhằm tạo ra hình dáng chi tiết cần gia công với độ chính xác cao Các sensor nhận biết vận tốc và vị trí thực, cung cấp thông tin hồi tiếp cho mạch điều khiển, giúp động cơ servo điều chỉnh liên tục để giảm thiểu sai số giữa vị trí cần và vị trí thực Hệ thống hồi tiếp hiệu quả bao gồm ba vòng lặp điều khiển độc lập cho các trục máy, với vòng ngoài là hồi tiếp vị trí, vòng giữa là hồi tiếp vận tốc, và vòng trong là hồi tiếp dòng điện Vòng lặp điều khiển vị trí thường được tích hợp trong hệ NC, trong khi các vòng lặp khác nằm trong thiết bị servo Tuy nhiên, vị trí của các vòng lặp điều khiển không có quy định cố định, mà phụ thuộc vào thiết kế của từng nhà sản xuất máy công cụ CNC.
Hình 2.10 Ba loại vòng lặp điều khiển trong máy CNC Đièu khiển công tua 4D
Hệ thống điều khiển chu trình hở hoạt động bằng cách nhập dữ liệu chương trình gia công vào bộ điều khiển MCU (machine control unit) Bộ điều khiển này sẽ giải mã thông tin và lưu trữ cho đến khi người vận hành bắt đầu chương trình Mỗi lệnh trong chương trình được chuyển đổi thành các xung điện một cách tuần tự và tự động, sau đó gửi đến bộ điều khiển để kích hoạt và điều khiển các động cơ servo Lượng dịch chuyển của động cơ, hay bàn máy, phụ thuộc vào số xung điện mà động cơ nhận được.
Hình 2.11 Hệ thống điều khiển theo chu trình hở
Hệ thống này đơn giản do không có mạch hồi tiếp, nhưng điều này cũng dẫn đến việc không thể kiểm tra xem động cơ servo có quay đúng theo lệnh hay không, tức là thiếu mối liên hệ ngược.
Hệ thống điều khiển chu trình hở không phù hợp cho máy CNC gia công có độ chính xác lớn hơn 0,02 mm hoặc lực cắt lớn Loại điều khiển này sử dụng động cơ servo một chiều kiểu động cơ bước (stepper motor) Độ chính xác gia công phụ thuộc vào độ chính xác chuyển động của động cơ bước, vítme và hệ thống truyền động Khi mômen quay nhỏ và ổn định, độ chính xác dịch chuyển cao, vì vậy máy gia công tia lửa điện vẫn áp dụng điều khiển theo chu trình hở.
Bộ điều khiển chu trình nửa kín là hệ thống điều khiển phổ biến, trong đó thiết bị kiểm tra vị trí được lắp vào trục động cơ servo để kiểm tra góc quay Độ chính xác của chuyển động bàn máy phụ thuộc lớn vào độ chính xác của trục vít me Do đó, trục vít me bi có độ chính xác cao được sử dụng trong hệ truyền động để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Máy NC có khả năng bù trừ sai số của bước vít me và khe hở trục vít me để nâng cao độ chính xác Việc bù trừ sai số bước vít me được thực hiện bằng cách hiệu chỉnh chỉ thị đến hệ dẫn động servo, nhằm loại bỏ sai số tích lũy Đối với sai số khe hở, khi chiều chuyển động đổi dấu, một lượng xung tương ứng với khe hở sẽ được gửi đến hệ điều khiển động cơ servo để thực hiện hiệu chỉnh.
Hệ thống điều khiển chu trình nửa kín gặp khó khăn trong việc đạt độ chính xác cao do ảnh hưởng của khe hở và độ mòn của trục vít me, điều này thay đổi theo khối lượng chi tiết gia công và nhiệt độ Khi chiều dài trục vít me bị hạn chế, cơ cấu bánh răng thanh răng được sử dụng cho các máy lớn, nhưng độ chính xác của nó thường kém Do đó, việc áp dụng điều khiển chu trình kín sẽ giúp khắc phục sai số của vít me hoặc bánh răng thanh răng, nâng cao hiệu quả trong quá trình gia công.
Hình 2.13 Hệ thống điều khiển theo chu trình kín (có hồi tiếp vị trí và tốc độ)
Trong hệ thống điều khiển chu trình kín, thiết bị giám sát vị trí, hay còn gọi là linear scale, được lắp trên bàn máy và cung cấp thông tin hồi tiếp về vị trí thực của bàn máy cho hệ điều khiển Mặc dù chu trình kín và chu trình nửa kín có nhiều điểm tương đồng, điểm khác biệt chính nằm ở vị trí lắp đặt của thiết bị giám sát Hệ thống điều khiển chu trình kín nổi bật với độ chính xác cao trong việc nhận biết vị trí.
Hiện tượng cộng hưởng trong dao động của khung máy và dính trượt gây ra thiết hụt chuyển động, ảnh hưởng đến đặc tính của hệ servo Hệ điều khiển chu trình kín luôn nỗ lực giảm sai số giữa vị trí mong muốn và vị trí thực tế Để khắc phục các sai số này, bộ điều khiển cần nhạy bén để dập tắt ảnh hưởng của dao động, nhưng điều này có thể dẫn đến mất ổn định Nếu tần số cộng hưởng của máy thấp hơn tần số đáp ứng của hệ điều khiển, sự ổn định sẽ bị ảnh hưởng Do đó, việc tăng độ cứng vững của khung máy và giảm hệ số ma sát là cần thiết Trong trường hợp khó khăn trong việc tăng độ cứng vững hoặc loại bỏ hiện tượng thiếu hụt chuyển động, bộ điều khiển chu trình hỗn hợp được sử dụng để đảm bảo độ chính xác vị trí mà không làm mất tính ổn định Chu trình hỗn hợp bao gồm hai vòng lặp điều khiển: vòng nửa kín giám sát động cơ và vòng kín sử dụng thước quang để theo dõi vị trí bàn máy Vòng nửa kín cho phép sử dụng thuật toán điều khiển nhạy cao, trong khi vòng kín bù trừ sai số vị trí, nâng cao độ chính xác điều khiển ở chế độ nhạy thấp hơn Sự kết hợp này đảm bảo độ chính xác điều khiển trong mọi tình huống.
