Đồ án thiết kế cơ khí Pdf, Word, Bản vẽ 2D: Hệ thống thay dao tự động trên máy phay CNC

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG .................... 2
1.1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG .................. 2
1.1.1 Phân loại các cơ cấu cấp phát và kẹp chặt dụng cụ tự động ................................... 2
1.1.2 Ổ chứa dao và vận chuyển dụng cụ khi cấp phát tự động. ...................................... 5
1.1.3 Thay thế dụng cụ và kẹp chặt dụng cụ tự động trong cơ cấu công tác. ................... 9
1.1.4 Một số trang bị ổ tích dụng cụ của một số nước. ................................................... 14
1.1.5 Hệ thống dụng cụ dùng cho máy CNC. .................................................................. 14
1.1.6 Nhận dạng dụng cụ ................................................................................................ 17
1.1.7 Quản trị dụng cụ trong hệ CNC ............................................................................. 19
1.2 CÁC HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG TRÊN MÁY PHAY CNC ......................... 24
1.2.1 Ổ chứa dao kết hợp tay kẹp dụng cụ ...................................................................... 24
1.2.2 Ổ chứa dao tự hành. ............................................................................................... 25
1.3 KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 26
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THAY DAO ........... 27
2.1 LẬP QUY TRÌNH TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG ....................... 27
2.1.1 Sơ đồ kết cấu của hệ thống thay dao tự động ........................................................ 27
2.1.2 Sơ đồ thiết kế hệ thống thay dao tự động ............................................................... 27
2.1.3 Kích thước đài dao ................................................................................................. 29
2.1.4 Các bước thay thế dụng cụ trên máy ...................................................................... 29
2.1.5 Xác định gốc tính toán cho hệ thống thay dao ....................................................... 30
2.2 TÍNH TOÁN TANG CHỨA DAO .................................................................................. 30
2.2.1 Xác định các thông số hình học của Tang ............................................................. 30
2.2.2 Tính toán cơ cấu Man cho Tang chứa dao ............................................................ 35
2.2.3 Tính toán và lựa chọn ổ lăn ................................................................................... 41
2.2.4 Tính toán trục đỡ tang ............................................................................................ 43
2.3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CHO CƠ CẤU TRỤC THAY DAO .............. 45
2.3.1 Tính toán trục dẫn hướng....................................................................................... 45
2.3.2 Tính toán và lựa chọn động cơ cho hệ thống dẫn động thay dao .......................... 46
2.4 KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 51

CHƯƠNG 3: BẢN VẼ VÀ KIỂM BỀN MỘT SỐ KẾT CẤU ......................................... 53
3.1 KIỂM BỀN MỘT SỐ KẾT CẤU. .................................................................................... 53
3.2 BẢN VẼ MỘT SỐ KẾT CẤU ......................................................................................... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 59


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ sử dụng dụng cụ cắt bằng phương pháp thay thế tự động ....................2
Hình 1.2 Sơ đồ phân loại hệ thống thay dao tự động ......................................................4
Hình 1.3 Kết cấu của đầu Rơvônve .................................................................................5
Hình 1.4 Cấu trúc tổng thể của bàn dao nghiêng có đầu rơvônve...................................6
Hình 1.5 Sơ đồ thay dao tự động trên đầu rơvônve của hãng Okuma ............................6
Hình 1.6 Trung tâm gia công với đầu rơvônve ...............................................................7
Hình 1.7 Các kiểu đầu rơvônve trên máy phay CNC và trung tâm gia công ..................7
Hình 1.8 Các phương án câu trúc của ổ chứa ..................................................................8
Hình 1.9 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ trên trung tâm gia công một trục chính
của hãng Mandelli ...........................................................................................................9
Hình 1.10 Cơ cấu thay thế dụng cụ tự động trên máy tiện ............................................10
Hình 1.11 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ trên trung tâm gia công của hãng
Mandelli .........................................................................................................................11
Hình 1.12 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ tự động với ổ chứa đặt phía trên trụ đứng
.......................................................................................................................................12
Hình 1.13 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ tự động với ổ chứa đặt phía trên trụ nằm
ngang .............................................................................................................................12
Hình 1.14 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ khi ổ chứa bố trí bên cạnh của máy .....12
Hình 1.15 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ trên máy có trục chính thẳng đứng ......13
Hình 1.16: Ổ chứa dao kết hợp tay quay dụng cụ .........................................................24
Hình 1.17: Ổ chứa dao tự hành......................................................................................25
Hình 1.18: Trình tự quá trình thay dao của ổ chứa dao tự hành....................................25
Hình 2.1: Sơ đồ kết cấu của hệ thống thay dao tự động ................................................27

Hình 2.2 Bản vẽ đài dao ................................................................................................29
Hình 2.3 Mô hình đài dao BT30 ....................................................................................29
Hình 2.4 Sơ đồ tính toán kích thước hình học của Tang ...............................................31
Hình 2.5 Các thông số của tay kẹp ................................................................................32
Hình 2.6 Thông số hình học của tấm định vị ................................................................33
Hình 2.7 Quá trình kẹp dao ...........................................................................................33
Hình 2.8 Sơ đồ tính toán cơ cấu Man ............................................................................35
Hình 2.9 Cơ cấu Mantit .................................................................................................35


Hình 2.10 Biểu đồ phụ thuộc vận tốc góc và gia tốc góc của đĩa Man vào góc ψ ........39
Hình 2.11 Sơ đồ động lực học cơ cấu Man ...................................................................40
Hình 2.12 Sơ đồ bố trỉ ổ lăn trên hệ thống thay dao .....................................................42
Hình 2.13 Sơ đồ phân bố lực .........................................................................................42
Hình 2.14 Sơ đồ bố trí lực trên trục đỡ Tang ................................................................44
Hình 2.15: Bố trí trục dẫn hướng trên hệ thống thay dao ..............................................45
Hình 2.16 Biểu đồ Momen ............................................................................................46
Hình 2.17 Mô hình cơ cấu sin .......................................................................................47
Hình 2.18 Mô hình bài toán vận tốc ..............................................................................48
Hình 2.19 Mô hình bài toán gia tốc ...............................................................................48
Hình 2.20 Bài toán lực tác dụng ....................................................................................49
Hình 2.21 Ổ bi trượt LMK25 ........................................................................................50
Hình 2.22: Thông số kích thước của động cơ-HGT .....................................................51


SV: Nguyễn Văn xxxxx

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay khoa học kĩ thuật đang phát triển rất nhanh, mang lại những lợi ích cho
con người về tất cả những lĩnh vực vật chất và tinh thần. Đóng góp vào sự phát triển

nhanh chóng của khoa học công nghệ trong thời gian gần đây, tự động hóa sản xuất có
một vai trò rất quan trọng. Nhận thực được điều đó, trong chiến lực công nghiệp hóa
và hiện đại hóa, công nghệ tự động được ưu tiêu đầu tư và phát triển. Để thực hiện
được điều đó thì một trong những ngành cần quan tâm phát triển đó là ngành Cơ khí.
Một trong những vấn đề quyết định của tự động hóa ngành cơ khí chế tạo là kỹ thuật
điều khiển số và công nghệ trên các máy điều khiển số như máy NC và CNC.
Trong các máy CNC phục vụ cho cơ khí chế tạo thì việc sử dụng hệ thống thay
dao tự động có tác dụng làm giảm thời gian thay dao nâng cao hiệu quả kinh tế của
nhà máy là một yếu tố quan trọng góp phần vào quá trình tự động hóa sản xuất do đó
việc đi sâu vào tìm hiểu hệ thống thay dao tự động cho phép ta có thể chế tạo hệ thống
thay dao tự động riêng cho máy phù hợp với quá trình sản xuất của nhà máy, góp phần
tăng năng suất của nhà máy.
Dù đã cố gắng hoàn thành đồ án này, cùng với sự nhiệt tình và hướng dẫn cụ thể
của các thầy trong bộ môn, nhưng do hiểu biết và kinh nghiệm thực tế còn kém nên
không tránh khỏi sai sót. Rất mong được sự góp ý và giúp đỡ của các thầy cô trong bộ
môn để trang bị thêm được nhiều kiến thức.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các thầy cô trong
viện và đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy TS. Lê Đức Bảo đã giúp em hoàn thành đồ
án này.

