Nghiên cứu lập trình macro gia công các quỹ đạo phức tạp trên máy CNC

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các phần tham
khảo đã được nêu rõ trong Luận văn.

Tác giả

Nguyễn Thị Hoàn


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Văn Hùng, người đã hướng
dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết
và hoàn chỉnh Luận văn.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Máy và Ma sát
học, xưởng Cơ khí, bộ môn Công nghệ chế tạo máy, Viện Cơ khí và Ban lãnh đạo
Viện đào tạo Sau đại học của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện
thuận lợi để hoàn thành bản Luận văn này.
Tác giả cũng chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường, khoa Cơ Điện Lạnh,
các phòng ban của trường CĐN Thủy Sản Miền Bắc đã tạo điều kiện giúp đỡ trong
quá trình học và hoàn thiện Luận văn này.
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai
sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, các nhà
khoa học và các bạn đồng nghiệp.

Tác giả

Nguyễn Thị Hoàn

MỤC LỤC

Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Danh mục các bảng

4

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

5

MỞ ĐẦU

6

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ M Y ĐIỀU KHIỂN S BRIDGEPORT – TC1
1.1. Khái quát về điều khiển số - Lịch s phát triển của máy CNC

8

1.2. Khái quát về trung tâm gia công CNC BRIDGEPORT – TC1

11

1.3. Sơ đồ cấu trúc động học của máy phay CNC

14

1.4. Cấu tạo chung của trung tâm CNC BRIDGEPOR – TC1

15

1.4.1. Hệ thống phần khung

15

1.4.2. Cụm trục chính của máy

16

1.4.3. Hệ thống làm mát

17

1.4.4. Hệ thống khí nén

17

1.4.5. Hệ thống bôi trơn

18

1.4.6. Màn hình và bảng điều khiển

19

1.4.7. Hệ thống điều khiển động cơ

19

1.4.8. Hệ thống động lực

19

1.4.9. Hệ thống gá kẹp chi tiết

20

1.4.10. Hệ tọa độ trên máy

20

1.4.11. Hệ thống đường hướng

21

1


1.4.12. Hệ thống thay dao tự động

22

1.4.13. Hệ thống kẹp và tháo dụng cụ tự động

23

1.5. Phạm vi ứng dụng máy điều khiển số BRIDGEPORT – TC1

Chương 2: KỸ THUẬT LẬP TRÌNH MACRO GIA CÔNG TRÊN M Y

24
27

CÔNG CỤ CNC
A. Lập trình gia công trên máy CNC

26

2.1. Chuẩn bị lập trình

26

2.1.1. Yêu cầu đối với người lập trình

26

2.1.2. Tài liệu lập trình

27

2.2. Hệ tọa độ lập trình

27

2.2.1. Lập trình gia công trong hệ tọa độ tuyệt đối

28

2.2.2. Lập trình gia công trong hệ tọa độ tương đối

28

2.2.3. Lập trình gia công trong hệ tọa độ hỗn hợp

28

2.2.4. Lập trình gia công trong hệ tọa độ cực

28

2.3. Phương pháp lập trình

29

2.3.1. Phương pháp lập trình bằng tay trực tiếp trên máy CNC

29

2.3.2. Phương pháp lập trình có sự trợ giúp của máy tính

30

2.4. Cấu trúc một chương trình

31

2.4.1. Cấu trúc một câu lệnh

31

2.4.2. Cấu trúc một từ lệnh

32

2.5. Mô tả lệnh trong câu lệnh

33

2.6. Ký tự, địa chỉ và các chức năng của từ lệnh

35

2.6.1. Ký tự, địa chỉ, mã lệnh và mối quan hệ của chúng

35

2.6.2. Các chức năng mã G code và Mcode

39

B. Kỹ thuật lập trình macro

48

2.7. Đặt vấn đề (lý do hình thành phương pháp lập trình macro)

2

48


2.8. Kết cấu chương trình chứa macro

50

2.8.1. Chương trình chính

51

2.8.2. Chương trình macro

52

2.8.3. Lệnh gọi macro

73

Chương 3: LẬP TRÌNH MACRO GIA CÔNG BIÊN DẠNG ĐẦU LỤC GI C
CỦA KHUÔN DẬP BU LÔNG
3.1. Mục đích lập trình macro gia công biên dạng đầu lục giác của 88
khuôn dập bu lông
3.2. Đối tượng bu lông cần gia công bẳng phương pháp dập thể tích

92

3.3. Qui trình công nghệ cơ bản để gia công bu lông lục giác đầu trụ

94

3.4. Biên dạng của khuôn dập dạng tham số

94

3.4.1. Đối tượng lập trình

94

3.4.2. Lập trình macro gia công biên dạng đầu lục giác của khuôn 94
dập bu lông
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

100

TÀI LIỆU THAM KHẢO

101

3


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng các chữ cái theo tiêu chuẩn DIN 66025………………………….