Hình 2.14 Bộ điều khiển chu trình hỗn hợp
Cấu tạo chung của máy CNC
Máy tiện CNC có cấu tạo tương tự như máy tiện thông thường, nhưng khác biệt ở chỗ máy CNC tự động hóa quá trình gia công Trong khi máy tiện thông thường yêu cầu người điều khiển theo dõi vị trí dao cắt và thực hiện thao tác kịp thời, máy tiện CNC giúp nâng cao độ chính xác và năng suất mà không phụ thuộc nhiều vào tay nghề của người vận hành.
Máy CNC hoạt động dựa trên chương trình được lập trình theo quy tắc công nghệ cụ thể, với phần mềm được cài đặt sẵn Kết quả làm việc của máy CNC không bị ảnh hưởng bởi tay nghề của người điều khiển, mà người này chủ yếu có vai trò theo dõi và kiểm tra các chức năng của máy Hình dáng và cấu trúc của máy tiện CNC tương tự như máy tiện thông thường, nhưng máy tiện CNC còn sở hữu một số đặc điểm riêng biệt.
Hình 3.1 Hình dáng bên ngoài của máy tiện CNC
Những đặctrưng cơ bản của máy tiện CNC:
Máy tiện CNC sở hữu tính năng tự động hóa cao, giúp nâng cao năng suất cắt và giảm thiểu thời gian phụ Với mức độ tự động hóa khác nhau, máy có khả năng thực hiện nhiều chuyển động đồng thời, tự động thay dao, hiệu chỉnh sai số dao cụ, kiểm tra kích thước chi tiết và tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí giữa dao và chi tiết Ngoài ra, máy còn tự động tưới nguội và hút phoi ra khỏi khu vực cắt, tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Chương trình CNC có tính năng linh hoạt cao, cho phép thay đổi nhanh chóng và dễ dàng để thích ứng với nhiều loại chi tiết khác nhau Điều này giúp rút ngắn thời gian phụ và chuẩn bị sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho tự động hóa sản xuất hàng loạt nhỏ Người dùng có thể sản xuất nhanh chóng các chi tiết đã được lập trình mà không cần giữ hàng tồn kho, chỉ cần lưu trữ chương trình Máy CNC có khả năng gia công các chi tiết nhỏ và vừa, phản ứng linh hoạt với sự thay đổi trong nhiệm vụ công nghệ Đặc biệt, việc lập trình gia công có thể thực hiện ngoài máy, tại các văn phòng có sự hỗ trợ của kỹ thuật tin học thông qua máy tính và vi xử lý.
Máy CNC có khả năng thực hiện nhiều nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết, nhờ vào tính năng tập trung nguyên công Từ đó, các máy CNC đã được phát triển thành các trung tâm gia công CNC, mang lại hiệu quả cao trong sản xuất.
Máy CNC mang lại tính năng chính xác và đảm bảo chất lượng cao, giúp giảm thiểu hư hỏng do sai sót của con người và giảm cường độ chú ý cần thiết trong quá trình làm việc Với khả năng gia công chính xác hàng loạt và độ chính xác lặp lại, máy CNC thể hiện sự ổn định vượt trội trong suốt quá trình gia công Hệ thống điều khiển khép kín của máy cho phép gia công các chi tiết với độ chính xác cao về cả hình dáng lẫn kích thước, từ đó thuận tiện cho việc lắp ghép và giảm thiểu tổn thất phôi liệu ở mức thấp nhất.
Máy CNC là công cụ duy nhất có khả năng gia công chính xác và nhanh chóng các chi tiết với hình dáng phức tạp, đặc biệt là các bề mặt ba chiều.
- Tính năng hiệu quả kinh tế vàkỹ 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.
+ 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.
Giảm thời gian dừng máy giúp tăng thời gian sử dụng máy CNC, đồng thời giảm thời gian kiểm tra nhờ vào khả năng sản xuất các 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.
Các bộ phận chính của máy CNC
Máy tiện NC có cấu trúc tương tự như máy tiện truyền thống, nhưng khác biệt ở chỗ người điều khiển không cần phải theo dõi vị trí dao cắt liên tục Trong khi máy tiện thông thường yêu cầu người điều khiển thực hiện các thao tác chính xác để gia công chi tiết đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, máy tiện NC tự động hóa quy trình này, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu sai sót.
Độ chính xác và năng suất của máy CNC phụ thuộc vào trình độ tay nghề của người điều khiển Máy CNC hoạt động dựa trên một chương trình đã được lập trình theo quy tắc nghiêm ngặt, phù hợp với quy trình công nghệ đã được soạn thảo và cài đặt phần mềm trong máy.
Kết quả sản xuất của máy CNC không bị ảnh hưởng bởi kỹ năng của người điều khiển, mà chủ yếu phụ thuộc vào việc giám sát và kiểm tra các chức năng hoạt động của máy.