Hà nội ngày … tháng … năm 2017
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn xxxx

1


SV: Nguyễn Văn xxxxx

1. CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG
1.1 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA HỆ THỐNG THAY DAO TỰ ĐỘNG
1.1.1 Phân loại các cơ cấu cấp phát và kẹp chặt dụng cụ tự động
Thông thường, quá trình gia công các chi tiết được thực hiên tuần tự bằng nhiều
dụng cụ khác nhau. Do đó, trên các thiết bị tự động hoá, yêu cầu dụng cụ tương ứng đã
được lắp và điều chỉnh sẵn trong các đài dao hoặc chuôi côn chuyên dùng. Việc gá đặt
dụng cụ vào cơ cấu công tác của máy (trục chính hoặc đài gá dao) kẹp chặt lấy dụng
cụ và khi bị mòn có thể thực hiện thay bằng tay hoặc thay thế tự động. Khi gá đặt bằng
tay, quá trình điều chỉnh và lắp đặt dụng cụ phụ như chuôi côn, đài dao, bạc trung
gian, mâm cặp được tiến hành trực tiếp trên máy. Còn khi thay dụng cụ bằng phương
pháp tự động, việc điều chỉnh và lắp đặt dụng cụ phụ được tiến hành bên ngoài máy
nhờ các dụng cụ chuyên dùng, phương pháp này dùng phổ biến trên các máy điều
khiển số CNC, bao gồm các giai đoạn chính sau:
Lắp dụng cụ và diều chỉnh

Chọn dụng cụ chính và dụng

kích thước

cụ phụ
Kho chứa dụng cụ đơn lẻ và
dụng cụ đã lắp ráp, điều
chỉnh sẵn
-Thả dao đã mòn ra khỏi

Chọn và ghép
thành bộ và các

trục chính

dụng cụ đã điều

-Tách dụng cụ chính ra
khỏi dụng cụ phụ

chỉnh sẵn

-Mài lại dụng cụ hoặc thay
Ổ chứa

Máy

dụng cụ

CNC

thế

hoặc
Cơ cấu
công tác

máy tự
động

Hình 1.1: Sơ đồ sử dụng dụng cụ cắt bằng phương pháp
thay thế tự động
2

SV: Nguyễn Văn xxxxx
• Ghép bộ và lắp ráp dụng cụ lấy ra từ kho dụng cụ
• Điều chỉnh kích thước của dụng cụ trên các thiết bị chuyên dùng.
• Nhập kho các bộ dụng cụ đã lắp và điều chỉnh.
• Chọn dụng cụ phù hợp, thay thế và kẹp chúng tự động.
• Tháo kẹp dụng cụ và đưa nó về ổ dao.
• Đưa dụng cụ về kho sau khi đã gia công xong cả loạt chi tiết hoặc tháo dỡ để
mài lại.
Quá trình chọn dụng cụ phù hợp trong ổ chứa để gia công chi tiết, gá đặt và kẹp
chặt dụng cụ tự động tháo dụng cụ ra khỏi cơ cấu công tác và đưa về ổ chứa được thực
hiện nhờ hệ thống cấp phát và kẹp chặt tự động.
Hệ thống cấp phát dụng cụ tự động bao gồm các bộ phận cơ bản sau:
• Ổ chứa dụng cụ, trên các máy tiện NC có thể có từ 1 đến 3 đầu rơvônve thực
hiện chức năng của các ổ dụng cụ
• Cơ cấu chọn dụng cụ cần thiết từ ổ dụng cụ để chuẩn bị dụng cụ thay thế.
• Tay máy để thay thế dụng cụ (trong trường hợp máy CNC_V30 không cơ cấu
này).
• Cơ cấu kẹp chuôi côn hoặc đài gá dao trong cơ cấu công tác. Những yêu cầu cơ
cấu cơ bản đối với cơ cấu cấp phát dụng cụ tự động (CPDCTĐ)
-

Ổ chứa phải có dung lượng đủ lớn.

-

Dụng cụ phải được giữ trong ổ với độ tin cậy cao.

-

Thời gian thay thế dụng cụ là ít nhất.

-

Dụng cụ phải được giữ chặt trong tay máy khi thay thế tự động.

-

Chuôi dao và đài gá dao phải được định vị chính xác vào vị trí công tác.

-

Khoảng cách giữa ổ dụng cụ tới vị trí công tác là ngắn nhất.

-

Hệ thống CPDCTĐ phải được thiết kế bố trí sao cho nó không chạm vào
phôi khi thay thế dụng cụ.

-

Hệ thống CPDCTĐ phải có độ tin cậy làm việc cao.

-

Tránh làm bẩn các bề mặt lắp ráp của chuôi vào đài gá dụng cụ.

-

Sử dụng và bảo dưỡng tiện lợi, đáp ứng yêu cầu an toàn.

3


SV: Nguyễn Văn xxxxx
HỆ THỐNG THAY THẾ DỤNG
CỤ TỰ ĐỘNG

Đầu rơvônve
nhiều
vị trí

Ổ chứa dụng cụ với

Ổ chứa dụng cụ cho

các dụng cụ đơn chiếc

các đầu nhiều trục
chính

Dùng
cho các

Dùng cho các máy
phay CNC và

Với hai

máy tiện

trung tâm gia công

và nhiều

CNC

Có đầu quay
nhiều vị trí

đầu

Đầu

Đầu

rơvônve

rơvônve

với các

có trục

rơvônve
Có ổ chứa
dụng cụ và

dụng cụ

chính tại

Với tay

vá không

mỗi vị

máy

có dẫn

trí

tay máy

động
Không có

riêng
Đầu

Đầu

rơvônve

rơvônve

với các

chỉ có

dụng cụ

trục

vá có dẫn

chính tại

động

vị trí

riêng

công tác

tay máy

Chuyển

Chuyển

động cấp

động cấp

thực hiện với

chỉ thực

cả đầu

hiện với

rơvônve

trục chính

Hình 1.2 Sơ đồ phân loại hệ thống thay dao tự động

4


SV: Nguyễn Văn xxxxx
1.1.2 Ổ chứa dao và vận chuyển dụng cụ khi cấp phát tự động.
Ổ chứa dao dùng để lưu giữ các dụng cụ cần thiết cho quá trình gia công các chi
tiết nhất định của một máy cụ thể. Khi thay thế dụng cụ bằng tay, ổ chứa được gắn
cứng với máy ở vị trí thuận tiện cho người thao tác. Còn khi thay thế dụng cụ tự động,
người ta sử dụng nhiều loại ổ chứa dụng cụ khác nhau. Với loại máy tiện thường, ổ
chứa dụng cụ chính là các đầu rơvônve có 4, 6, 8 hoặc 16 vị trí gá đặt dụng cụ. Có thể
có đến 3 đầu rơvônve trên một máy. Trên các trung tâm gia công, người ta sử dụng các
loại ổ chứa dạng đĩa, tang trống hoặc băng xích chứa từ 10-140 dụng cụ.
1.1.2.1