34

Bảng 2.2: Bảng ký tự trong câu lệnh ………………………………………………... 35
Bảng 2.3: Bảng chức năng của các mã lệnh………………………………………... 36
Bảng 2.4: Bảng chức năng các địa chỉ ……………………………………………… 37

Bảng 2.5: Bảng ý nghĩa các địa chỉ …………………………………………………. 38
Bảng 2.6: Bảng mã G code …………………………………………………………… 40
Bảng 2.7: Bảng mã M code……………………………………………………………

44

Bảng 2.8: Bảng biến hệ thống của dao diện ký hiệu ………………………………

56

Bảng 2.9: Bảng biến hệ thống dùng cho bộ nhớ bù dụng cụ A ………………….

57

Bảng 2.10: Bảng biến hệ thống dùng cho bộ nhớ bù dụng cụ B ………………..

57

Bảng 2.11: Bảng biến hệ thống dùng cho cảnh báo macro ………………………

58

Bảng 2.12: Bảng biến hệ thống dùng cho thông tin thời gian ……………………

58

Bảng 2.13: Bảng biến số 3003 của điều khiển hoạt động tự động ……………...

59

Bảng 2.14: Bảng biến 3004 dùng cho điều khiển hoạt động tự động …………… 59
Bảng 2.15: Bảng các biến số hệ thống dùng cho thông tin về phương thức …… 62
Bảng 2.16: Bảng các biến số dùng cho thông tin về vị trí ………………………... 63
Bảng 2.17: Bảng các biến số hệ thống dùng cho giá trị bù tại điểm gốc phôi … 64
Bảng 2.18: Bảng các hàm toán học …………………………………………………. 66
Bảng 2.19: Bảng biểu thức các lệnh điều khiển logic ……………………………

71

Bảng 2.20: Giá trị các biến địa phương và các tham số tương ứng dạng I ……

74

Bảng 2.21: Giá trị các biến địa phương và các tham số tương ứng dạng II …... 74
Bảng 3.1: Bảng thông số kích thước bu lông lục giác theo tiêu chuẩn DIN 912

91

Bảng 3.2: Bảng thông số kích thước bu lông lục giác theo tiêu chuẩn DIN7380 91
Bảng 3.2: Bảng thông số kích thước biên dạng của khuôn dập theo tiêu chuẩn 92
ISO 10642 và DIN 7991 ……………………………………………………………….

4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hình ảnh bên ngoài trung tâm gia công BRIDGEPOR – TC1……….

11

Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc động học của trung phay CNC ………………..………. 14
Hình 1.3: Các bộ phận chính của trung tâm gia công CNC: VMC – TC1 …….. 16
Hình 1.4: Cụm trục chính của máy…………………………………………………..

17

Hình 1.5: Hệ thống chất bôi trơn lạnh………………………………………………. 17
Hình 1.6: Hệ thống khí nén…………………………………………………………… 18
Hình 1.7: Hệ thống bôi trơn…………………………………………………………..

18

Hình 1.8: Màn hiển thị và bảng điều khiển ………………………………………… 19
Hình 1.9: Hệ thống truyền động bằng động cơ…………………………………….

19

Hình 1.10: Hệ thống cơ điện …………………………………………………………. 20
Hình 1.11: Qui tắc bàn tay phải ………………...………..…………………………. 20
Hình 1.12: Hệ tọa độ trên máy ………………………………………………………

20

Hình 1.13: Các điểm tham chiếu cơ bản trên máy CNC …………………………. 21
Hình 1.14: Kết cấu cơ bản của ma sát đường dẫn hướng ma sát ……………….

21

Hình 1.15: Ổ chứa dao tự hành ……………………………………………………… 21
Hình 1.16: Trình tự quá trình thay dao của ổ chứa dao tự hành ………………..

22

Hình 1.17: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống kẹp và tháo dụng cụ …………………. 23
Hình 2.1: Một số kiểu chi tiết trong lập trình tham số trên máy phay ………….

48

Hình 2.2: Kết cấu chương trình macro ……………………………………………..

50

Hình 2.3: Mô tả các chương trình macro…………………………………………… 51
Hình 2.4: Vị trí các lỗ cần gia công …………………………………………………

77

Hình 3.1: Bản vẽ chi tiết bu lông lục giác đầu trụ theo tiêu chuẩn DIN 912 ….