Những nét đặc trưng cơ bản của máy tiện (NC,CNC):
- Tốc độ dịch chuyển, tốc độ quay lớn (> 1000vòng /phút);
- Độ chính xác cao (sai lệch kích thước < 0,001 mm);
- Năng xuất gia công cao gấp 3 lần máy tiện thường;
- Tính linh hoạt cao thích nghi nhanh với các đối tượng gia công phù hợp với sản xuất loạt nhỏ
Hình dáng kết cấu của máy tiện NC cũng tương tự máy tiện thông thường, ngoài ra máy tiện CNC còn có một số đặc điểm riêng sau (Hình 1.1)
Hình 3.2 Cấu tạo bên ngoài của máy tiện cnc
Bộ phận chính của máy tạo ra vận tốc cắt gọt là trục chính, được trang bị động cơ bước cho phép điều chỉnh tốc độ và chiều quay Trên đầu trục chính, mâm cặp được lắp đặt để gá và kẹp chặt chi tiết gia công Phía sau trục chính, hệ thống thủy lực hoặc khí nén được lắp đặt để thực hiện việc đóng, mở và kẹp chặt chi tiết.
3.2.2 Truyềnđộng chính Động cơ của trục chính của máy tiện CNC có thể là động cơ một chiều hoặc động cơ xoay chiều. Động cơ dòng một chiều điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng kích từ Động cơ dòng xoay chiều thì điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng bộ biến đổi tần thay đổi số vòng quay đơn giản có mô men truyền tải cao.
3.2.3 Truyềnđộng chạy dao Động cơ (một chiều, xoay chiều) truyền chuyển động bộ vít me đai ốc bi làm cho từng trục chạy dao độc lập (trục X,Z) các loại động cơ này có đặc tính động học ưu việt cho quá trình cắt, quá trình phanh hãm do mô men quán tính nhỏ nên độ chính xác điều chỉnh cao và chính xác
Bộ vít me, đai ốc và bi giúp tối ưu hóa quá trình truyền dẫn với khả năng biến đổi dễ dàng và ít ma sát, đồng thời cho phép điều chỉnh khe hở hợp lý khi hoạt động ở tốc độ cao.
Trong đó : Đường nối giữa bảng điều khiển và CPU. Đường nối giữa CPU với hệ 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- Bộ xử lý trung tâm của hệ điều khiển)
Hình 3.3 Hệ thống truyền động chạy dao của máy tiện CNC
,,,,,- Các đường truyền liên hệ giữa các động cơ bộ sử lý trung tâm (CPU) của hệ điều khiển.
Quá trình đóng mở và hãm mâm cặp bằng hệ thống thủy lực hoặc khí nén diễn ra nhanh chóng, với lực phát động nhỏ và đảm bảo an toàn Máy tiện CNC hoạt động với tốc độ cao, với số vòng quay trục chính có thể đạt tới 8000 v/ph khi gia công kim loại màu Do lực ly tâm lớn, các mâm cặp thường được kẹp chặt tự động bằng hệ thống thủy lực hoặc khí nén.
Bộ phận này bao gồm nhiều chi tiết dùng để định tâm và gá lắp chi tiết, điều chỉnh, kẹp chặt nhờ hệthống thuỷ lực (hoặc khí nén).
3.2.6 Hệ thống bàn xe dao
Bao gồm hai bộ phận chính sau:
+ Giá đỡ ổ tích dao (Bàn xe dao)
Bộ phận này hỗ trợ ổ chứa dao, cho phép thực hiện các chuyển động tịnh tiến ra vào theo hai hướng: song song và vuông góc với trục chính Các chuyển động này được điều khiển bởi động cơ bước và đã được lập trình sẵn.
Máy tiện CNC thường dùng hai loại sau:
- Đầu Rơ von ve có thể lắp từ 10 đến 12 dao cácloại;
- Các ổ chứa dao trong tổ hợp gia công với các bộ phận khác (đồ gá thay đổi dụng cụ).
Đầu Rơvonve cho phép thay đổi dao tiện nhanh chóng trong thời gian ngắn, trong khi ổ chứa dao có khả năng chứa nhiều lưỡi dao mà vẫn đảm bảo an toàn và không gây va chạm trong khu vực làm việc của máy tiện.
Trong cả hai trường hợp, chuôi dao được kẹp chắc chắn trong khối mang dao tại các vị trí xác định trên bàn xe dao Các khối mang dao này được thiết kế phù hợp với giá đỡ dao trên máy tiện và đã được tiêu chuẩn hóa để đảm bảo hiệu quả sử dụng.
Các kết cấu của đầu Rơvonve tùythuộc vào công dụng và yêu cầu công nghệ của từng loại máy
Bao gồm các đầu Rơvônve (kiểu chữ thập, các đầu Rơvônve kiểu chữ thập kiểu đĩa kiểu hình trống)
Phổ biến đầu Rơvonve của các loại máy tiện CNC có kết cấu như hình 3.4
Hệ thống gá đặt dụng cụ đầu rơ-von-ve cho phép lắp đặt nhiều loại dao như tiện, phay, khoan, khoét và cắt ren Các phần chuôi của dao được tiêu chuẩn hoá, giúp dễ dàng lắp ghép và tương thích với các đồ gá trên đầu rơ-von-ve Ngoài ra, ổ chứa dụng cụ được thiết kế đặc biệt cho máy tiện CNC, nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt trong quá trình gia công.
Các ổ chứa dao cụ có ưu điểm an toàn và giảm thiểu va chạm trong quá trình gia công, đồng thời cho phép ghép nối tự động nhiều dụng cụ mà không cần can thiệp bằng tay Mặc dù ít được sử dụng hơn so với đầu rơ-vôn-ve do khó khăn trong việc thay đổi dụng cụ, nhưng tính năng tự động hóa của ổ chứa vẫn mang lại lợi ích đáng kể trong sản xuất.
Bảng điều khiển là giao diện chính giữa người sử dụng và máy móc, có cấu trúc đa dạng tùy thuộc vào nhà sản xuất Thông thường, bảng điều khiển của máy tiện CNC được thiết kế với các thành phần cụ thể để tối ưu hóa quá trình vận hành.