Chứa và vận chuyển dụng cụ bằng đầu rơvônve

Đầu rơvônve có thể đặt thẳng đứng, nằm ngang hay nghiêng. Thay dụng cụ được
thực hiện nhờ quay đâu rơvônve tới vị trí yêu cầu rồi cố định nó lại. Thời gian thay
dụng cụ trung bình khoảng 1 – 4 giây.

Đầu rơvônve chính là cơ cấu công tác tiếp nhận trực tiếp lực cắt của máy. Do đó
nó có độ bền, độ cứng vững và độ chính xác vị trí rất cao. Các dụng cụ để gia công
mặt ngoài và trong trên đầu rêvônve không được cản trở nhau. Hai kiểu đầu rơvônve
hay được sử dụng trên máy tiện CNC:

Hình 1.3 Kết cấu của đầu Rơvônve
Trên các máy tiện CNC hiện đại ngày nay hay được sử dụng các đầu rơvônve gá
trên bàn trượt nghiêng. Cấu trúc tổng thể của các đầu rơvônve dạng này được thể hiện
bằng hình sau:

5


SV: Nguyễn Văn xxxxx

Hình 1.4 Cấu trúc tổng thể của bàn dao nghiêng có đầu rơvônve
Trên máy tiện CNC có thể gia công nhiều loại bề mặt khác nhau như các mặt tiện
khoan lỗ đồng tâm, song song, các lỗ không đồng tâm, hướng kính; phay các mặt
cạnh, rãnh then. Để thực hiện các công việc trên, các đầu rơvônve cần được trang bị
các dụng cụ có chuyển động quay như mũi khoan, dao, phay,.. Dẫn động quay cho các
dụng cụ này được thực hiện nhờ một động cơ gá trong đầu rơvônve.
Kết cấu đầu rơvônve 1 và ổ chứa dụng cụ 3 của hãng Okuma (Nhật Bản). Tay
máy 2 thực hiện thay dụng cụ trong đầu rơvônve 1.

Hình 1.5 Sơ đồ thay dao tự động trên đầu rơvônve của hãng Okuma
Trên một số máy phay CNC và trung tâm gia công khi số lượng dụng cụ không
lớn, người ta sử dụng các ổ chứa dạng đầu rơvônve:

6

SV: Nguyễn Văn xxxxx

Hình 1.6 Trung tâm gia công với đầu rơvônve
a. Bàn máy chữ thập; b. Bàn máy treo
Các kết cấu này cho phép giảm thời gian thay dao. Tuy nhiên, chúng cũng có một
số nhược điểm như mỗi vị trí cần một trục chính. Độ chính xác vị trí của dụng cụ bị
giảm khi quay và hãm đầu rơvônve. Số vị trí trong đầu rơvônve tăng không chỉ làm
phức tạp kết cấu, mà còn làm giảm chiều dài hành trình l1 của đầu như hình a và hình
b:

Hình 1.7 Các kiểu đầu rơvônve trên máy phay CNC và trung tâm gia công
l1: chiều dài hành trình của đầu rơvônve
Điều kiện gia công được cải thiện và kết cấu đơn giản hơn nếu sử dụng đầu với
trục gá nghiêng như (hình c). Lúc này chỉ có một trục chính 3 được lần lượt nối với
trục gá 4 của đầu tại vị trí công tác. Chuyển động chạy dao thực hiện nhờ dịch chuyển
ụ trục chính 2 cùng toàn bộ đầu rơvônve. Tuy vậy hành trình l1 vẫn bị hạn chế.
Hình d là sơ đồ nguyên lý của ổ chứa dụng cụ kiểu đầu rơvônve của hãng
Olivetti (Italy). Kết cấu này có ưu điểm là hành trình công tác l1 không bị hạn chế vì
7


SV: Nguyễn Văn xxxxx
chuyển động chạy dao không do ụ trục chính thực hiện mà do ống đỡ dụng cụ của trục
chính 3 thực hiện. Khi ống đỡ dụng cụ hạ xuống, nó sẽ tóm lấy trục gá cùng dụng cụ
và đẩy chúng tới khoảng cách l1 yêu cầu khi đầu 1 cố định. Tuy nhiên kết cấu này có
độ cứng vững thấp.
1.1.2.2

Lưu giữ và vận chuyển dụng cụ trong ổ chứa

Các phương án cấu trúc của các ổ chứa dụng cụ:
Các ổ chứa tang trống (hình a, b) có sức chứa từ 12 đến 40 dụng cụ rất thông
dụng và hay được dùng hơn cả. Chúng có kết cấu gọn, dễ gá trên trụ đứng hoặc trục
tiếp trên ụ trục chính của máy. Trường hợp này cho phép giảm thời gian thay dao,
nhưng lại làm tăng trọng lượng của khối di động. Thông thường phương án trên hình a
được sử dụng với phương án gá bên cạnh, giữa trụ đứng:
Phương án trên hình b thường được sủ dụng trên máy CNC có trục chính nằm
ngang.
Kết cấu ổ chứa dạng đĩa (hình c) ít dùng, vì khi số lượng lớn sẽ kéo theo kích
thước đường kính rất lớn. Các ổ chứa hình côn (hình d và e) cho phép thay dao dễ
dàng. Các ổ chứa dạng xích tải (hình f) được sử dụng khi số dụng cụ chứa lớn (tới 140
dụng cụ)

Hình 1.8 Các phương án câu trúc của ổ chứa
a, b: Với tâm quay nằm ngang và thẳng đứng
c: Dạng hình sao với trục quay thẳng đứng
d, e: Dạng côn với trục quay thẳng đứng và nghiêng
8


SV: Nguyễn Văn xxxxx
f, m: Dạng xích tải
n: Dạng thẳng
1.1.3 Thay thế dụng cụ và kẹp chặt dụng cụ tự động trong cơ cấu công tác.
Thay thế dụng cụ tự động trên các máy cắt CNCcó thể thực hiện theo các phương
pháp sau:
• Thay thế vị trí (quay) ổ chứa dụng cụ (đầu rơvônve)
• Chuyển dụng cụ từ ổ chứa chính vào các trục chính qua ổ phụ (quay đầu có 2
hoặc nhiều vị trí)

• Thay thế trục tiếp dụng cụ từ ổ chứa vào trục chính
• Đưa dụng cụ từ ổ chứa vào trục chính nhờ tay máy
Với phương án thứ nhất, quá trình thay thế dụng cụ tự động được thực hiện nhờ
quay đầu rơvônve tới vị trí yêu cầu, thời gian thay dao rất ít.
Khi sử dụng đầu rơvônve nhiều vị trí, một trục chính trên các trung tâm gia công,
quá trình thay thế dụng cụ được thực hiện nhờ quay đầu rơvônve. Thời gian thay lớn
hơn phương án thứ nhất vì phải thực hiện các công đoạn nhả kẹp trục gá dụng cụ 1
(hình a), lùi trục chính 2 ra (hình b), quay và hãm đầu 3 (hinh c, d), đưa trục chính 4
vào vị trí và kẹp dụng cụ mới (hình e).

