Giới thiệu CNC CYBER MILL

BÁO CÁO THỰC TẬP TÔT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá , hiện đại hoá đất nƣớc,có thể nói một
trong những tiêu chí đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia là mức tự
độnghoá trong quá trình sản xuất mà trƣớc hết là năng suất và chất lƣợng sản
phẩm. Sự phát triển nhanh cuả máy tính điện tử, công nghệ thông tin và
những thành tựu của lý thuyết điều khiển tự động đã làm cơ sở và hỗ trợ
cho sự phát triển của nghành tự động hoá.
Nƣớc ta, mặc dù là mộth đang phát triển, những năm gần đây cùng với
sự đòi hỏi của sản xuất cũng nhƣ sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì
việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật và đặc biệt là ứng dụng tự động
hoá trong các nghành sản xuất đã có bƣớc phát triển mới.
Ngày nay tự động hoá đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản
xuất . một trong những ứng dụng của nó là sủa dụng máy công cụ CNC.
Trong quá trinh thực tập chúng em đã đƣợc làm quen vơi một dạng CNC
đó là máy phay CNC CYBER-MILL. Nhờ đựơc sự giúp đỡ của các thầy cô
trong bộ môn đặc biết là thầy Nguyễn Mạnh Tiến và Thầy Hà Tất Thắng mà
chúng em đã phần nao nắm bắt đƣợc nhũng kiến thức về CNC.
Do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên những điều chúng em
đã làm đƣợc sẽ có rất nhiều thiếu sót. Rất mong đƣớc sự góp ý của các thầy
cô và các bạn.

Sinh viên : Bùi Văn Việt

-1-


BÁO CÁO THỰC TẬP TÔT NGHIỆP

PHẦN I
TỔNG QUAN CNC
1.1) KHÁI NIỆN MÁY CNC
CNC là viết tắt của Computer Numerical Control: điều khiển số bằng
máy tính
Máy công cụ CNC là loại máy gia công sử dụng các chƣơng trình đã
đƣợc lập trình sẳn để gia công các chi tiết.
Các chƣơng trình gia công đƣợc đọc cùng một lúc và đƣợc lƣu trữ vào
bộ nhớ. Khi gia công, Máy tính đƣa ra các lệnh điều khiển máy, Máy công
cụ CNC có khả năng thực hiện các chức năng nhƣ: nội suy đƣờng thẳng, nội
suy cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất kỳ mặt bậc ba nà.
Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đƣờng kính dụng cụ. Tất cả
các chức năng trên đều đƣợc thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính.
1.2)ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA Máy công cụ điều khiển CNC.
Đặc điểm của các động cơ truyền động
Truyền động chính:
Động cơ chính thƣờng dùng động cơ dòng một chiều hoặc dòng điện
xoay chiều.
Truyền động chạy dao:
Động cơ dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều với bộ vitme/đai
ốc/ bi cho từng trục, chạy dao độc lập X, Y, Z.
Thƣờng sử dụng động cơ dòng một chiều có đặc tính động học tốt cho các
quá trình gia tốc và quá trình phanh hãm, mômen quán tính nhỏ, độ chính
xác điều chỉnh cao cho những đoạn đƣờng chuyển chính xác.
Bộ víme/đai ốc/ bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sát và
không có khe hở khi truyền với tốc độ cao. Để có thể dịch chuyển chính
-2-


BÁO CÁO THỰC TẬP TÔT NGHIỆP

xác trên các biên dạng, các trục truyền dẫn không đƣợc phép có khe hở và
cũng không đƣợc phép có hiệu ứng stick-slip(hiện tƣợng trƣợt lùi do lực cản
ma sát). Bộ vítme/ đai ốc/ bi là giải pháp kỹ thuật đảm bảo đƣợc yêu cầu đó.
Phƣơng thức tác dụng của vítme/ đai ốc/ bi:
Các viên bi nằm trong rãnh vítme và đai ốc đảm bảo truyền lực ít ma sát
từ trục vítme qua đai ốc vào bàn máy. nhờ hai nửa đai ốc lắp theo chiều dài
giữa chúng có vòng cách, có thể điều chỉnh khử khe hở theo hai chiều đối
ngƣợc.
Trong một số giải pháp kết cấu nâng cao của bộ truyền này, bƣớc nâng
của rãnh vít trên trục và trên đai ốc có giá trị khác nhau.
Việc dẫn bi hồi rãnh đƣợc thực hiện nhờ các rãnh dẫn hƣớng bố trí bên
trong hoặc các ống dẫn hồi bi bao ngoài trục.
Truyền dẫn chạy dao không khe hở trên các máy phay CNC cho phép
cắt theo chu kỳ phay thuận mà vẫn êm.
1.3 ) HỆ TOẠ SỬ DỤNG TRONG MÁY CNC
1.3.1 hệ toạ độ vuông góc
Các điểm mà dao cắt đi tới trong khi gia công đƣợc xác định trong một
chƣơng trình. Để mô tả vị trí của các điểm này trong vùng làm việc, ta dùng
một hệ toạ độ. Nó bao gồm ba trục vuông gốc với nhau cũng cắt nhau tại
điểm 0. Trong hệ toạ độ này có các trục X, Y, và Z.
Với một hệ trục toạ độ ba trục, bất kỳ điểm nào cũng đƣợc xác định thông
qua các toạ độ của nó. Hệ toạ độ máy do nhà chế tạo máy xác đinh, thông
thƣờng nó không thể bị thay đổi.
Trục X là trục chính trong mặt phẳng định vị. Trên máy phay nó nằm song
song với bàn máy(bàn kẹp chi tiết).
Trục Y là trục thứ hai trong mặt phẳng định vị. Nó nằm trên mặt nắp máy
và vuông góc với bàn máy.
-3-