Máy NC được trang bị màn hình CRT tương tự như màn hình máy tính và một bàn phím với các nút chức năng để nhập dữ liệu và bản vẽ Dữ liệu này được chuyển vào máy để truy cập các thực đơn điều khiển chức năng vận hành Các bảng điều khiển của máy NC được thiết kế riêng biệt và lắp đặt trên máy, cho phép người điều khiển làm việc tại một vị trí cố định.
* Vùng điều khiển màn hình bao gồm :
1 Màn hình CRT (CRT DISPLAY) màn hình máy tính, để biểu diễn tín hiệu điều khiển số
Hệ thống dụng cụ cắt trên máy CNC
Tất cả dao tiện trên máy CNC đều có phần cắt là những mảnh hợp kim lắp ghép.
Mỗi dao chỉ được lắp cố định tại một vị trí trên đầu rơ vôn ve và có khả năng hoạt động tự động chính xác theo chương trình đã được định sẵn Các dao có thể được thay thế cho nhau một cách linh hoạt.
Máy CNC có thể lắp lẫn với nhiều loại máy khác nhau trong phân xưởng Các loại dao tiện sử dụng cho máy CNC rất đa dạng và chủ yếu phụ thuộc vào bề mặt gia công Hình 3.5 minh họa các loại dao tiện cơ bản trên máy tiện CNC.
Hình 3.6 Mô tả các loại dao tiện cơ bản dùng trên máy tiện CNC
Đặc tính kỹ thuật của máy CNC
Mỗi loại máy có đặc điểm kỹ thuật riêng, tùy thuộc vào nhà sản xuất Chẳng hạn, máy tiện CNC của công ty MORI SEIKI – Nhật Bản sở hữu các đặc tính kỹ thuật cơ bản đặc trưng.
Máy tiện CNC ký hiệu : SL-235 A/ 500
+ Đường kính mâm cặp 250mm
+ Chiều cao trung tâm tính từ trục chính đến băng máy 195 mm
+ Khoảng cách tâm trục chính đến tâm ụ động 490 mm
+ Khoảng chạy dọc của bàn dao (trục Z) 520 mm
+ Khoảng chạy ngang của bàn dao (trục X) 235 mm
+ Đường kính lỗ trục chính 57 mm
+ Lượng chạy dao dọc (trục X) 24 m/ph + Lượng chạy dao ngang (trục Z) 18 m/ph
+ Thời gian thay đổi dao 0.2 s/lần
+ Diện tích đặt máy 2320 x1735 mm
Bảo quản, bảo dưỡng máy CNC
Công tác bảo dưỡng máy thường xuyên và định kỳ, tuân theo những hướng dẫn của nhàcung cấp, đảm bảo đúng quy trình và các nội dung sau đây:
- Không vận hành máy khi chua đọc và hiểu rõhướng dẫn an toàn vận hành máy
Khi vận hành thiết bị, cần tránh chạm vào các bộ phận máy đang chuyển động và không nên đeo nhẫn, đồng hồ, dây chuyền hay cà vạt Đồng thời, hãy đảm bảo quần áo gọn gàng để đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc.
- Phải cất các thiết bị phục vụ ( đồ gá kẹp, dao cụ, giẻ lau ) xung quanh máy vào vịtrí quy định trước khi vận hành máy.
- Chú ý: không vận hành máy sau khi sử dụng thuốc không có đơn, uống những dượcphẩm 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.
Trước khi lắp đặt, vận hành hoặc sửa chữa máy, cần kiểm tra tất cả các chỗ nối để đảm bảo an toàn Đồng thời, điện áp cung cấp phải phù hợp với yêu cầu của máy.
Trước khi lắp đặt hoặc sửa chữa máy, hãy ngắt tất cả các nguồn điện để đảm bảo an toàn Việc mở hộp điện hoặc hộp điều khiển chỉ nên được thực hiện sau khi đã ngắt điện Chỉ những người có chuyên môn mới được phép sửa chữa máy để tránh rủi ro.
- Khi không sử dụng tắt nguồn tổng của máy
H ệ trục toạ độ và các qui ước
Hệ thống trục tọa độ trên máy tiện CNC được xác định theo quy tắc bàn tay phải, trong đó trục X và trục Z được thiết lập cho các chuyển động chính của máy Theo quy tắc này, ngón tay cái biểu thị cho trục X, trong khi ngón tay giữa đại diện cho trục Z (Hình 2.1).
Hình 4.1 Hệ trục tọa độ theo qui tắc bàn tay phải
Theo quy tắc bàn tay phải:
+ Trục Z trùng với trục chính của máy Chiều dương của trục Z (+Z) luôn luôn chạy ra khỏi bề mặt gia công, chiều âm (-Z ) là chiều ăn sâu vào vật liệu.
Trục X vuông góc với trục Z trong mặt phẳng ngang, với chiều dương (+X) hướng từ tâm chi tiết đến dụng cụ cắt, trong khi chiều âm (-X) ngược lại.
Hệ thống tọa độ này liên quan mật thiết với các chi tiết gia công trên máy tiện CNC.
Khi lập trình được quy ước rằng:
Dụng cụ cắt chuyển động tương đối so với hệ thống trục tọa độ, còn chi tiết đứng yên.