88

Hình 3.2: Bản vẽ chi tiết bu lông lục giác đầu cầu theo tiêu chuẩn DIN 7380..

89

Hình 3.3: Hình ảnh khuôn dập đầu lục giác theo tiêu chuẩn ISO và DIN…….

90

Hình 3.4: Khuôn dập đầu lục giác theo tiêu chuẩn ISO 10642 và DIN 7991….. 90

Hình 3.5: Sơ đồ các bước nguyên công gia công bu lông lục giác ……………

92

Hình 3.6: Biên dạng lục giác của khuôn dập bu lông …………………………….

94

Hình 3.7: Biên dạng lục giác của khuôn dập ………………………………………. 95
Hình 3.8: Hình mô phỏng biên dạng lục giác của khuôn dập bu lông M8, M4... 98

5


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, sự phát triển không ngừng của các lĩnh vực sản xuất về năng suất
và chất lượng chính là nhờ sự linh hoạt của quá trình tự động hóa sản xuất. Trong
sản xuất công nghiệp hiện nay việc ứng dụng những hệ thống gia công tích hợp điều
khiển bằng máy tính (CIM - Computer Ingtegrated Mannufacturing) đóng một vai
trò rất quan trọng.
S dụng máy điều khiển số CNC giúp nâng cao năng suất lao động, nâng cao
độ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế, đồng thời rút ngắn được chu kỳ sản xuất
và cho phép giảm thời gian chuẩn bị sản xuất khi thay đổi sản phẩm… Chính vì vậy
hiện nay các nước trên thế giới đã và đang ứng dụng rộng rãi các máy điều khiển số
vào lĩnh vực cơ khí chế tạo. Ở Việt Nam máy NC và CNC đã được nhập vào và
hoạt động trong một số nhà máy, viện nghiên cứu và các công ty liên doanh.
Tuy nhiên do các máy điều khiển số được nhập từ nước ngoài nên việc khai
thác còn gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là việc gia công những biên dạng phức tạp.
Để góp phần giúp các đơn vị sản xuất khai thác tốt và s dụng hiệu quả máy CNC

tác giả đã nhận đề tài “Nghiên cứu lập trình Macro gia công các quỹ đạo phức
tạp trên máy CNC”.
2. M c đ ch ghi

cứ

Lập trình Macro để truyền tham số gia công các quỹ đạo phức tạp trên máy
CNC.
3. Đ i

g ghi

cứ

Nghiên cứu đặc tính công nghệ, đặc điểm kết cấu, đặc điểm điều khiển và
phạm vi ứng dụng của máy phay CNC BRIDGEPORT – TC1.
Hệ điều khiển Fanuc dùng cho trung tâm phay CNC BRIDGEPORT – TC1.
Nghiên cứu trương trình macro B để truyền tham số gia công biên dạng đầu
lục giác của khuôn dập bu lông trên máy phay CNC BRIDGEPORT – TC1.

6


4. Ph

g h

ghi

cứ

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phỏng thực nghiệm.
gh a của đề

5.

i

nghĩa khoa học

a)


Lập trình Macro là một phương pháp lập trình hiện đại cho ph p người

s dụng có thể tạo ra được các biên dạng gia công phức tạp trên cơ sở truyền
tham số cho các hàm.


Việc truyền tham số cho chương trình Macro sẽ cho ph p mở rộng khả

năng gia công của máy khi gia công các biên dạng phức tạp.
nghĩa thực tiễn

b)


Hiện nay theo tiêu chuẩn ISO về lập trình NC thì chỉ quy định các mã

Gcode cho hai biên dạng cơ bản là đường thẳng và đường tr n.



Các hãng sản xuất mở rộng khả năng bằng cách lập các chương trình

con và các chương trình Macro. Tuy nhiên số lượng chương trình con và
chương trình Macro hiện c n ít, chưa đáp ứng được yêu cầu của thực tế sản
xuất.


Ở Việt Nam lập trình Macro hầu như chưa được đề cập, chủ yếu phụ

thuộc vào các chương trình Macro của các hãng sản xuất.
6. N i d

g của đề

i

Ngoài lời nói đầu, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của đề tài gồm
3 chương. Nội dung chính của các chương như sau:
Chương 1: Tổng quan về máy điều khiển số BRIDGEPORT – TC1
Chương 2: Kỹ thuật lập trình macro gia công trên máy công cụ CNC
Chương 3: Lập trình macro gia công biên dạng đầu lục giác của
khuôn dập bu lông

7


Ch

g

1.1.

