CONG NGHE CNC

<span class='text_page_counter'>(1)</span>TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Chương 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC 1.1. Khái niệm về lập trình NC cho máy công cụ CNC Trên các máy CNC quá trình gia công được thực hiện một cách tự động. Hệ thống điều khiển số sẽ điều khiển quá trình gia công theo một chương trình đã lập sẵn. Quá trình hình thành chương trình NC được hiểu như sau: Từ bản vẽ thiết kế người lập trình có những thông tin về hình học để tính toán sắp xếp các lệnh điều khiển theo trình tự nhất định. Đồng thời người lập trình phải cung cấp các thông tin công nghệ để hình thành chương trình NC. Như vậy chương trình NC chứa toàn bộ các thông tin về hình học và thông tin công nghệ của quá trình gia công. Trên cơ sở phân tích trên ta có thể định nghĩa lập trình NC như sau: Quá trình thiết lập các lệnh cho dụng cụ cắt trên cơ sở bản vẽ chi tiết và các thông tin công nghệ rồi chuyển các thông tin này sang bộ phận mang dữ liệu được mã hoá và sắp xếp theo dạng mà máy có thể hiểu được gọi là lập trình. 1.2. Vị trí của chương trình NC trong sản xuất Vị trí của chương trình NC trong chuẩn bị sản xuất Trong quá trình chuẩn bị sản xuất, chương trình NC có một vị trí quan trong được thể hiện bằng sơ đồ sau:. Thiết kế. Chuẩn bị công nghệ. Máy công cụ CNC. Lập trình NC. Chương trình NC. Hình 5.1 – Vị trí của chương trình NC trong chuẩn bị sản xuất. Lý Ngọc Quyết. 1.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. 1.2.1.. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Vị trí của chương trình NC trong hệ thống CIM. Hình 5.2 – Vị trí của chương trình NC trong hệ thống CIM CIM = Computer integrated Manufacturing CIM = (Hệ thống sản xuất với sự tích hợp của máy tính).. Lý Ngọc Quyết. 2.

<span class='text_page_counter'>(3)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 1.2.2. Sơ đồ khối của chương trình NC Các thông số hình học. Các thông số công nghệ. - Biên dạng của chi tiết g/c - Các phần tử tạo dáng - Các lỗ và hệ lỗ - Các cung tròn, rãnh thoát. Câu. Các thông tin đường. N. G. X. Y. Lưu chương trình vào băng đột lỗ. - Các thông số về dao - Vận tốc cắt - Lượng chạy dao - Số vòng quay trục chính. Các thông tin công nghệ Z. I. J. K. Tạo tệp tin và tải chương trình qua máy. F. S. Máy công cụ NC Máy công cụ CNC Hình 5.3 – Sơ đồ khối của chương trình NC (Theo DIN 66025). 3. M. Nhập chương trình vào máy. Điều khiển NC Điều khiển CNC. Lý Ngọc Quyết. T.

<span class='text_page_counter'>(4)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 1.3. Quỹ đạo gia công Khi gia công dao và chi tiết chuyển động tương đối với nhau. Tuy nhiên khi lập trình gia công người ta quy ước dụng cụ chuyển động tương đối so với hệ thống toạ độ còn chi tiết đứng im. 1. 1. 2. 2. Hình 5.4 – Sơ đồ quỹ đạo tâm dao 1- Đường viền (contour); 2 – Quỹ đạo chuyển động của tâm dao. Lý Ngọc Quyết. 4.