Hình 4.2 Các trục tọa độ trên máy tiện CNC
Để điều khiển chuyển động tiến dao, việc xác định chính xác vị trí từng điểm trên quỹ đạo chuyển động là rất quan trọng Sau khi thiết lập hệ trục tọa độ, bước tiếp theo là gắn các trục tọa độ vào những vị trí thuận lợi trong không gian làm việc của máy, đây được gọi là chọn gốc tọa độ Điểm gốc tọa độ của máy, ký hiệu là M, là điểm cố định do nhà chế tạo xác lập từ khi thiết kế máy Điểm này đóng vai trò là chuẩn để xác định vị trí các điểm khác như gốc tọa độ của chi tiết (W) và chuẩn đo (R) Đối với máy tiện, điểm M thường được chọn là giao điểm của trục Z với mặt phẳng đầu của trục chính.
+ Điểm gốc toạ độ của chi tiết (điểm O, ký hiệu W)
Trước khi bắt đầu lập trình, lập trình viên cần xác định điểm gốc tọa độ "điểm O" của chi tiết, từ đó xác định vị trí các điểm trên đường bao của chi tiết Việc này cũng đồng nghĩa với việc các kích thước trên bản vẽ gia công phải tương ứng với các giá trị tọa độ Hình (2-3) minh họa một số ví dụ về cách chọn điểm (W).
+ Điểm gốc tọa độ của chương trình (ký hiệu W)
Điểm Po là vị trí mà dụng cụ cắt sẽ được đặt trước khi bắt đầu quá trình gia công, và cần lựa chọn sao cho việc gá lắp hoặc thay đổi chi tiết gia công và dụng cụ cắt trở nên dễ dàng Điểm này được ghi rõ ở đầu chương trình, từ đó làm cơ sở để định vị dụng cụ cắt trước khi tiến hành gia công.
+ Điểm chuẩn của máy (ký hiệu R)
Trong hệ thống máy đo dịch chuyển, các giá trị đo thực sẽ bị mất khi xảy ra sự cố mất điện Để khôi phục lại trạng thái ban đầu của hệ thống, cần đưa dụng cụ cắt đến điểm R, điểm này có khoảng cách nhất định so với điểm gốc của máy.
+ Điểm thay dụng cụ cắt (ký hiệu Ww)
Là điểm mà dụng cụ cắt sẽ ở đó trước khi thay đổi dụng cụ khác, để tránh va chạm dụng cụ cắt vào chi tiết
+ Điểm điều chỉnh dụng cụ cắt (ký hiệu E)
Khi sử dụng nhiều dụng cụ cắt, cần xác định kích thước của chúng trên thiết bị điều chỉnh Thông tin này sẽ được đưa vào hệ thống điều khiển để tự động hiệu chỉnh kích thước dụng cụ cắt.
Hình 4.3 Điểm (W) của một số chi tiết và điểm (Po)
+ Điểm cắt của dao (ký hiệu P) Điểm này là điểm đỉnh dao thực hay lý thuyết Nó chính là mũi dao.
Bảng ký hiệu các điểm
Điểm O của máy M, điểm O của chi tiết W, điểm O của chương trình Po, điểm chuẩn của máy R, điểm thay dụng cụ cắt Ww, điểm điều chỉnh dụng cụ cắt E và điểm cắt của dụng cụ P đều là những yếu tố quan trọng trong quá trình gia công Những điểm này giúp xác định vị trí và hiệu suất làm việc của máy móc cũng như dụng cụ cắt, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất.
Các điểm 0 ( Zêrô ) và điểm chuẩn
Để điều khiển chuyển động tiến dao, việc xác định chính xác vị trí từng điểm trên quỹ đạo chuyển động là rất quan trọng Sau khi thiết lập hệ trục tọa độ, bước tiếp theo là gắn các trục tọa độ vào các vị trí thuận lợi trong không gian làm việc của máy Đây là công việc quan trọng trong việc chọn gốc tọa độ.
Điểm gốc tọa độ của máy, ký hiệu là M, là điểm cố định được nhà chế tạo xác lập từ khi thiết kế máy Đây là điểm chuẩn để xác định vị trí các điểm khác như gốc tọa độ của chi tiết (W) và chuẩn đo (R) Đối với máy tiện, điểm M thường được chọn là giao điểm của trục Z với mặt phẳng đầu của trục chính.
+ Điểm gốc toạ độ của chi tiết (điểm O, ký hiệu W)
Trước khi bắt đầu lập trình, lập trình viên cần xác định điểm gốc tọa độ "điểm O" của chi tiết để từ đó xác định vị trí các điểm trên đường bao Việc này đòi hỏi các kích thước trên bản vẽ gia công phải tương ứng với các giá trị tọa độ Hình (2-3) minh họa một số ví dụ về việc chọn điểm (W).
+ Điểm gốc tọa độ của chương trình (ký hiệu W)
Điểm Po là vị trí mà dụng cụ cắt sẽ được đặt trước khi bắt đầu quá trình gia công Để thuận tiện, cần chọn điểm Po sao cho việc gá lắp hoặc thay đổi chi tiết gia công và dụng cụ cắt trở nên dễ dàng Điểm này được ghi rõ ở đầu chương trình, từ đó xác định vị trí đặt dụng cụ cắt trước khi chương trình gia công được thực hiện.
+ Điểm chuẩn của máy (ký hiệu R)
Trong hệ thống máy đo dịch chuyển, khi xảy ra sự cố mất điện, các giá trị đo thực sẽ bị mất Để khôi phục lại trạng thái ban đầu của hệ thống, cần đưa dụng cụ cắt đến điểm R, điểm chuẩn này có khoảng cách nhất định so với điểm gốc của máy.
+ Điểm thay dụng cụ cắt (ký hiệu Ww)
Là điểm mà dụng cụ cắt sẽ ở đó trước khi thay đổi dụng cụ khác, để tránh va chạm dụng cụ cắt vào chi tiết
+ Điểm điều chỉnh dụng cụ cắt (ký hiệu E)
Khi sử dụng nhiều dụng cụ cắt, việc xác định kích thước của chúng trên thiết bị điều chỉnh là cần thiết Thông tin này sẽ được đưa vào hệ thống điều khiển để tự động hiệu chỉnh kích thước dụng cụ cắt.