h i

T N

QUAN VỀ M
ề điề

hiể

ĐIỀU

- Lịch

IỂN S
h

iể của

RI

PORT – TC1
CNC

1.1.1. Khái quát về điều khiển số
Khi gia công trên máy công cụ, chi tiết và dụng cụ cắt thực hiện các chuyển
động tương đối với nhau. Những chuyển động tương đối được lặp lại nhiều lần khi

gia công mỗi chi tiết được gọi là chu kỳ gia công. Mỗi chu kỳ gia công được đặc
trưng bằng một đại lượng và một thứ tự. Để có một chu kỳ gia công ta phải xác
định một đại lượng và một thứ tự hành trình. Phần đại lượng được gọi là phần kích
thước hay phần hình học, còn phần thứ tự được gọi là phần điều khiển. Chương
trình làm việc của bất kỳ một máy tự động nào cũng cần có thông tin về hai loại: về
kích thước (xác định hành trình của chu kỳ) và về sự điều khiển (xác định thứ tự
của hành trình theo thời gian). Người ta chia các hệ thống điều khiển máy công cụ
ra làm hai loại:
Điều khiển không theo số (hay còn gọi là điều khiển truyền thống, điều khiển
liên tục): Ví dụ hệ thống điều khiển bằng các cam, hệ thống điều khiển bằng quãng
đường, điều khiển theo thời gian và theo chu kỳ.
Điều khiển số: là điều khiển mà mỗi hành trình được điều khiển theo số. Mỗi
thông tin đơn vị ứng với một dịch chuyển gián đoạn của cơ cấu chấp hành. Đại
lượng này có tên gọi là lượng dịch chuyển nhỏ nhất của hệ thống hay là giá trị
xung. Cơ cấu chấp hành có thể dịch chuyển với một đại lượng bất kỳ ứng với giá
trị xung. Như vậy, khi biết giá trị xung q và đại lượng dịch chuyển L của cơ cấu
chấp hành, ta có thể xác định số lượng xung N cần thiết tác động để có lượng dịch
chuyển L: L=q.N
Số lượng xung N được ghi trên kênh thông tin được gọi là một chương trình
xác định đại lượng thông tin kích thước. Các thông tin cần thiết được ghi trên băng
đục lỗ hoặc băng từ. Số lượng thông tin được ghi trong một hệ thống mã hóa nhất
định.

8


Vậy, điều khiển số (Numerical Conrol) là một quá trình tự động điều khiển
các hoạt động của máy (như các máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi
liệu hoặc chi tiết gia công, các kho quản lý phôi và sản phẩm…) trên cơ sở các dữ
liệu được cung cấp là ở dạng mã số nhị nguyên bao gồm các chữ số, số thập phân,

các chữ cái và một số ký tự đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị
hay hệ thống.
1.1.2. Lịch s phát triển của máy CNC
Các máy công cụ điều khiển theo chương trình số được gọi là các máy NC
hoặc các máy CNC. Máy công cụ điều khiển theo chương trình số là thế hệ máy
công cụ có hệ thống điều khiển được điều khiển theo chương trình số và chương
trình này được viết bằng mã ký tự, chữ cái, con số và các ký tự chuyên dụng khác.
Trong đó hệ thống điều khiển có cài đặt các bộ vi x lý µP (microprocessor) làm
việc với các chu kỳ thời gian từ 1 đến 20MS và có bộ nhớ tối thiểu 4Kbyte, để đảm
nhiệm chức năng cơ bản của chương trình điều khiển số như: tính toán tọa độ trên
các trục điều khiển số như: tính toán tọa độ trên các trục điều khiển theo thời gian
thực, giám sát các trạng thái của máy, tính toán các giá trị chỉnh lý dao cụ, tính toán
nội suy trong điều khiển quỹ đạo biên dạng, thực hiện so sánh các cặp giá trị cần
thực …
tưởng về điều khiển máy bằng các lệnh nhớ ở các máy NC đã xuất hiện từ
thế kỷ XIV. Nó được phát triển mạnh bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và
hàng không vũ trụ khi mà yêu cầu các chỉ tiêu về chất lượng của các máy bay, tên
l a, xe tăng… là cao nhất (có độ chính xác và độ tin cậy cao nhất, có độ bền và
tính hiệu quả khi s dụng cao…). Ngày nay, nó được phát triển hoàn thiện hơn, với
một số mốc lịch s như sau:
 Năm 1808 Toseph và M Jacquard đã dùng bìa tôn đục lỗ để điều khiển các
máy dệt (bìa đục lỗ là vật mang tin).
 Năm 1938 Claude Shannon bảo vệ luận án tiến sỹ ở Viện công nghệ MÍT
(Mỹ) với nội dung tính toán chuyển giao dữ liệu dạng nhị phân.