BÁO CÁO THỰC TẬP TÔT NGHIỆP

Trục Z luôn luôn trùng với trục truyền động chính. Trục này đƣợc nhà chế
tạo xác định. Chiều dƣơng của trục Z chạy từ chi tiết hƣớng đến dao cắt.
Điều đó có nghĩa là trong chuyển động theo chiều âm của trục Z, dao cắt sẽ
đi tới bề mặt chi tiết.
Để xác định nhanh chiều của các trục, dùng luật bàn tay phải: ta đặt ngón
giữa của bàn tay phải theo chiều của trục Z thì ngón tay cái sẽ trỏ theo chiều
trục X và ngón tay trỏ sẽ chỉ theo chiều Y.
Hệ toạ độ cơ bản đựơc gắn liền với chi tiết. Bởi vậy khi ta lập trình ta phải
luôn luôn xuất phát từ chổ xác định chi tiết đứng yên còn dao cắt thì chuyển
động. Điều đó có nghĩa là :
Khi cắt phay, rõ ràng chi tiết chuyển động là chính, nhƣng để đơn giản cho
việc lập trình hãy quan niệm là chi tiết đứng yên còn dao cắt thì dịch chuyển.
Ta gọi đó là chuyển động tƣơng đối của dao cụ.
Để mô tả đƣờng dịch chuyển dao(các dữ liệu toạ độ) trên một số máy CNC
có cả hai khả năng.
1.3.1.1 Dùng toạ độ Đề các.
Khi dùng dữ liệu toạ độ Đề các, ta đƣa ra các khoảng cách đo song song
với các trục từ một điểm tới một điểm khác.

-4-


BÁO CÁO THỰC TẬP TÔT NGHIỆP

Các khoảng cách theo chiều dƣơng của trục có kèm theo dấu dƣơng(+) phía
trƣớc. Các khoảng cách theo chiều âm của trục có kèm theo dấu âm(-) phía
trƣớc.

Các số đo có thể đƣa ra theo hai phƣơng thức:
Đo tuyệt đối :
Với các số đo tuyệt đối, ta đƣa ra toạ độ của các điểm đích tính từ một
điểm cố định trong vùng làm việc. Nghĩa là trong mỗi chuyển động đều xác
định, dao cắt phải dịch chuyển đến đâu kể từ một điểm gốc 0 tuyệt đối.
Đo theo kích thƣớc :
Với các số đo theo chuỗi kích thƣớc, ta đƣa ra toạ độ của các điểm đích
tính từ mỗi điểm dừng lại của dao cắt sau một vệt cắt. Nghĩa là trong mỗi
chuyến đều đƣa ra số liệu dao cần đƣợc dịch chuyển tiếp một lƣợng là bao
nhiêu nữa theo từng trục toạ độ.
1.3.1.2 Dùng toạ độ cực
Khi sử dụng các dữ liệu trong hệ toạ độ cực, ta đƣa ra vị trí của một điểm
không qua khoảng cách và góc so với một trục cơ sở
Các toạ độ cực chỉ có thể đo trên mặt phẳng chính. Trong phạm vi của một
hệ toạ độ cực có ba mặt phẳng chính. Từ ba trục X, Y và Z của hệ thống sẽ
có ba bề mặt kẹp, đó là : mặt X/Y; mặt X/Z và mặt Y/Z
1.3.2 Những điểm quan trọng trong một hệ toạ độ
Điểm chuẩn của máy M: là điểm gốc M của hệ toạ độ máy
Điểm W chi tiết:

là điểm gốc 0 của hệ toạ độ chi tiết, nó đựoc giữ cố
định cho một chi tiết.