Hình 1.9 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ trên trung tâm gia công một trục
chính của hãng Mandelli
a, b: tháo kẹp trục gá 1 và lùi trục chính 2
c, d: quay và hãm đầu rơvônve 3
e: đưa trục chính 4 vào vị trí và kẹp trục gá với dụng cụ mới.
9


SV: Nguyễn Văn xxxxx
Thời gian thay thế bé (1- 2 giây) có thể đạt được với kết cấu phức tạp nhờ sử
dụng phương pháp thứ 2 với các đầu quay 2 vị trí có ổ chứa dụng cụ kèm theo. Trong
trường hợp này, thời gian thay dao đúng bằng thời gian tháo kẹp, quay và hãm đầu.
Quá trình chọn dụng cụ trong ổ chứa, gá chúng vào vị trí chờ của đầu, được thực hiiện
trong khi máy đang gia công như hình dưới:

Hình 1.10 Cơ cấu thay thế dụng cụ tự động trên máy tiện
a) Sơ đồ thay dụng cụ cho đầu quay
b) Đầu quay hai vị trí
1. ổ chứa dao
2. đầu quay

3. tay máy
Các dụng cụ gá trong đế dao và trong ổ chứa dụng cụ 1 được đưa tuần tự vào đầu
quay 2 nhờ tay máy 3. Khi bước công nghệ kết thúc, đầu 2 sẽ quay đi 180o. Dụng cụ
mới sẽ được lắp đặt trên vị trí công tác sau 1,5 giây. Trong khi máy thực hiện gia công
phôi, tay máy sẽ lấy dụng cụ đã sử dụng ra khỏi vị trí 2 đưa về ổ chứa và chọn dụng cụ
mới theo chương trình để gá vào vị trí chờ.
Trên một số máy CNC người ta sử dụng phương án 3 khi thay thế dụng cụ cắt
bằng phương pháp tự động:

10


SV: Nguyễn Văn xxxxx

Hình 1.11 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ trên trung tâm gia công của
hãng Mandelli
a. Đưa ụ trục chính tới ổ chứa và gá dụng cụ vào vị trí tháo dỡ
1_ ổ chứa dụng cụ
2_ ụ trục chính
b. Nhả kẹp trục gá, lùi trục chính, quay ổ chứa
c. Lắp đặt trục gá mới vào trục chính
d. Đưa ụ trục chính về vị trí gia công
Quá trình thay thế dụng cụ thực hiện nhờ chuyển động tương đối có chu kỳ của ụ
trục chính 2 so với ổ chứa dụng cụ 1. Mặc dù kết cấu của cơ cấu thay thế dụng cụ tự
động được đơn giản hơn do không cần tay máy, nhưng thời gian thay thế lại tăng lên.
Do vậy trên các trung tâm gia công, phương pháp thay thế dụng cụ thứ 4 là thông dụng
hơn cả. Phương pháp này sử dụng tay máy, nên mặc dù kết cấu phức tạp hơn, nhưng
bù lại chúng có thời gian thay thế nhỏ nhờ dụng cụ đã được chọn sơ bộ từ ổ chứa dụng
cụ khi máy đang gia công. Cơ cấu thay thế dụng cụ có kết cấu và bố trí phụ thuộc vào
vị trí của ổ chứa dụng cụ trên máy. Để giảm thời gian thay thế dụng cụ, ổ chứa nên đặt

gần trục chính, tốt nhất là đặt trực tiếp ttrên trục chính. Tuy nhiên, phương án này sẽ
làm tăng trọng lượng của trục chính. Vì vậy, thường người ta bố trí ổ chứa dụng cụ
bên hông phải hoặc trái của trụ đứng.
Tuy thuộc vào vị trí của ổ chứa dụng cụ trên máy, người ta sử dụng nhiều loại tay
máy với chu kỳ chuyển động khác nhau. Hình dưỡi là tuần tự của quá trình thay thế
dụng cụ trong trục chính 3 bằng tay máy 2 từ ổ chứa dụng cụ 1

11


SV: Nguyễn Văn xxxxx

Hình 1.12 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ tự động với ổ chứa đặt phía trên
trụ đứng

Hình 1.13 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ tự động với ổ chứa đặt phía trên
trụ nằm ngang

Ổ chứa dụng cụ 1 bố trí phía trên trụ đứng. Máy có ụ trục chính nằm ngang,
còn trục gá bố trí thẳng đứng. Kết cấu tay máy sẽ đơn giản hơn nếu trục gá có vị
trí nằm ngang (hình d). Với ổ chứa dụng cụ bố trí bên cạnh ụ trục chính, trụ
đứng máy hoặc có cấu trúc như một cụm riêng bên cạnh máy khi thay thế dụng
cụ tự động, người ta sử dụng kết cấu như hình dưới:

Hình 1.14 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ khi ổ chứa bố trí bên cạnh của
máy
12


SV: Nguyễn Văn xxxxx

a: Sơ đồ chọn dụng cụ trong ổ chứa
1,4.dụng cụ; 2.giá treo tay máy; 3.tay máy
b: Sơ đồ thay thế dụng cụ trong trục chính
1,3.dụng cụ; 2 .tay máy
Trong giai đoạn đầu (hình a), tiến hành chọn dụng cục cần thiết 4 và đưa nó về vị
trí thay thế bằng cơ cấu dịch chuyển dụng cụ trong ổ chứa. Tiếp theo, tay máy quay 90
độ để tóm lấy dụng cụ 4 rồi chuyển động theo phương dọc trục để đưa dụng cụ ra khỏi
lỗ chứa. Sau khi dụng cụ 1 đã gia công xong, giá treo 2 của tay máy (hình b) sẽ quay
và dùng bàn tay còn lại tóm lấy dụng cụ cần thay 1 nằm trong trục chính. Nhờ chuyển
động dọc trục của mình, tay máy 2 sẽ lấy dụng cụ 1 ra khỏi trục chính rồi quay 180o
để đưa dụng cụ 3 vào lỗ lắp ráp của ụ trục chính. Dụng cụ 3 sẽ được kẹp chặt lại. Sau
đó tay máy sẽ quay 90o về vị trí ban đầu (hình a) rồi nhả dụng cụ vào lỗ chứa của ổ
dụng cụ.
Sơ đồ thay thế dụng cụ trên các trung tâm gia công có trục chính thẳng đứng 3 và
tay máy 2 từ ổ chứa dụng cụ 1 được trình bày ở hình dưới:

Hình 1.15 Tuần tự các bước thay thế dụng cụ trên máy có trục chính thẳng
đứng
a, b: Tay máy 2 chọn dụng cụ trong ổ chứa 1 và đưa ra khỏi lỗ chứa của ổ
dụng cụ;
c, d, e: Tay máy lấy dụng cụ yêu cầu ra khỏi ổ trục chính 3;
f : Tay máy quay 180 độ;
13


SV: Nguyễn Văn xxxxx
m, n: Gá dụng cụ mới vào trục chính máy;
p, q, k: Đặt dụng cụ đã sử dụng vào ổ chứa;
h: Hồi vị trí tay máy về vị trí ban đầu;
1.1.4 Một số trang bị ổ tích dụng cụ của một số nước.