9


 Cuối những năm 40, dự án nghiên cứu kỹ thuật điều khiển số được triển khai
tại học viện công nghệ MIT (Massachusetts) trong sự phối hợp với ngành công

nghiệp hàng không Hoa Kỳ.
 Năm 1946 tiến sỹ John W,Mauchly đã cung cấp máy tính số diên t đầu tiên
có tên ENIAC cho quân đội Mỹ.
 Năm 1949 – 1950 máy NC đầu tiên xuất hiện.
 Năm 1953 công bố sáng chế máy phay điều khiển theo chương trình số NC
 Năm 1954 Bendix mua bản quyền của Pasons và chế tạo ra bộ điều khiển
NC hoàn chỉnh đầu tiên có s dựng các bóng điện t .
 Năm 1954, phát triển ngôn ngữ biểu trưng dược gọi là ngôn ngữ lập trình tự
động APT.
 Năm 1957 không quân Mỹ đã trang bị những máy NC đầu tiên ở xưởng.
 Năm 1960, máy NC ở thời kỳ này được ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp
hàng không bởi kích thước c n lớn, nhạy cảm với môi trường và đắt do trình độ kỹ
thuật đương thời của bóng đèn điện t và rơ le (cơ/điện/thủy)
 Sau những năm 1960 là máy NC của nền công nghiệp kỹ thuật bán dẫn thay
thế cho hệ thống điều khiển xung rơle, đèn điện t .
 Năm 1965, giải pháp thay dụng cụ tự động ATC (Automatic Tool Changer),
 Năm 1968, kỹ thuật mạch tích hợp lC ra đời có độ tin cậy cao hơn.
 Năm 1972, hệ điểu khiển NC (numerical control – trung tâm điều khiển số)
đầu tiên có lắp đặt máy tính nhỏ…
 Năm 1979, hình thành khối liên hoàn CAD/CAM – CNC.
 Ngày nay các máy công cụ CNC (computer numerical control -trung tâm
điểu khiển số có sự trợ giúp của máy tính) đã hoàn thiện hơn với tính năng vượt trội
có bộ vi x lý đạt 64 bit, khả năng lưu trữ và x lý tốc độ cao, có thể gia công hoàn

10


chỉnh chi tiết trên một máy gia công, với số lần gá đặt ít nhất. Đặc biệt chúng có thể
gia công các chi tiết có bề mặt phức tạp.
1.2.

h i

ề trunng tâm gia công CNC BRIDGEPORT – TC1

Hình 1.1 : Hình ảnh bên ngoài trung tâm gia công BRIDGEPOR – TC1
Trung tâm gia CNC BRIDGEPORT – TC1 là trung tâm gia công đứng điều
khiển ba trục (3D) được sản xuất vào những năm 1985-1995, nhập về Việt Nam
vào năm 2000 là một trong những trung tâm gia công vào loại hiện đại nhất lúc đó.
Máy do Mỹ chế tạo, s

dụng phần mềm tích hợp trong hệ điều khiển GE

FANUC_SERIES_OM của hãng. Máy được chế tạo theo các công nghệ cao, đáp
ứng được các tiêu chuẩn về chất lượng, về đặc tính kỹ thuật cũng như tiêu chuẩn về
an toàn quốc tế.

11


Hiện nay, trung tâm gia công đứng CNC BRIDGEPORT – TC1 là một trong
các trung tâm gia công vào loại hiện đại nhất ở Việt Nam nó được s dụng khá phổ
biến vì nó vẫn đáp ứng được hầu hết các yêu cầu của nền sản xuất nước nhà.
Các thông số cơ bản của máy:


Kích thước toàn máy: 2082x2388x2260 mm.



Trọng lượng: 2955 kG.



Không gian gia công của máy:
 Khả năng dịch chuyển theo trục X: 559mm.
 Khả năng dịch chuyển theo trục Y: 406mm.
 Khả năng dịch chuyển theo trục Z: 508mm.