<span class='text_page_counter'>(5)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 1.4. Cách ghi kích thước cho chi tiết gia công Để lập trình gia công trên máy CNC thì các kích thước của chi tiết gia công được ghi theo hệ toạ độ đề các. Có hai cách ghi kích thước cho chi tiết gia công trên bản vẽ: - Ghi kích thước tuyệt đối - Ghi kích thước tương đối. a. Ghi kích thước tuyệt đối Theo cách ghi này tất cả các kích thước đều xuất phát từ gốc toạ độ chi tiết (W).. Hình 5.5 – Ghi kích thước theo phương pháp tuyệt đối b. Ghi kích thước tương đối. Hình 5.6 – Ghi kích thước theo phương pháp tương đối Theo cách ghi này tất cả các kích thước được xuất phát từ gốc toạ độ chi tiết tạm thời. Gốc toạ độ chi tiết tạm thời sẽ được lấy theo điểm vừa xác định liền ngay trước điểm ta cần xác định. Trong thực tiễn nếu ta ghi kích thước theo phương pháp này thì nó ảnh hưởng đến kết quả gia công (sai số chuẩn). Trong thực tế lập trình căn cứ vào cách ghi kích thước mà người ta có thể lập trình tuyệt đối hoặc lập trình tương đối. Trong một chương trình NC có thể sử dụng đồng thời cả hai cách lập trình tương đối và tuyệt đối. 1.5. Một số chức năng trong lập trình NC 1.5.1. Chức Năng G. Lý Ngọc Quyết. 5.

<span class='text_page_counter'>(6)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Chức năng G là chức năng dịch chuyển của dụng cụ cắt được viết tắt của từ Geometric Function. Ngoài chức năng dịch chuyển G còn xác định chế độ làm việc của máy CNC. Chức năng G được mã hoá từ G00 đến G99 (Theo DIN66025). Một số chức Năng G căn bản. G00 – Chạy dao nhanh không cắt gọt G01 – Chạy dao cắt gọt theo đường thẳng có nội suy. G02 – Chạy dao cắt gọt theo cung tròn cùng chiều KĐH có nội suy. G03 – Chạy dao cắt gọt theo cung tròn ngược chiều KĐH có nội suy. G10 – Chạy dao nhanh không cắt theo toạ độ cực. G20 – Lệnh định nghĩa đơn vị lập trình là hệ anh. G21 – Lệnh định nghĩa đơn vị lập trình là hệ mét. G22 – Lệnh gọi chương trình con. G40 – Huỷ bỏ hiệu chỉnh bán kính dao G41 – Hiệu chỉnh bán kính dao sang trái Contour. G42 – Hiệu chỉnh bán kính dao sang phải Contour. G54 – G59: Dịch chuyển điểm không chi tiết G90 – Lập trình tuyệt đối. G91 – Lập trình tương đối. … 1.5.2. Một số chức Năng phụ. - Chức năng M Chức năng M được mã hoá từ M00 đến M99 được dùng để vận hành máy trong quá trình gia công. M00 – Dừng chương trình NC. Sau đó muốn khởi động lại phải nhấn nút Start. M02 – kết thúc chương trình M03 – Trục chính quay phải M04 – trục chính quay trái. M05 – Dừng trục chính. M06 – Kích hoạt hệ thống thay dao. M07 – M08 – Mở bơm nước làm mát. M09 – Tắt bơm nước làm mát. M30 – Kết thúc chương trình. … - Một số chức năng phụ khác % - Ký hiệu bắt đầu chương trình. N – Số thứ tự câu lệnh.. Lý Ngọc Quyết. 6.

<span class='text_page_counter'>(7)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. F – Lượng chạy dao (mm/ph – v/ph). S – Tốc độ cắt. ( v/ph – m/ph). T – Dụng cụ cắt (T0101…). LF – Kết thúc câu lệnh. D – Hiệu chỉnh dao. I; J; K – Toạ độ tâm cung tròn trên các trục X; Y; Z. 1.6. Chương trình NC 1.6.1. Khái niệm về chương trình NC Chương trình NC là một file chứa các lệnh điều khiển máy, mỗi lệnh điều khiển một thao tác, một chức năng nào đó của máy. Các lệnh được viết bằng các mã quy định và sắp xếp theo một thứ tự để máy có thể hiểu được khi nó làm việc. Các chương trình NC chúng phụ thuộc rất nhiều vào các nhà sản xuất máy CNC. Nói chung các nhà sản xuất máy CNC hiện nay đều sử dụng rộng rãi các hệ điều khiển theo tiêu chuẩn ISO hoặc theo DIN66025. Trong chương trình NC các lệnh được viết dưới dạng các câu lệnh. Một câu lệnh bao gồm nhiều từ lệnh, các từ lệnh được viết trong câu lệnh bao gồm có phần chữ cái và phần số. Phần chữ cái thông thường diễn tả địa chỉ, phần số thông thường diễn tả mã lệnh hoặc giá trị. Hình sau đây diễn tả cấu trúc của một câu lệnh và cấu trúc của những từ lệnh trong câu lệnh.. Số câu lệnh. Từ lệnh. Từ lệnh. Từ lệnh. Hình 5.7 – Cấu trúc của một câu lệnh NC 1.6.2. Cấu trúc của chương trình NC (DIN66025) Một chương trình NC bao gồm có các phần chính như sau: - Phần đầu chương trình - Phần này diễn tả các điều kiện công nghệ như: Hệ điều khiển, cơ cấu kẹp, dụng cụ, số liệu hiệu chỉnh dụng cụ, đồ gá…. Lý Ngọc Quyết. 7.