Ổ tích dụng cụ (magazin dụng cụ) với cơ cấu thay dao tự động cho phép gia công
nhiều bề mặt của chi tiết trong một hoặc một số lần gá đặt và do đó giảm được thời
gian gia công.
Những magazin dụng cụ đầu tiên đã được sử dụng trong các máy nhiều nguyên
công. Khi số lượng dụng cụ <=30 thì các magazin dụng cụ được chế tạo dưới dạng
tang trống, còn khi số lượng dụng cụ >= 30 thì magazin dụng cụ được chế tạo dưới
dạng băng xích. Hiện nay các magazin dụng cụ được sử dụng trong hầu hết các loại
máy công cụ và số lượng dụng cụ trong các magazin dụng cụ tăng lên đáng kể. Hãng
Ôlivetti (ITALIA) đã chế tạo máy nhiều nguyên công “horizon” với magazin dụng cụ
dạng tang trống chứa 80 dụng cụ. Hãng Sandstrand (Hoa Kỳ) đã chế tạo máy nhiều
nguyên công với số lượng dụng cụ trong magazin dụng cụ là 125. Máy nhiều nguyên
công của NGA có magazin chứa 80 dụng cụ.
Magazin 1 có thể được thay thế bằng magazin khác có số lượng dụng cụ lớn hơn
Thay đổi dụng được thực hiên bằng cơ cấu quay có cánh tay với 2 má kẹp. Thời gian
thay dao vào khoảng 8 - 10 giây.
Khi tăng dung lượng của magazin dụng cụ thì kết cấu của máy cồng kềnh hơn giá
thành của máy cũng tăng theo ví dụ, magazin dụng cụ và cơ cấu vệ tinh thay đổi của
máy nhiều nguyên công của Nga có trọng lượng 1300 kg, kể cả các trục dao ), giảm
tốc độ dịch chuyển của các xích động và tăng thời gian chọn dao cần thay thế . Kinh
nghiệm cho thấy số lượng dụng cụ tối ưu trong magazin là 60- 100.
Như vậy, magazin dụng cụ giảm được chức năng của con người và nó là một
bước phát triển trong công nghệ điều chỉnh linh hoạt.
1.1.5 Hệ thống dụng cụ dùng cho máy CNC.
Hệ thống dụng cụ phù hợp với các máy công cụ CNC phải bảo đảm tính chất vạn
năng và linh hoạt, phải thực hiện được mọi công việc gia công (cắt gọt), phải có độ
cứng vững cao, phải đạt năng suất bóc phoi cao và phải có chi phí gia công có thể chấp
nhận được.

14

SV: Nguyễn Văn xxxxx
Năng suất của máy công cụ CNC chủ yếu là do khả năng cắt và độ tin cậy của
các dụng cụ được dùng quyết định. Khả năng cắt của dụng cụ được diễn đạt bằng các
đại lượng (khái niệm) như: thông số cắt tối đa (tốc độ cắt lưọng tiến dao), tiết diện
phoi cắt, thể tích phoi cắt, tuổi bền và chiêù dài cắt ứng với tuổi bền của dụng cụ cắt.
Độ tin cậy của dụng cụ có cơ sở công nghệ và cơ sở hình học. Cả hai cơ sở này là
tiền đề để gia công tự động các chi tiết cơ khí và đạt hiệu quả kinh tế.
Độ tin cậy công nghệ cho biết các thông số về khả năng cắt được đảm bảo thực tế
ở mức độ như thế nào; nghĩa là phải xác định được trước khi cắt ở những thông số nào
không xảy ra hiện tượng vỡ dao và khối lượng phoi nào có thể bóc ra, mà không ảnh
hưởng gì tới chất lượng gia công, tính đến khi phải thay đổi lưỡi cắt.
Độ tin cậy về hình học của dụng cụ, xét về nguyên lý trong hệ thống chuyển
động dụng cụ được điều khiển bằng số, là không thể thiếu vì: Các kích thứoc yêu cầu
của dụng cụ cũng được hệ điều khiển CNC xử lý giống như các chi tiết yêu cầu của
chi tiết gia công. Khi các kích thước thực của dụng cụ có các sai lệch so với kích thước
yêu cầu, đã dược nhớ trong hệ điều khiển CNC thì có nghĩa là gia công có phế phẩm.
Vì vậy, hệ thống dụng cụ dùng cho máy CNC phải đảm bảo sao cho vị trí của lưỡi cắt,
có tác động trực tiếp tới kích thước gia công, không thay đổi so với vị trí đã định trong
quá trình cắt và sau mỗi lần thay đổi dụng cụ, lưỡi cắt lại có vị trí đó với độ chính xác
cao. Việc tính toán hiệu chỉnh (bù) dao được các hệ thống điều khiển hiện đại thực
hiện dễ dàng, luôn có tiền đề là tập hợp dữ liệu về kích thước thực. Điều đó thực hiện
trong quá trình gia công là tốn kém, mất thời gian và chỉ nên giứi hạn trong các trường
hợp cần thiết như trước khi tạo gia các mối lắp ghép theo chế độ lắp ghép nhất định.
Ngoài độ tin cậy về công nghệ và độ tin cậy về hình học, nhiều người quan tâm
đến các trung tâm gia công, còn xét đến tính linh hoạt của hệ thống dụng cụ. Các hệ
thống dụng cụ ở đây được xây dựng theo nguyên lý mô đun hoá, để từ chúng mà các
linh kiện tiêu chuẩn hoá có thể được tổ hợp thành các dụng cụ phù hợp với công việc
gia công như các đòn khoan đòn doa ….
Bên cạnh khả năng cắ, độ tin cậy của dụng cụ, còn có yêu cầu về khả năng cung

ứng nhẹ nhàng của hệ thống dụng cụ, đảm bảo phù hợp với kỹ thuật điều khiển CNC
vàkhả năng diều chỉnh nhanh theo nhiệm vụ thay đổi. Về mặt lý thuyết, chi tiết gia
công và dụng cụ cắt là một cặp tác động tương hỗ.