Hình 4.5 : Điểm (W) của một số chi tiết và điểm (Po)
+ Điểm cắt của dao (ký hiệu P) Điểm này là điểm đỉnh dao thực hay lý thuyết Nó chính là mũi dao. Bảng ký hiệu các điểm
Điểm O của máy M, điểm O của chi tiết W, điểm O của chương trình Po, điểm chuẩn của máy R, điểm thay dụng cụ cắt Ww, điểm điều chỉnh dụng cụ cắt E, và điểm cắt của dụng cụ P đều là những ký hiệu quan trọng trong quá trình gia công Những điểm này giúp xác định vị trí và điều chỉnh các thông số kỹ thuật, đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong sản xuất.
Đặc điểm của đồ gá sử dụng trên máy CNC
Máy công cụ CNC nổi bật với độ chính xác cao, và đồ gá trên các máy này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì độ chính xác gia công Sai số chuẩn khi định vị chi tiết trên đồ gá là một trong những yếu tố quyết định sai số tổng cộng Do đó, đồ gá trên máy CNC cần phải đạt độ chính xác gá đặt cao hơn so với các đồ gá trên máy vạn năng thông thường Để đảm bảo điều này, cần lựa chọn chuẩn sao cho sai số chuẩn bằng 0, giảm thiểu sai số kẹp chặt, và đảm bảo điểm đặt của lực không gây biến dạng cho chi tiết gia công.
Hình 5.1: Hình ảnh máy phay CNC Đặc điểm của đồ gá trên máy công cụ CNC
Máy CNC có độ cứng vững cao, vì vậy đồ gá trên các máy này cần đảm bảo không làm giảm độ cứng vững của hệ thống khi hoạt động ở công suất tối đa Điều này yêu cầu đồ gá CNC phải có độ cứng vững lớn hơn so với đồ gá thông thường Do đó, đồ gá trên máy CNC thường được chế tạo từ thép hợp kim và sử dụng phương pháp tôi bề mặt để nâng cao độ bền và khả năng chịu lực.
Khi gia công trên máy CNC, việc bắt đầu từ gốc tọa độ yêu cầu đồ gá phải đảm bảo sự định hướng chính xác cho chi tiết gia công Điều này có nghĩa là cần hạn chế tất cả các bậc tự do khi định vị đồ gá, bao gồm cả việc định hướng trên hai phương ngang và dọc của bàn máy.
Trên máy CNC, việc gia công nhiều bề mặt chi tiết trong một lần gá đặt là mục tiêu quan trọng Để đạt được điều này, cơ cấu định vị và kẹp chặt của đồ gá cần được thiết kế sao cho không ảnh hưởng đến dụng cụ cắt khi chuyển đổi giữa các bề mặt gia công Phương pháp kẹp chặt hiệu quả nhất là thực hiện trên bề mặt đối diện với bề mặt định vị.
Các loại đồ gá
5.2.1 Đồ gá vạn năng không điều chỉnh
Loại đồ gá này được thiết kế với các chi tiết cố định, giúp gá nhiều loại chi tiết gia công khác nhau trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ Mâm cặp là thiết bị quan trọng để truyền mô men xoắn cho các chi tiết gia công Trên máy tiện CNC, ngoài mâm cặp 3 và 4 chấu thông dụng, còn có ba loại mâm cặp khác thường được sử dụng.
Hình 5.2: Mâm cặp trên máy CNC
5.2.2 Mâm cặp ly tâm ( mâm cặp quán tính )
Mâm cặp có 2 hoặc 3 chấu kẹp hoạt động độc lập và lệch tâm Khi quay, lực ly tâm khiến các chấu kẹp chặt, giữ cho chi tiết gia công không bị xê dịch dưới tác dụng của lực cắt nhờ vào các lực cản tự hãm.
5.2.3 Mâm cặp có chân mặt đầu cứng
Mâm cặp có chân mặt đầu cứng giúp xác định chính xác mặt đầu của tất cả các chi tiết gia công theo trục Z Lực kẹp chi tiết được sinh ra nhờ mũi tâm sau Nếu mặt đầu của chi tiết không vuông góc với tâm, các chân mặt đầu sẽ ăn vào chi tiết gia công không đều, dẫn đến việc giảm mô-men xoắn truyền từ trục chính của máy.
Hình 5.3 mâm cặp có chân mặt đầu cứng
1- Thân; 2- lò xo; 3- mũi tâm; 4 - chi tiết tỳ mặt đầu; 5 - chân mặt đầu bằng hợp kim cứng; 6 – chi tiết gia công
5.2.4 Mâm cặp có chân mặt đầu tùy động
Các chân mặt đầu hình tròn xoay được lắp vào các lỗ chứa chất dẻo, giúp kẹp chặt chi tiết gia công từ mũi tâm Khi chi tiết được kẹp, mặt đầu bên trái đẩy các chân mặt đầu về phía trái, làm tăng áp lực của chất dẻo và đảm bảo tất cả chân mặt đầu tiếp xúc đồng đều với mặt đầu chi tiết Mâm cặp mặt đầu có chân tùy động tạo ra mô men xoắn lớn hơn so với mâm cặp có chân mặt đầu cứng, cho phép sử dụng để kẹp chi tiết gia công thô Số lượng chân mặt đầu có thể là 8 hoặc 10.