<span class='text_page_counter'>(8)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. -. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Phần nội dung chương trình – Phần này diễn tả các quá trình công nghệ gia công và điều khiển máy. Mở đầu chương trình là các lệnh xác định (khai báo) vị trí của phôi so với gốc tạo độ máy, kế tiếp là những lệnh điều khiển máy gia công chi tiết. -. Phần kết thúc chương trình – Bằng lệnh M30 hoặc M02.. 1.6.3. Chương trình chính và chương trình con (DIN66025) - Chương trình chính (mainprogramm) thường được ký hiệu bằng dấu % và kèm theo các con số chỉ địa chỉ của chương trình trong bộ nhớ của máy CNC. Số lượng các con số sau ký hiệu % phụ thuộc vào từng hệ điều khiển và khả năng của bộ điều khiển. Chương trình chính là chương trình gia công toàn bộ chi tiết. -. Chương trình con (subprogramm) được ký hiệu bằng chữ S (hoặc U) và các con số. Kết thúc chương trình con bằng lệnh M99 hoặc M17 tuỳ theo hệ điều khiển.. -. Trong một chương chính có thể có một hoặc nhiều chương trình con. Chương trình con chỉ thực hiện gia công một bề mặt hoặc một tập hợp bề mặt của chi tiết gia công. Chương trình con có thể sử dụng một lần hoặc nhiều lần trong chương trình NC.. Hình 5.8 – Ví dụ về chương trình chính và chương trình con 1.6.4. Lặp lại một đoạn chương trình (DIN66025) Ngoài chức năng chương trình con, các hệ điều khiển CNC còn có chức năng lặp lại một đoạn chương trình. Khi thực hiện chức năng này một đoạn chương trình sẽ được lặp lại, số lần lặp lại phụ thuộc vào các tham số S khi lập trình.. Lý Ngọc Quyết. 8.

<span class='text_page_counter'>(9)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. HHình 5.9 – Ví dụ về lặp lại một đoạn chương trình 1.6.5. Các phương pháp lập trình NC Căn cứ vào mức độ tự động hoá các công việc lập trình mà người ta phân biệt hai phương pháp lập trình: -. Lập trình bằng tay. Lập trình tự động.. a. Lập trình bằng tay Khi lập trình bằng tay người lập trình căn cứ vào bản vẽ để nhập các dữ liệu theo các lệnh từ bàn phím vào bộ nhớ của máy. Việc lập trình này tốn nhiều thời gian, dễ nhầm lẫn khi chi tiết có độ phức tạp cao. Do những nhược điểm trên mà phương pháp này chỉ áp dụng lập trình cho các chi tiết đơn giản hoặc để hiệu chỉnh các chương trình có sẵn. Phương tiện hỗ trợ chủ yếu là các bảng tra cứu hoặc catalô máy, máy tính cá nhân để tính toán các thông số khi lập trình. Lập trình bằng tay đòi hỏi người lập trình ngoài việc làm chủ phương pháp lập trình còn phải có kiến thức về toán học và kiến thức về công nghệ. b. Lập trình bằng máy Khi lập trình bằng máy (có máy tính trợ giúp) người lập trình mô tả (khai báo) hình dáng hình học của chi tiết gia công, các quỹ đạo chuyển động của dụng cụ cắt và chức năng của máy theo ngôn ngữ mà máy có thể hiểu được. Lập trình bằng máy có ưu điểm là không cần thực hiện các phép tính tay, chỉ cần truy nhập một số dữ liệu nhưng có thể sản sinh một lượng lớn dữ liệu cho những tính toán cần thiết, đồng thời hạn chế được các lỗi lập trình. Khi lập trình bằng máy, máy tính phải có các chương trình tính toán đặc biệt sau: - Chương trình xử lý (Processor). -. Chương trình hậu xử lý (Postprocessor).. Lý Ngọc Quyết. 9.