15


SV: Nguyễn Văn xxxxx
Hệ thống dụng cụ tạo ra khâu nối giữa lưỡi cắt để tạo ra phoi và chịu tác động
của các lực cắt, với máy công cụ thu nhận các lực cắt và đồng thời thực hiện những
chuyển động giữa lưỡi cắt của dụng cụ và chi tiết gia công.
Hệ thống dụng cụ được tạo lập phù hợp với phương pháp gia công (ví dụ: Khoa,
phay hoặc tiện) và các đặc điểm thiết kế của máy công cụ tương ứng.
Hệ thống dụng cụ và hệ thống cung ứng dùng trên các máy khoan phay liên hợp.
Các máy khoan phay liên hợp thông thường đã được nối ghép với hệ điều khiển
bằng số tạo thành trung tâm gia công đIũu khiển CNC. Đặc điểm của trung tâm gia
công là dụng cụ cũng được thay đổi tự động. Trong trường hợp cá biệt, vì lý do kinh
tế, ở các máy khoan – phay liên hợp, dụng cụ vẫn thay đổi bằng tay; nhưng các phần
tử của nó vẫn phải thiết kế và chế tạo phù hợp với định hướng tự động hoá toàn bộ
khâu cung ứng dụng cụ sau này.
Những cơ cấu cơ bản:
+ Cơ cấu tiếp nhận dụng cụ, để lắp dụng cụ vào trục chính của máy công cụ.
+ Dụng cụ, được ghép nối và đo kiểm trước với phần tử tiếp nhận dụng cụ ở bên
ngoài máy công cụ.
+ Ổ tích dụng cụ có chức năng lưu giữ các dụng cụ cần thiết cho quá trình gia
công
+ Thiết bị (đồ gá) thay đổi dụng cụ có chức năng thay đổi dụng cụ, kể cả tiếp
nhận (gá đặt) dụng cụ, giữa vị trí làm việc và vị trí ổ tích dụng cụ.
Cơ cấu tiếp nhận dụng cụ là phần tử quan trọng nhất của một hệ thống dụng cụ.
Tuy đã có nhiều cố gắng trên phạm vi quốc tế để tiêu chuẩn hoá dụng cụ, nhưng vẫn

có nhiều hệ thống khác nhau, đặc biệt là các phần có rãnh khía để nắm, kẹp, cặp vào
khi thay đổi dụng cụ, cũng như thiết bị (đồ gá) để kéo, rút dụng cụ vào trục chính của
máy công cụ. Cơ cấu để kéo, rút dụng cụ vào trục chính của máy thường là là trục vít
và ngàm kẹp. Được chuẩn hoá là kích thước chuôi côn theo kích thước danh nghĩa là
ISO 40, ISO 50, ISO. Phần cuối của chuôi côn còn được chế tạo khác nhau tuỳ theo hệ
thống kéo, rút và thường là kết cấu tháo lắp được.
Để thay đổi dụng cụ dùng trên một trung tâm gia công nhanh và an toàn cần phải
đảm bảo sao cho các dụng cụ có phần tử tiếp nhận dụng cụ như nhau. Kết cấu của
phần tử tiếp nhận dụng cụ được tạo lập theo các hướng chính sau:
+ Tương ứng với lỗ côn thì tiếp nhận dụng cụ ở trục chính của máy công cụ.
16


SV: Nguyễn Văn xxxxx
+ Tương ứng với các rãnh khía để ngàm, kẹp vào dùng cho cơ cấu thay đổi dụng
cụ tự động, kể cả vạch chuẩn để định hướng dụng cụ.
+ Tương ứng với loại hệ thống kẹp mà với nó phần tử tiếp nhận dụng cụ được
giữ chặt bằng lực vào trục chính của máy công cụ, để truyền lực cắt an toàn.
Để giảm chi phí về các phần tử tiếp nhận dụng cụ khi sử dụng nhiều trung tâm
gia công cần phải dùng các phần tử tiếp nhận dụng cụ có kết cấu thống nhất.
Các hệ thống dụng cụ dùng cho trung tâm gia công đã dược quy định trong tiêu
chuẩn quốc gia của các nước công ngiệp phát triển, ví dụ: DIN 69871 (Đức) được coi
là bản khởi tạo của một tiêu chuẩn quốc tế ISO. Trong thực tế cũng có nhiều giải pháp
tổ hợp về trang bị phụ và dụng cụ dùng cho các trung tâm gia công CNC đứng hoặc
ngang. Hệ thống dụng cụ khoan có dùng các mảnh lưỡi cắt có khả năng đảo cạnh
(mảnh lưỡi cắt không mài sắc lại) cũng đã được thiết kế và chế tạo cho sản xuất.
1.1.6 Nhận dạng dụng cụ
Chức năng quản trị dụng cụ quan trọng không những ở chỗ nhận dạng các dụng cụ
một cách tin cậy mà còn cung cấp các dữ liệu ứng với từng dụng cụ một cách chính
xác và không nhầm lẫn giữa các dụng cụ. Tuỳ theo khả năng của hệ CNC mà phải nạp

các dữ liệu cần thiết sau đây : Kiểu dụng cụ , số hiệu dụng cụ , dụng cụ dự bị để thay
thế , vị trí dụng cụ trong ổ dao , dụng cụ tiêu chuẩn (hàng loạt ) chuyên dùng ,đầu
khoan (đầu tiện , trọng lượng dụng cụ , lượng tiến dao tối đa và mômen quay tối đa ,
tuổi bền ( tuổi bền còn lại ) , giới hạn cảnh báo trước khi hết tuổi bền , giới hạn vỡ dao
,vị trí cố định (thay đổi) , bán kính dao , bán kính lưỡi cắt , bán kính va đập , chiều dài
dụng cụ chiều dài va đập , mã hiệu dụng cụ đặc biệt (phụ thuộc người dùng) , hiệu
chỉnh (bù lượng mòn dao) ,hãm dụng cụ , mã hiệuvề sai số (nguyên nhân phải hãm
dụng cụ ), lắp dụng cụ trên máy.
Số lượng các thông số đặc trưng của dụng cụ được đề cập trong mã hiệu dụng cụ
còn có thể nhiều hơn tuỳ theo khả năng của hệ CNC. Từ đó có thể nhận định như sau:
+ Các dữ liệu phải được nạp và xuất tự động vì nếu không sẽ mất nhiều thời gian
và dễ sai sót.
+ Mã hoá dụng cụ theo cách cơ khí đơn giản, như dùng vòng mã hiệu, sẽ không
đáp ứng được nhu cầu.
+ Dữ liệu phải được lưu giữ toàn vẹn, không lẫn lộn.
+ Nạp, xử lý và xuất dữ liệu phải được đảm bảo ở nhiều vị trí trong xí nghiệp.
17