Bàn máy:
 Kích thước bàn máy: 838x406mm.
 Chiều cao bàn máy: 800mm



Tải trọng cho phép của bàn máy: 341kG



Chuyển động chạy dao nhanh:
 Theo trục X và Y: 18m/phút
 Theo trục Z: 7,6m/phút



Số rãnh chữ T của bàn máy: 3



Động cơ cuả trục chính AC Servo:
 Công suất: 7,5kW
 Hộp tốc độ có hai cấp
 Số vòng quay của trục chính vô cấp từ 25 đến 7500v/p



Hệ thống thay dao hoàn toàn tự động:



Kẹp và tháo dao có sự hỗ trợ của hệ thống khí nén

12


 Số dao lưu trữ lớn nhất: 22
 Trọng lượng lớn nhất của một dao: 5,9kG
 Tổng trọng lượng của các dao: 68kG
 Thời gian thay dao tự động: 7,5s


Động cơ chạy dao theo trục X, Y, Z: AC Servo
 Lực dọc trục cho phép của chuyển động chạy dao liên tục theo X, Y:

771kg; lực quá tải cho phép: 2313kG.
 Lực dọc trục cho phép của chuyển động chạy dao liên tục theo Z:
1134kg; lực quá tải cho phép: 3402kG


Đường dẫn hướng:
 Trục X, Y, Z là ma sát lăn.
 Giá trị điều khiển dịch chuyển nhỏ nhất của các chuyển động chạy

dao: 0,001mm


Hệ điều khiển của máy: GE FANUC_SERIES_OM.



Bảng điều khiển:
 Có khả năng quay 90 độ.
 Màn hình hiển thị 9 inch Monochrome với MDI key board.



Cổng giao tiếp I/O: RS 232 – C



Các địa chỉ chức năng:
 Địa chỉ chức năng tốc độ S có 4 hoặc 5 chữ số.
 Địa chỉ chức năng tốc độ chạy dao F có 5 chữ số.
 Địa chỉ chức năng dụng cụ cắt T có 4 chữ số.
 Địa chỉ chức năng máy M có 3 chữ số



Bộ nhớ lưu trữ chương trình 800kb và nhiều hơn.



Số chương trình có thể lưu trữ là 63.

13




Số dụng cụ cắt có kích thước hiệu chỉnh được lưu trữ 32.

1.3. S đồ cấ

úc đ

g học của

g â

ha CNC

Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc động học của trung tâm phay CNC
Nguyên lý hoạt động:
Trục chính (1) được dẫn động bằng động cơ servo và được điều khiển bằng
bộ điều khiển CNC. Tốc độ quay của trục chính luôn được các cảm biến đo phản
hồi về bộ điều khiển CNC.
Hệ thống thay dao tự động (2) được điều khiển bằng bộ điều khiển CNC.

14


Chuyển động chạy dao theo trục Z (3) của máy được dẫn động nhờ động cơ
servo thông qua bộ truyền vít me đai ốc bi và được điều khiển bởi bộ điều khiển
CNC kín có phản hồi.
Bàn máy có hai chuyển động, chuyển động theo trục X(4) và trục Y(5), được
dẫn động nhờ các động cơ servo trục X và trục Y thông qua bộ truyền vít me đai ốc
bi và được điều khiển nhờ bộ điều khiển CNC kín có phản hồi.
Bộ lệnh điều khiển CNC có nhiệm vụ tiếp nhận và x lý chương trình NC
khi nó được nạp vào. Bộ lệnh điều khiển sẽ x lý thông tin và phát lệnh cho hệ
thống chấp hành. Các lệnh điều khiển được phân nhánh thành hai hệ lệnh cơ bản là:
hệ lệnh đường đi và hệ lệnh đóng ngắt.
1.4. Cấ

ạo ch

g của trung tâm phay CNC Bridreport – TC1

Các bộ phận chính của trung tâm phay CNC Bridreport – TC1 được thể hiện
trên (hình 1.3).
1.4.1. Hệ th ng phần khung
Máy được kết cấu dạng khung hình chữ C, với các bộ phận được thiết kế một
cách đặc biệt để giảm số lượng lớn các xích động học, đồng thời giúp các cơ cấu
máy có kết cấu cứng vững và làm việc ổn định.
a) Cụm đầu máy
Cụm này bao gồm tất cả các bộ phận cơ khí của đường dẫn trục Z và động
cơ truyền trục chính.
b) Cụm thân máy
Cụm này bao gồm phần mặt bàn máy (chứa trục X, trục Y), các khung đỡ

của chúng và các động cơ dẫn trục X, Y.

15


Hình 1.3: Các bộ phận chính cuả trung tâm gia công CNC: VMC – TC1

1.4.2. C m tr c chính của máy
Cụm trục chính là nơi gá lắp dụng cụ cắt và tạo ra tốc độ cắt gọt, chuyển
động quay của trục chính sẽ sinh ra lực cắt để cắt gọt phoi trong quá trình gia công
(hình 1.4).