<span class='text_page_counter'>(10)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Chương trình xử lý (processor) là chương trình phần mềm thực hiện các tính toán hình học và công nghệ. Người ta gọi các dữ liệu của chương trình xử lý là CLD ( Cutter Location Data), các dữ liệu này đưa ra một giải pháp chung mà không phụ thuộc vào máy công cụ CNC nào. CLD có các dữ liệu xác định vị trí dụng cụ cắt. CLD chứa các lệnh ngắn gọn nhất và các mã trong đó không hợp với hệ CNC nào. Trong phần mô tả hình học của chi tiết như các điểm, đoạn thẳng, cung tròn… còn phần mô tả quá trình gia công như khoan, phay, chế độ cắt, dụng cụ cắt, dung dich trơn nguội… cả hai việc mô tả trên đây tạo ra một chương trình nguồn. Từ chương trình nguồn này máy tính tạo ra chương trình NC phù hợp với máy CNC nhờ bộ hậu xử lý. Muốn dùng CLD cho một hệ CNC nào cụ thể phải dùng một chương trình đặc biệt gọi là chương trình hậu xử lý (Postprocessor), có nhiệm vụ dịch chương trình NC dưới dạng CLD thành các mã lệnh để cho hệ CNC có thể hiểu được và thực hiện quá trình điều khiển máy gia công. 1.6.6. Các hình thức tổ chức lập trình NC Để thực hiện việc lập trình trong nhà máy người ta thường sử dụng hai hình thức tổ chức lập trình sau đây: - Lập trình tại phân xưởng - Lập trình trong chuẩn bị sản xuất Lập trình tại phân xưởng Lập trình tại phân xưởng được thực hiện trực tiếp trên máy thông qua bảng điều khiển. Màn hình của hệ điều khiển giúp cho người lập trình quan sát được các dữ liệu đưa vào máy, tránh được các lỗi của chương trình. Sau khi lập trình xong ngưòi ta có thể cho chạy chương trình mô phỏng bằng đồ hoạ trên màn hình. Như vậy qua việc mô phỏng người ta có thể phát hiện các lỗi của chương trình như lỗi về cú pháp lệnh hoặc lỗi về công nghệ. Nếu xảy ra lỗi chương trình thì người lập trình phải sửa lại chương trình do đó người lập trình phải có trình độ nghề nghiệp cao mới có thể kiểm soát và làm chủ chương trình. Lập trình trong chuẩn bị sản xuất Khi một nhà máy có quy mô sản xuất lớn, có sử dụng nhiều máy CNC khác nhau, gia công nhiều chủng loại chi tiết khác nhau, số lượng chi tiết trong cùng loại là lớn thì cần phải lập trình tập trung trong chuẩn bị sản xuất. Công việc này được thực hiện tại phòng công nghệ hoặc các trung tâm lập trình. Như vậy nhà máy cần có một đội ngũ lập trình viên được đào tạo chuyên môn hoá và ứng dụng thành thạo các phương pháp lập trình. Ưu điểm của hình thức lập trình này là năng suất lập trình cao,. Lý Ngọc Quyết. 10.