Hình 5.4 Mâm cặp mặt đầu có chân tùy động 1- Lò xo; 2 – Thân; 3 – Chất dẻo; 4 – Chân mặt đầu; 5 – Mũi tâm
5.2.5 Đồ gá vạn năng điều chỉnh
Đồ gá vạn năng điều chỉnh bao gồm hai phần chính: đồ gá cơ sở và chi tiết thay đổi, với kết cấu đơn giản và chi phí chế tạo thấp Loại đồ gá này thường được sử dụng trong sản xuất hàng loạt nhỏ, đặc biệt là trong gia công nhóm Trên các máy tiện CNC, đồ gá vạn năng điều chỉnh thường là các mâm cặp ba chấu có khả năng thay đổi, cho phép điều chỉnh các chấu kẹp linh hoạt.
Hình 5.5.: Mâm cặp điều chỉnh
5.2.6 Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh cho phép gá đặt một số loại chi tiết điển hình có kích thước khác nhau Kết cấu đồ gá gồm hai phần chính: phần đồ gá cơ sở và phần chi tiết thay đổi Đồ gá loại này cho phép thay đổi chi tiết gia công ngoài vùng làm việc của máy
Đồ gá đóng vai trò quan trọng trong sản xuất hàng loạt, giúp gia công hiệu quả các chi tiết như dạng càng và dạng chấukẹp, như thể hiện trong hình 5.3.
Hình 5.6 Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh a/ các dạng chi tiết gia công; l – kich thước điều chỉnh; b/ sơ đồ gá đặt: 1 – thân đế cơ sở;
Đồ gá được thiết kế với 2-4 trục gá, 3-5 chi tiết định vị, 6 rãnh định hướng và 7 chốt Nó được định vị trên bàn máy thông qua một đầu của trục gá 2 và chốt 7 Chi tiết gia công được định vị bằng mặt phẳng trên các chi tiết định vị 3 và 5, kết hợp với các mặt lỗ trên hai trục gá 2 và 4 Để kẹp chặt chi tiết, hai đai ốc được sử dụng Các chi tiết 4 và 5 có thể được lắp đặt và điều chỉnh theo rãnh định hướng 6 của đồ gá, với kích thước điều chỉnh là L, tức là khoảng cách giữa các tâm của các chi tiết gia công.
5.2.7 Đồ gá vạn năng –lắp ghép
Đồ gá vạn năng – lắp ghép bao gồm các chi tiết chuẩn được chế tạo với độ chính xác cao, có rãnh then để dễ dàng lắp ghép Sau khi gia công một loạt chi tiết, người dùng tháo đồ gá ra và lắp ghép lại để gá đặt chi tiết khác Nhờ vào độ chính xác này, quá trình lắp ghép không cần gia công bổ sung Đồ gá vạn năng – lắp ghép thường được sử dụng trong máy CNC cho sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ.
5.2.8 Đồ gá lắp ghép điều chỉnh
Đồ gá này được sử dụng trên máy phay CNC và máy khoan CNC, với đế đồ gá được gia công hệ lỗ để lắp ghép các chi tiết định vị và kẹp chặt, tạo thành đồ gá mới Hệ lỗ trên đế đồ gá lắp ghép điều chỉnh mang lại độ chính xác, độ cứng vững và độ ổn định cao hơn so với hệ rãnh trên đế đồ gá vạn năng Hình 5.5 minh họa các đế đồ gá lắp ghép điều chỉnh.
Cách gá và điều chỉnh đồ gá trên máy CNC
Các vấu kẹp của máy CNC được điều khiển bằng hệ thống thủy lực, cho phép điều chỉnh hành trình của vấu trên mâm cặp tùy thuộc vào đường kính của chi tiết gia công.
Ngôn ngữ lập trình
Hiện nay, hầu hết các máy tiện NC và CNC đều áp dụng ngôn ngữ lập trình theo tiêu chuẩn quốc tế ISO, cụ thể là mã G (G-code) Mã G, hay còn gọi là lệnh G, là viết tắt của chữ cái địa chỉ G, đại diện cho Geometric Function, và ba khái niệm này có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.
Hệ điều khiển của FANUC với các phần mềm đi theo đều sử dụng mã G Với từ lệnh G nó thông báo cho hệ điều khiển đường dịch chuyển
Các chức năng của mã G được thống kê trong bảng (2.3).
Bảng 6.1 Các chức năng của G
G00 G00 01 Đặc tính điều khiển điểm, chạy dao nhanh
G01 G01 01 Nội suy tuyến tính (nội suy đường thẳng )
Lệnh G02 cho phép nội suy vòng theo chiều kim đồng hồ (CW), trong khi lệnh G03 thực hiện nội suy vòng ngược chiều kim đồng hồ (CCW) Lệnh G04 được sử dụng để tạo độ trễ, cho phép máy dừng lại trong một khoảng thời gian ngắn Ngoài ra, lệnh G22 giúp kiểm tra vùng giới hạn của dao, đảm bảo an toàn trong quá trình gia công.
G23 G23 04 Bỏ lệnh kiểm tra vùng giới hạn dao
G28 G28 00 Quay về điểm tham chiếu (điểm gốc)
G40 G40 07 Lệnh bù bán kính mũi dao
G41 G41 07 Bù bán kính mũi dao phía bên trái
G42 G42 07 Bù bán kính mũi dao phía bên phải
G50 G92 00 Thiết lập hệ trục toạ độ
G71 G71 00 Chu trình cắt thô mặt ngoài
G72 G72 00 Kết thúc chu trình cắt thô mặt ngoài
G73 G73 00 Đóng lại vòng lặp của chu trình
G74 G74 00 Kết thúc cắt mặt của chu trình
G75 G75 00 Cắt mặt ngoài đối với chu trình
G94 G79 01 Chu trình cắt mặt đầu (cắt B)
G96 G96 02 Điều khiển tốc độ trục chính (m/phút)
G97 G97 02 Điều khiển tốc độ trục chính (vòng /phút)
G98 G94 05 Lượng tiến dao theo phút (mm/phút)
G99 G95 05 Lượng tiến dao theo vòng ( mm/vòng)
G90 03 Lệnh lập trình theo giá trị tuyệt đối G91 03 Lệnh lập trình theo giá trị tương đối
Các hình thức tổ chức lập trình
Việc tối ưu hóa hiệu quả kinh tế của máy NC phụ thuộc vào cách tổ chức lập trình Tùy thuộc vào bộ phận trong nhà máy đảm nhận việc soạn thảo chương trình NC, có hai hình thức tổ chức lập trình NC được phân chia.