SV: Nguyễn Văn xxxxx
+ Quản trị dữ liệu phải được đảm bảo với chỉ một lần nạp dữ liệu vào hệ CNC để
không tốn thời gian.
+ Hệ thống nhận dạng phải đảm bảo có khả năng sử dụng cho nhiều dụng cụ khác
nhau.
Ngày nay, các hệ thống nhận dạng dụng cụ điện tử là tốt nhất và có thành phần quan
trọng nhất là con “chip” nhớ dữ liệu điện tử được gắn cứng trên dụng cụ, dữ liệu được
đọc nhờ đầu đọc phù hợp.
Quá trình trao đổi dữ liệu, giữa chip dữ liệu và hệ điện tử, trước đây được thực
hiện thông qua các tiếp điểm. Tiếp điểm bị mòn hoặc bẩn sẽ gây ra sai số đọc dữ liệu.
Ngày nay các thiết bị cảm ứng và không tiếp xúc được thực hiện về cơ bản đã nâng

cao độ an toàn khi đọc dữ liệu.
Hai nguyên lý khác nhau được ứng dụng ở đây là: hệ thống đọc và hệ thống đọcghi.
Hệ thống đọc sử dụng vật mang tin với mã hiệu nhận dạng có 4 vị trí (ký tự), ví
dụ: liên tục từ 0001 đến 9999. Các đầu đọc gắn ở khoang dụng cụ, ở máy điều chỉnh
dụng cụ và ở máy gia công, hoạt động trong mối quan hệ với máy tính trung tâm dùng
cho dụng cụ. Máy tính này có chức năng lưu giữ và quản trị mọi dữ liệu về dụng cụ.
Vật mang mã hiệu chỉ cung cấp mã hiệu nhận dạng cho máy tính dụng cụ và máy tính
này sẽ sắp xếp các dữ liệu cho trước theo dụng cụ ứng với các mã hiệu nhận dạng nhất
định. Các dữ liệu được hiển thị trên màn hình của máy tính. Hệ CNC của máy gia công
sẽ tự động nhận dữ liệu nếu mã hiệu nhận dạng được nhận biết nhờ đầu đọc khi dụng
cụ được đưa vào ổ tích dao.
Hệ thống đọc – ghi lại sử dụng vật mang tin có dung lượng nhớ lớn hơn và có
thể lưu dữ tới 25 “Byte” dữ liệu dụng cụ. Dung lượng lớn đó đủ để lưu dữ những dữ
liệu quan trọng nhất như: Số hiệu dụng cụ, kiểu dụng cụ, chiều dài, đường kính, tuổi
bền, nhóm trọng lượng… Các dữ liệu đó có thể truy cập, bổ xung và thay đổi ở mọi
thời điểm nhờ bộ đọc – ghi . Nghĩa là có thể diễn đạt theo cách khác như sau: Dụng cụ
luôn luôn mang mọi dữ liệu và vì vậy không cần phải có quan hệ với máy tính dùng
cho dụng cụ khi dụng cụ được đưa vào máy gia công. Khi một dụng cụ rời khỏi máy
gia công thì các dữ liệu ở vật mang tin được cập nhật tự động, ví dụ: tuổi bền còn lại,
hiệu chỉnh lượng mòn …

18


SV: Nguyễn Văn xxxxx
Nếu hệ CNC được nối với một máy tính DNC thì các dữ liệu sẽ được truyền dẫn
tiếp khi có nhu cầu cũng vẫn nhờ mối liên kết DNC đó, để quá trình quản trị tiếp theo
được thuận lợi.
Hệ thống nhận dạng dụng cụ điện tử có cấu tạo thông dụng sau:
+ Các vật mang mã hiệu, còn gọi là “chip” với mã hoá cố định hoặc thay đổi

+ Các đầu đọc hoặc đầu đọc ghi có kèm theo bộ khuếch đại.
+ Trạm đọc (hoạt động kết hợp với các đầu đọc và truyền tiếp mã hiệu nhận
dạng tới một máy tinh hoặc một hệ CNC).
+ Máy tính dùng cho dụng cụ để lưu giữ và quản trị các dữ liệu dụng cụ.
+ Hệ phần mềm tương ứng dùng để nhớ dữ liệu, quản trị dữ liệu, trao đổi dữ
liệu và hiển thị với chế độ phù hợp và rõ rãng trên màn hình.
Mọi thông số kỹ thuật về khoảng đọc, thời gian chạy chương trình, chu kỳ ghi,
mạch điện …sẽ do các hãng sản xuất cung cấp.
Các hệ thống nhận dạng dụng cụ điện tử có ưu điểm:
+ Lưu thông dữ liệu tự động giữa máy điều chỉnh, dụng cụ máy tính, hệ CNC
và người sử dụng.
+ Đảm bao trao đổi dữ liệu an toàn hơn do tránh được sai số nạp dữ liệu và
giám sát được sai số đọc và ghi xuất hiện ngẫu nhiên.
+ Có thời gian điều chỉnh máy gia công ngắn hơn.
+ Tận dụng tốt hơn tuổi bền dụng cụ.
+ Hợp lý hoá về kho dụng cụ và chuẩn bị dụng cụ.
+ Không cần dùng phiếu dụng cụ trong sản xuất.
+ Thống kê dụng cụ tốt hơn và tự động hoá.
+ Hỗ trợ công việc lắp ráp và đo kiểm tra dụng cụ.
+ Tạo điềù kiện quản trị dụng cụ tốt hơn.
1.1.7 Quản trị dụng cụ trong hệ CNC
Từng chương trình gia công NC, dù lập trình bằng tay hay bằng máy, đều dựa vào
các dụng cụ có kích thước nhất định. Khi các dữ liệu thực tế của dụng cụ có sai lệch so
với giá trị chuẩn thì các chi tiết sau khi gia công sẽ có sai lệch về cơ về kích thước và
có thể là phế phẩm. Do vậy, việc chuẩn bị dụng cụ với nạp và quản trị các dữ liệu hiệu
chỉnh (bù) tương ứng là rất quan trọng.
Những dữ liệu được quản trị và sử lý trong hệ CNC có thể là:
19

SV: Nguyễn Văn xxxxx
➢ Hiệu chỉnh (bù) chiều dài dao, nhằm so sánh giữa chiều dài thực và chiều dài
chuẩn của dao (theo phương Z).
➢ Hiệu chỉnh (bù) đường kính dao, còn gọi là hiệu chỉnh bán kính dao phay, để
tính toán tđộng quỹ đạo tâm dao ứng với từng đường kính dao phay.
➢ Hiệu chỉnh (bù) lượng mòn dao, để khử ảnh hưởng của độ mòn các lưỡi cắt của
dao tới kích thước gia công mà không cần thay đổi giá trị gốc cho trước.
Những giải pháp hiệu chỉnh này được vận dụng đạt yêu cầu ở các thế hệ điều
khiển bắng số trước đây. Các hệ CNC hiện đại hơn còn có các khả năng khác tạo điều
kiện cho các tế bào gia công linh hoạt và các hệ thống gia công linh hoạt có khả năng
vận hành tự động hoàn toàn. Đó là những khả năng sau đây:
+ Giám sát tuổi bền dụng cụ, nghĩa là liên tục ghi nhận thời gian hiệu dụng của
từng dụng cụ trong ổ tích dao, so sánh với giá trị chuẩn cho trước và khi giá trị
chuẩn bị vượt quá thì đưa ra yêu cầu về dụng cụ thay thế. Trong trường hợp
này, hệ quản trị dụng cụ tự động sẽ chuẩn bị sẵn sàng một dụng cụ thay thế
trong ổ tich dao. Hệ này quản trị tới 9 dụng cụ dự bị để thay thế cho một dụng
cụ có cùng một số hiệu và đưa lần lượt theo thứ tự từng dụng cụ thay thế vào sử
dụng mỗi khi thời gian tuổi bên dao kết thúc.
+ Hệ CNC còn làm cho dụng cụ sử dụng hết tuổi bền, khi nó trở về ổ tích dao ,
sẽ không có khả năng nhận dạng điện tử nữa, như vậy chỉ còn dụng cụ dự bị
thay thế là còn khả năng nhận dạng điện tử ứng với lệnh truy cập dụng cụ tiếp
theo trong chương trình gia công NC.
Trạng thái của các dụng cụ trong ổ tích dao có thể kiểm tra ở bất kỳ thời điểm nào
trên màn hình.
Do số lượng các vị trí dụng cụ trong một ổ tích dao bị giới hạn mà một vấn đề
nảy sinh là thay đổi kịp thời những dụng cụ đã sử dụng hoặc không cần thiết nữa, có
trong ổ tích dao, bằng ngững dụng cụ mới mà không cần phải dừng máy gia công.
Việc này sẽ được thực hiện nhờ phần mềm quản trị dụng cụ. Phần mềm này nhận biết
được những đoạn chương trình dài hơn không có lệnh thay dao và chuẩn bị ổ tích dao
trong thời gian đó sẵn sàng để thay dụng cụ bằng tay hoặc tự động. Khi cần đến sự

thay dao tiếp theo, chương trình con sẽ ngắt kịp thời, để ổ tích dao sẵn sàng thích ứng
với quá trình thay dụng cụ trên trục chính của máy gia công.