<span class='text_page_counter'>(11)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. người lập trình có thể chưa vận hành thành thạo các máy nhưng vẫn có thể lập trình gia công cho nhiều loại chi tiết khác nhau. - Nếu các máy CNC được nối mạng thì chương trình NC có thể được truyền trực -. tiếp từ phòng lập trình thông qua mạng. Nếu các máy chưa được nối mạng với trung tâm lập trình thì phải ghi chương trình ra bộ nhớ ngoài và nạp trực tiếp vào máy CNC.. Tuy nhiên hình thức lập trình này còn có nhược điểm là khi đổ các chương trình vào máy CNC chỉ phát hiện đựơc lỗi khi gia công thử hoặc chạy mô phỏng. 1.6.7. Các phương pháp lập trình NC a. Lập trình đối xứng qua các trục toạ độ Với hình thức lập trình này, trong quá trình lập trình người ta có thể thực hiện các lập trình để gia công các bề mặt có tính chất đối xứng: - Đối xứng toạ độ X qua trục Y Ví dụ về lập trình đối xứng. Hình 5.10 – Lập trình đối xứng X qua trục Y -. Đối xứng toạ độ Y qua trục X. Ví dụ về lập trình với chương trình con. Hình 5.11 – Lập trình đối xứng Y qua trục X -. Đối xứng đồng thời toạ độ X,Y qua trục X,Y. Lý Ngọc Quyết. 11.

<span class='text_page_counter'>(12)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Ví dụ về chương trình với lệnh lặp lại một đoạn chương trình G23. Hình 5.12 – Lập trình đối xứng đồng thời qua trục X và Y Theo DIN 66025 trong lập trình phay CNC thì các lệnh lập trình đối xứng là: -. M81: Đối xứng các toạ độ X qua Y. M82: Đối xứng các toạ độ Y qua X. M83: Đổi dấu toạ độ Z.. -. M84: Đối xứng đồng thời các toạ độ X ,Y qua X ,Y. M85: Đối xứng các toạ độ Y và đổi dấu toạ độ Z.. - M86: Đối xứng các toạ độ X và đổi dấu toạ độ Z - M80: Xoá bỏ chức năng lập trình đối xứng. b. Lập trình có xê dịch điểm chuẩn (W). Khi lập trình có xê dịch điểm chuẩn thì các giá trị cần xê dịch phải được xác định cụ thể. Việc xê dịch điểm chuẩn tạo cho ta có thể lặp lại chương trình gia công nhiều bề mặt giống nhau ở các vị trí khác nhau mà không cần phải có các tính toán phức tạp.. X160 Y90 Z55. Hình 5.13 – Ví dụ về lập trình dịch chuyển gốc tạo độ tuyệt đối.. Lý Ngọc Quyết. 12.

<span class='text_page_counter'>(13)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Theo DIN 66025 thì các lệnh xê dịch vị trí điểm chuẩn gồm các lệnh từ G54 đến G59 trong đó: Từ G54 – G56 là dịch chuyển điểm chuẩn tuyệt đối; từ G58 đến G59 là dịch chuyển điểm chuẩn tương đối. Các lệnh dịch chuyển điểm chuẩn có cú pháp như sau: G54 X… Y…. Z….. hoặc G57 X… Y… Z… G59 X… Y… Z… [I…] [J…] [A…]. Toạ độ mới. Chương trình ví dụ: N110 G59 X100 Y20 I-30 J20 A120. Toạ độ cũ Hình 5.14 – Ví dụ về lập trình dịch chuyển và quay gốc tạo độ tương đối. Với lệnh dịch chuyển gốc toạ độ trên hình 5.14; Trước tiên gốc toạ độ được dịch chuyển một khoảng theo phương X = 100, theo phương Y = 20 sau đó mới được quay tương đối so với gốc vừa chuyển đến tại tâm quay có toạ độ tương đối theo phương X là I = -30; theo phương Y là J =20 với góc quay A = 1200. c. Lập trình tham số và lập trình tham số có sử dụng các công thức toán học Lập trình tham số là khi gia công (trong chương trình chính và chương trình con) người ta thay các gia trị số bằng các tham số đặc trưng. Các tham số có thể thay cho giá trị toạ độ, chế độ cắt, các giá trị dụng cụ cắt, các giá trị góc… Lập trình tham số được ứng dụng khi gia công các chi tiết tương tự về mặt hình học nhưng lại có kích thước khác nhau. Tuỳ theo các hệ điều khiển CNC khác nhau mà người ta định nghĩa các tham số là khác nhau; Ví dụ có thể dùng chữ E; Q; P hoặc R để định nghĩa các tham số. Các tham số có thể là một giá trị thực hoặc là một biểu thức toán tử với các phép tính: Cộng; trừ; nhân ; chia hoặc khai căn… Khi lập trình các tham số phải được định nghĩa trước và khi muốn thay đổi giá trị các tham số để gia công các chi tiết khác nhau ta chỉ việc định nghĩa lại các tham số là được mà không cần phải thay đổi trong chương trình gia công.. Lý Ngọc Quyết. 13.