- Lập trình trong chuẩn bị sản xuất
Hình 6 1: Sơ đồ hình thức tổ chức lập trình
Lập trình phân xưởng ngày càng trở nên phổ biến trong ngành sản xuất Việc lựa chọn hình thức tổ chức lập trình trong nhà máy phụ thuộc vào sản lượng gia công, số lượng máy NC, loại chi tiết sản xuất và trình độ tay nghề của công nhân.
6.2.1 Lập trình trong chuẩn bị sản xuất
Trong hình thức tổ chức lập trình này, các chương trình NC được phát triển trong quá trình chuẩn bị sản xuất, thường được gọi là lập trình xa máy hoặc lập trình ngoại tuyến.
Theo phương tiện mà người lập trình sử dụng, người ta lại phân chia thành:
Khi lập trình bằng tay, lập trình viên sẽ viết chương trình dựa trên các mẫu đã được xác định trước Nội dung các mẫu này sau đó được chuyển đổi thành băng đục lỗ thông qua máy viết băng Băng đục lỗ này sẽ được sử dụng để truyền dữ liệu cho hệ điều khiển NC, và nó sẽ được đọc trong quá trình gia công của máy NC.
Khi gặp lỗi trong chương trình NC, việc sửa chữa trở nên phức tạp và thường yêu cầu phải tạo một băng đục lỗ mới Để thực hiện các thay đổi trong chương trình NC, cần sử dụng một băng đục lỗ mới đã được chuẩn bị sẵn.
Một khả năng khác trong lập trình bằng tay là sử dụng máy tính để bàn kết hợp với hệ thống soạn thảo để tạo ra chương trình NC Người lập trình nhập lần lượt các câu lệnh của chương trình vào máy tính, và hệ thống soạn thảo giúp dễ dàng sửa chữa các lỗi phát sinh trong quá trình lập trình.
Các chương trình NC được tạo ra dưới dạng trang chương trình bằng máy in, băng đục lỗ qua máy dập, hoặc tệp dữ liệu trên đĩa Ngoài ra, có thể kết nối máy tính để bàn vào hệ thống điều khiển NC, cho phép máy tính hoạt động như một thiết bị nhập và xuất dữ liệu linh hoạt.
Hình 6 2: Các dòng thông tin khi lập trình bằng tay
Khi lập trình máy, người lập trình sử dụng ngôn ngữ lập trình công nghệ để mô tả nhiệm vụ gia công Quá trình lập trình luôn diễn ra trên máy tính và bao gồm hai thành phần chính: phần hình học và phần công nghệ.
Trong phần hình học, người ta mô tả các thành phần hình học của chi tiết
Trong lĩnh vực công nghệ, việc gia công chi tiết được mô tả thông qua các nguyên công như phay mặt dầu và khoan, cùng với việc chọn dụng cụ cắt và chế độ cắt phù hợp Quá trình này được gọi là chương trình nguồn, trong đó bộ vi xử lý đóng vai trò quan trọng, biến đổi chương trình nguồn thành dữ liệu độc lập với máy tính và máy gia công trong quá trình xử lý.
Postprocessor là một phần quan trọng trong hệ thống chương trình, giúp chuyển đổi dữ liệu thành định dạng không phụ thuộc vào máy gia công Mỗi tổ hợp máy NC và hệ điều khiển đều cần một postprocessor riêng biệt để hoạt động hiệu quả.
Hình 6 3: Các dòng thông tin khi lập trình bằng máy
Các Postprocessor có thể được phát triển từ nơi sản xuất hệ thống chương trình hoặc nơi sử dụng máy NC Để tạo ra các Postprocessor, cần có kiến thức vững về máy công cụ và hệ điều khiển tương ứng với máy.
Các chương trình gia công và nguồn được quản lý tại trung tâm Việc thay đổi chương trình trên máy công cụ sẽ dẫn đến sự điều chỉnh cần thiết trên các chương trình nguồn.
Khi lập trình phân xưởng, người vận hành máy có thể lập trình gia công trực tiếp tại máy NC Để tối ưu hóa thời gian lập trình và điều chỉnh máy, cần cung cấp cho người vận hành nhiều công cụ hỗ trợ hữu ích.
Hệ điều khiển NC sử dụng một hệ thống chương trình tương tự như lập trình tay, giúp người lập trình giảm thiểu lỗi dữ liệu và lỗi chương trình thông qua màn hình điều khiển Để ngăn chặn va chạm giữa dụng cụ và chi tiết gia công, các quá trình chuyển động được mô phỏng đồ họa trên màn hình, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập trình chính xác.
Lập trình và thử nghiệm chương trình có thể thực hiện khi chi tiết đang gia công trên máy Để tiết kiệm thời gian tháo lắp dụng cụ, máy NC được trang bị bộ dụng cụ cắt tiêu chuẩn, cho phép gia công nhiều loại chi tiết khác nhau Việc đo và điều chỉnh trước các dụng cụ cắt theo bộ cũng giúp giảm đáng kể thời gian thay đổi dao.