Điểm chuẩn của dao P: là điểm gôc của hệ toạ độ gắn trên dao cắt.
Điểm 0 lập trình:

là điểm gốc 0, từ đó xác định các dữ liệu cập nhập
-5-

BÁO CÁO THỰC TẬP TÔT NGHIỆP

trong một chƣơng trình. Điểm này có thể thay đổi
thông qua lệnh chuyển điểm 0.
1.4) QUAN HỆ GIỮA CÁC TRỤC TOẠ ĐỘ:
Khi gia công trên các máy CNC ngƣời ta có thể chia các hệ trục toạ độ
thành 3 loại: hệ trục toạ đọ máy, hệ trục toạ độ chi tiết và hệ trục toạ độ của
dao.
Từ hệ trục toạ độ của máy có điểm gốc M ta có thể biểu diễn đƣợc hệ
toạ độ của chi tiết và hệ toạ độ của dao bằng các phép dịch chuyển tịnh tiến
hay các phép quay. Nhờ đó ta có thể xác định đựơc vị trị của điểm trên chi
tiết cần gia công cũng nhƣ vị trị dao để gia công chi tiết.
1.5 ) các dạng điều khiển của máy công cụ cnc.
Các máy CNC khác nhau có khả năng gia công đƣợc các bề mặt khác
nhau nhƣ các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình, .v.v… Do đó các dạng điều
khiển của máy cũng đƣợc chia ra thành: điều khiển điểm- điểm, điều khiển
theo đƣờng thẳng và điều khiển theo biên dạng.
a) điều khiển điểm-điểm: dùng gia công cắc lỗ bằng các phƣơng pháp
khoan, khoét, doa và cắt ren. ở đây chi tiết gia công đƣợc gá cố định trên bàn
máy, dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các vị trí đã lập trình. Khi
đạt tới đích dao bắt đầu gia công. truờng hợp này quỹ đạo của chuyển động
dao là không quan trọng, điều quan trọng là vị trí gia công đạt đến phải
chính xác.
b) Điều khiển theo đƣờng thẳng.
Điều khiển đƣờng thẳng là dạng điều khiển khi gia công dụng cụ cắt thực
hiện lƣợng chạy dao theo một đƣờng thẳng nào đó. Khi thực hiện gia công
các chuyển động theo các trục toạ độ là độc lập không có quan hệ rằng buộc
nào với trục khác.
-6-

BÁO CÁO THỰC TẬP TÔT NGHIỆP

c) Điều khiển biên dạng.
Điều khiển theo biên dạng cho phép chạy trên nhiều trục cùng một lúc.
Trong trƣờng hợp này cả hai trục để tạo ra một dạng vừa có phần thẳng vừa
có phần cong. ở đây theo các trục có quan hệ hàm số ràng buộc với nhau.

-7-


BÁO CÁO THỰC TẬP TÔT NGHIỆP

PHẦN II
GIỚI THIỆU CNC CYBER-MILL
CYBER- MILL là máy phay CNC phục vụ cho việc thí nghiệm có mô
hình nhƣ sau:

Các bộ phận Truyền động:
Động cơ một chiều có mang dao phay đƣờng kính dao 3mm.
Chuyển động ăn dao:
Chuyển động ăn dao đƣợc thực hiện nhờ ba động cơ bƣớc hoạt động độc
lập nhau mỗi động cơ loại nguồn 2A-5V và bộ Vitme/ đaiốc.
Mỗi động cơ bƣớc thực hiện điều khiển chuyển động theo một trục nhất
định trong hệ toạ độ Đề các(X,Y,Z).

-8-


BÁO CÁO THỰC TẬP TÔT NGHIỆP

Bộ truyền động đƣợc sử dụng là Vitme/đai ốc.
Chiều dài Vít me trục Z là 210 mm.
Chiều dài Vitme trục X là 380 mm.
Chiều dài Vitme trục Y là 210 mm.
Khoảng cách các răng trên Vitme là 3mm/răng
Độ rộng mỗi răng là 1mm.
đƣờng kính Vitme la 12mm.
Không gian làm việc : 20x40( mm x mm).
Đầu Vitme đƣợc nối với trục của động cơ bƣớc thực hiện biến đổi chuyển
động quay tròn của động cơ bƣớc thành chuyển động thẳng của vật mang chi
tiết.
Đầu còn lại của Vitme đƣợc gá vào khung đỡ.
ở giữa của Vitme đựơc gá vào đaiốc để biến đổi chuyển động quay thành
chuyển động tịnh tiến.
Tính toán chuyển động:
Động cơ bƣớc có số bƣớc 200 bƣớc/ vòng.
Do đó để thực hiện chuyển động một khoảng L theo một trục nào đó của
vật mang chi tiết thì số vòng quay phải thực hiện sẽ là L/3.
Khi đó số xung cân cấp cho động cơ bứơc sẽ là 200 .L/3.
Việc tính toán điều khiển chuyển động động cơ bƣớc sẽ đƣợc thực hiện
bằng máy tín.
Việc thực hiện điều khiển chuyển động của động cơ bƣớc đƣợc thiết kế
nhƣ phần IV dƣới đây.

-9-


BÁO CÁO THỰC TẬP TÔT NGHIỆP

PHẦN III
ĐỘNG CƠ BƯỚC
I. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BƢỚC
1. KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ BƢỚC

- 10 -