20


SV: Nguyễn Văn xxxxx
Những đề án máy mới hơn có vận dụng các thiết bị điều khiển tương ứng hoặc
người máy cho quá trình thay dụng cụ. Với những dụng cụ mới cũng phải ghi nhận tự
động các giá trị hiệu chỉnh và tuổi bền, lưu giữ đúng vị trí và quản trị tự động.
Dụng cụ dùng trong máy CNC có quan hệ chặt chẽ trong hệ thống gồm máy công
cụ, phôi gia công và hệ điều khiển bằng số. Những dụng cụ này phải đựoc chế tạo
chính xác để đảm bảo tính lắp lẫn. Ngoài ra, chúng phải có khả năng xác định trước
những đặc tính tối ưu như thông sốc cắt, tuổi bền. Mặt khác, việc thay dụng cụ tuỳ
theo tiến trình gia công và độ mòn dao phải đựoc thực hiện nhanh và chính xác.
Những đặc điểm này của một hệ thống dụng cụ NC chỉ có giá trị thực sự khi các dụng
cụ được lựa chọn, chuẩn bị cẩn thận và có hệ thống. Tiền đề đầu tiên ở đây là điều
chỉnh dụng cụ trước khi gia công ở bên ngoài máy gia công và tạo lập các catalô về
dụng cụ.
Tóm lại hệ thống dụng cụ bao gồm các dụng cụ được sử dụng trong hệ thống gia
công và được tích hợp ở khâu tổ chức dụng cụ. Dụng cụ được tập hợp và được xác
nhận theo mã hiệu trên các bìa của hộp đựng dụng cụ.
Một hệ thống dụng cụ dùng cho máy CNC gồm các thành phần sau:
+ Cơ cấu tiếp nhận dụng cụ để lắp dụng cụ vào trục máy.
+ ổ tích dao để tiếp nhận dụng cụ tại máy.
+ Các dụng cụ, với khả năng điều chỉnh tự động hoặc bằng tay.
Trang bị thay đổi dụng cụ, để đưa dụng cụ từ ổ tich dao lắp vào trục máy và trả
dụng cụ về ổ tích dao.
Dụng cụ cơ cấu tiếp nhận, bạc lót và cơ cấu giữ dao phải đủ cứng vững, thích
hợp với việc thay dao tự động, điều chỉnh được mã hoá được. ở những hệ lập trình và

những hệ điều khiển với cách nạp dữ liệu bằng tay, mọi mã hiệu dụng với các kích
thước và các thông số công nghệ phù hợp phải được chuẩn bị sẵn sàng để truy cập, lưu
giữ trong bộ nhớ, sao cho có thể lựa chọn tự động dụng cụ cần thiết với giá trị cho
trước về tốc độ quay của trục máy, chiều sâu cắt và lượng tiến dao.
Thông thường phải cần ít nhất ba bộ dụng cụ cho một máy gia công NC. Các bộ
dụng cụ này được bố trí như sau:
+ Trong ổ tích dao tại máy gia công.
+ Trong kho hoặc ở phòng kiểm tra điều chỉnh (đo kiểm trước khi gia công) .
+ Trong xe cung ứng dùng cho chi tiết gia công tiếp theo.
21


SV: Nguyễn Văn xxxxx
Các hệ CNC hiện đại hơn được trang bị một phần mềm để quản trị dụng cụ trên
máy và còn có:
+ Các dụng cụ dự bị để thay thế trong ổ tích dao
+ Bộ nhớ gia trị hiệu chỉnh (bù) đối với chiều dài, đường kính, lượng mòn, tuổi
bền của từng dụng cụ
+ Sự sắp xếp trật tự tương ứng giữa mã hiệu dụng cụ và mã hiệu vị trí trong ổ
tích dao (mã hoá vị trí thay đổi)
+ Các vị trí để trống ở bên trái và bên phải.
Ở những tay kẹp dùng để thay đổi dụng cụ thì các dụng cụ thay đổi liên tục vị trí
của chúng trong ổ tích dao (mã hoá vị trí thay đổi).
Ở các máy tiện thường là mã hoá vị trí, do đó người lập trình phải biết rõ từng dụng
cụ có vị trí ở đâu.
Ở các hệ CNC hiện đại, dữ liệu dụng cụ được đo kiểm ở ngoài (chiều dài đường
kính) có thể được nạp và đọc tự động vào hệ điều khiển nhờ vật mang tin hoặc hệ
DNC.
Để đạt mức độ tự động hoá cao phải nghiên cứu để tạo lập các giải pháp cơ khí
hoàn toàn mới để vận dụng vào máy công cụ, gồm cả ổ tích dụng cụ và thay dụng cụ

tự động.
Giải pháp đầu tiên để thay dụng cụ dựa trên cơ sở các ổ dụng cụ quay có 6 hoặc 8
vị trí lắp dụng cụ, được dùng trên các máy tiện, máy khoan RÊVÔNVE. Tại đây mỗi
dụng cụ có một vị trí cố định trong ổ quay mà không rời khỏi vị trí đó kể cả trong quá
trình cắt. Một bộ khởi động riêng cho ổ quay và việc mã hoá các vị trí lắp dụng cụ trên
ổ tạo điều kiện truy cập dụng cụ theo cách tuỳ chọn. Ổ dụng cụ quay hiện vẫn được
dùng trên các máy tiện.
Ổ dụng cụ quay có hạn chế về khă năng tiếp nhận dụng cụ (thường là tối đa có 6
hoặc 8 dụng cụ) nhưng lại không cần có thêm cơ cấu tóm dụng cụ để thay đổi dụng cụ,
do đó rẻ hơn song lại chậm hơn.
Ở các trung tâm gia công và các máy phay, số lượng dụng cần thiết nhiều hơn
máy tiện. Vì vậy ở máy phay và trung tâm gia công thường sử dụng các ổ tích dạng
băng xích, ổ tích dạng đĩa tròn, hoặc ổ tích dạng hộp. Đã có những giải pháp hơn 100
dụng cụ chứa trong ổ tích dùng trên một máy. Tại những giảI pháp như vậy, ổ tích
dạng băng xích không phù hợp, bởi vì số dụng cụ càng nhiều thì ổ tích băng xích càng
22