16


Trục chính được dẫn động bởi động cơ
Servo hoạt động theo chế độ vòng lặp kín.
Động cơ được điều khiển bằng công nghệ số
để tạo ra tốc độ điều khiển chính xác và hiệu
quả cao dưới chế độ tải nặng.
Phần đầu trục chính có bộ phận dùng
để lắp và tháo dụng cụ theo tiêu chuẩn, trong
đó gồm có bộ phận điều khiển khí n n và cơ
khí để kẹp, nhả dụng cụ nhằm tự động hóa
Hình 1.4: Cụm trục chính của máy

hoàn toàn quá trình thay dao.
1.4.3. Hệ th ng làm mát
Có ba v i phun được đặt xung quanh
trục chính. Phoi và chất làm lạnh được dẫn

xuống một máng tràn. Sau khi dung dịch được
làm sạch (sàng lọc, lắng đọng bụi bẩn và
phoi…) sẽ được đưa trở lại bể chứa ban đầu. Bể
chứa này nằm ở phía sau của máy, phía dưới tủ
điện. Dung dịch sau khi được làm sạch sẽ được
bơm qua các ống dẫn đến vòi phun ở trục
chinh. Thể tích của bể có thể chứa 100 lít và
được dẫn đi cung cấp một lượng không đổi là
18,16 (lít/phút). (hình 1.5)

Hình 1.5: Hệ thống chất bôi
trơn lạnh

1.4.4. Hệ th ng khí nén
Hệ thống khí nén cung cấp khí tới hệ thống thay dao: thanh k o, thanh đẩy
và hộp tốc độ. Khí này được làm mát và bôi trơn với một lượng dầu nhỏ.
Hệ thống khí nén bao gồm: một bộ lọc khí, bộ điều áp, bộ làm khô và hệ
thống bôi trơn, có ống chia để điều khiển dòng khí tới động cơ khí n n giúp cho

17


việc lựa chọn lực kéo. Hai van nam châm
điện tiêu chuẩn điều khiển khí nén gạt bánh
răng để thay đổi tốc độ.
Hệ thống khí n n quy định đáp ứng
được áp suất 80 đến 125 Psi (5,5-8,6 Bar). Áp
lực cần đảm bảo trong suốt quá trình thay
dao.

Hình 1.6 : Hệ thống khí nén

1.4.5. Hệ th

g bôi

Tất cả các chi tiết chuyển động (ổ trục
lắp ghép, vít me đai ốc bi…) đều được bôi
trơn nhằm chống mòn và đảm bảo tuổi thọ.
Chất bôi trơn được bơm tự động đến cung cấp
cho các đường dẫn hướng, các trục vít me đai
ốc bi và các ổ bi của các trục. Hệ thống này
được kiểm tra liên tục bằng lưu lượng dầu và
hụt áp suất trong các đường ống dẫn.
Hệ thống này sẽ dừng hoạt động khi
kết thúc một chu trình hoặc nếu một trong các

Hình 1.7: Hệ thống bôi trơn

điều kiện lỗi xảy ra. Lượng dầu bôi trơn cấp
cho mỗi chu trình được điều chỉnh trên chỉ thị đồng hồ.
Bơm dầu làm việc với d ng điện một pha, áp suất tối đa là 60 bar. Bình chứa
dầu có dung tích tối đa là 1,8l. Thời gian chu trình là cố định bởi bơm tự động này
chạy liên tục khi máy làm việc.

18


1.4.6. Màn hình và bả g điều khiển
 Bảng điều khiển để lập trình

điều khiển gia công bằng tay và điểu
khiển các hoạt động của máy.
 Màn hình để hiển thị thông
tin gia công và chi tiết gia công được
mô phỏng trên (hình 1.8) cùng với các
phím lập trình.

Hình 1.8: màn hình hiển thị và bảng
điều khiển

1.4.7. Hệ th ng điều khiển đ

gc

Hệ thống này nhận các tín
hiệu từ bộ điều khiển các trục
chuyển động của hệ FANUC sau đó
các tín hiệu được chuyển sang dạng
điều khiển tần số, điều khiển các
động cơ servo xoay chiều. Hệ thống
này bao gồm một bộ điều khiển
truyền dẫn trục chính và ba bộ phận
điều khiển truyền dẫn các hệ trục X,

Hình 1.9: Hệ thống truyền động bằng
động cơ

Y, Z.
1.4.8. Hệ th ng đ ng lực

Hệ thống nhận lệnh và năng lượng từ hệ truyền dẫn servo để cung cấp
chuyển động cho các trục của máy và nhận tín hiệu từ vị trí, tốc độ phản hồi từ các
trục.

19


Hệ thống cung cấp một bộ điều
khiển kết nối mạch một cách chính xác
cho mỗi trục. Mỗi trục của máy bao
gồm các cụm điều khiển cơ điện sau:


Động cơ: động cơ điều khiển

bằng điện t và kết nối hệ thống truyền
dẫn servo.


Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc

độ có tác dụng chuyển đổi tốc độ của
các trục sang tín hiệu điện, tín hiệu

Hình 1.10: Hệ thống cơ điện

tương tự, nó được chuyển tới hệ thống
điều khiển các trục như là một tín hiệu vào.
1.4.9. Hệ th ng gá kẹp chi tiết gia công

Trên máy phay điều khiển số s dụng các chi tiết bị kẹp như: thiết bị kẹp cơ
khí gồm đ n kẹp, gối đỡ, bu long kẹp đầu chữ T, ê tô kẹp đa năng lực kẹp bằng tay,
ê tô kẹp thủy lực có lực kẹp điều chỉnh được, bàn quay có hai vị trí gá kẹp nhằm
trùng thời gian gá kẹp với thời gian công tác của máy, gá kẹp modul xoay đồng bộ,
không cần thay gá trong quá trình gia công.
1.4.10. Hệ tọa đ máy
Hệ tọa độ máy được xác định bởi điểm không (M) và ba trục máy X, Y, Z
xác định theo nguyên tắc bàn tay phải (Hình 1.11 và Hình 1.12)
Z
C
W
V
U

B

Y

A
X
Hình1.11: Qui tắc bàn tay
phải

Hình1.12: Hệ trục tọa độ của máy
20


Điểm không của máy phay điều khiển số (M)
được đặt ở góc trên bên trái phía trước của gá kẹp chi
tiết. Điểm không của chi gia công (W) do người s

dụng quyết đinh nhưng ưu tiên đặt ở phía trên, bên
trái, mặt trước của chi tiết gia công (hình 1.13)
M: điểm không của máy.
A: điểm gá đặt dụng cụ cắt.
N: điểm thay dụng cụ cắt.
Hình 1.13: Các trục tọa độ
trên máy phay

R: điểm tham chiếu của máy.
W: điểm không của chi tiết.
1.4.11. Hệ th ng đ ờ g h ớng

Hệ thống dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho cac chuyển động của bàn
theo X,Y và chuyển động lên xuống theo trục
Z của trục chinh.
Trong máy phay CNC đường dẫn
hướng ưu tiên s dụng các cặp ma sát lăn được
modul hóa và tiêu chuẩn hóa nhằm tăng khả
năng dịch chuyển nhỏ, chính xác, tránh được
hiện tượng trượt kiểu bước nhảy. Kết cấu cơ
bản của một dạng đường dẫn hướng ma sát lăn
hay được áp dụng trong các trung tâm gia công

Hình 1.14: Kết cấu cơ bản của
ma sát đường dẫn hướng ma sát
lăn

điều khiển số (hình 1.14 ).
1.4.12. Hệ th ng thay dao tự đ ng
Hệ thống thay dao tự động trên máy phay

CNC BRIDGEPORT – TC1 là ổ chứa dao tự hành
được trình bày trên (hình 1.15). Khi chương trình
NC gọi một dụng cụ mới thì bộ điều khiển CNC

21

Hình 1.15: Ổ chứa dao tự hành


điều khiển cụm trục chính (1) chuyển động về mặt phẳng thay dao, đồng thời ổ
chứa dao (2) chuyển động tịnh tiến hướng vào cụm trục chính kẹp dụng cụ cần
được thay (3) trên trục chính.
Trình tự quá trình thay dao bằng ổ chứa dao tự hành được thể hiện trên (hình 1.16).

Hình 1.16: Trình tự quá trình thay dao của ổ chứa dao tự hành

Bộ phận thay dao gồm có một ổ chứa cuộn phim hoặc một vòng tròn vận
chuyển để giữ 22 con dao và nó được chọn chiều quay ngẫu nhiên theo hai chiều.
Phương pháp thay dao ở đây không yêu cầu cánh tay thay dao với các tay kẹp cơ
khí mà dùng một động cơ điện xoay chiều làm cho ổ tích dao quay nhanh sang vị trí
thay dao, để đưa dao đã chọn vào trục chính. Đài gá dao được giữ trong ổ tích dao
nhờ lò xo giữ lại.
Thời gian thay dao giữa hai con liên tiếp là 7,5 giây. Trong quá trình thay
dao, một luồng khí cung cấp được thổi qua trục chính để làm sạch mút đầu côn.
Trong khi được giữ ở ổ tích dao, lỗ mút côn của đài gá dao được bảo vệ khỏi
các phoi và chất làm lạnh bằng một tấm phủ bảo vệ.

22