<span class='text_page_counter'>(14)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Lập trình tham số có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất nhóm, nhờ lập trình tham số mà việc thay đổi chương trình để gia công các chi tiết khác nhau trong nhóm nhanh, không phải hiệu chỉnh sửa chữa chương trình gia công. d. Lập trình với chương trình Macro. Macro thực chất là các chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ. Các Macro có thể được coi như các chương trình con. Thông thường các Macro được xây dựng để gia công một bề mặt hoặc nhóm các bề mặt có tính chất đặc biệt và thường xuyên được sử dụng đến. Trong một số hệ điều khiển CNC hiện đại các Macro được xây dựng sẵn ở trạng thái mở để người lập trình có thể khai báo các tham số khi sử dụng. Trường hợp này thường gọi là các chu trình gia công hay còn gọi là các vĩ lệnh. e. Lập trình có tính đến tỷ lệ (phóng to, thu nhỏ). Các phần mềm lập trình cho phép người ta có thể lập trình theo các hệ số tỷ lệ khác nhau khi thực hiện việc lập trình với các chi tiết có hình dạng tương tự nhau nhưng có kích thước to nhỏ khác nhau theo một tỷ lệ nhất định cho trước.. Lý Ngọc Quyết. 14.

<span class='text_page_counter'>(15)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. 2.1.. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Chương 2: MÁY CÔNG CỤ CNC Máy công cụ thông thường Khi gia công chi tiết trên máy công cụ thông thường người công nhân thường. dùng tay để điều khiển máy. Người công nhân căn cứ vào phiếu nguyên công để cắt gọt chi tiết nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Trong trường hợp như vậy năng suất và chất lướngản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của người công nhân.. Hình 2.1 – Máy tiện và máy phay thông thường 2.2.. Máy công cụ NC Đối với máy công cụ NC thì việc điều khiển chức năng máy được quyết định bằng các chương trình đã lập sẵn. Hệ thống điều khiển NC là hệ thống điện tử. Thông tin đưa vào thông qua băng đục lỗ hoặc băng từ. Máy thực hiện chức năng theo từng khối lệnh, khi khối trước kết thúc máy mới đọc tiếp khối lệnh kế tiếp để thực hiện các lệnh dịch chuyển của các cơ cấu chấp hành. Máy có khả năng nội suy đường thẳng, cung tròn, chức năng dọc theo băng. Các máy NC không có chức năng lưu trữ chương trình. 2.3.. Máy công cụ CNC Các máy CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm để điều khiển các chức. năng dịch chuyển của máy. Các chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào bộ nhớ. Khi gia công máy tính xuất các lệnh để điều khiển máy. Máy công cụ CNC có khả năng thực hiện các chức năng như: - Nội suy đường thẳng. - Nội suy cung tròn. -. Nội suy mặt xoắn.. Lý Ngọc Quyết. 15.

<span class='text_page_counter'>(16)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. -. Nội suy mặt parabol và bất kỳ mặt bậc 3 nào.. -. Bù chiều dài và đường kính dụng cụ.. Hình 2.2 – Một số máy tiện CNC và máy phay CNC 2.4. Hệ trục toạ độ trên máy công cụ CNC Các trục toạ độ của máy CNC cho phép xác định chiều chuyển động của các cơ cấu máy và dụng cụ. Các trục tạo độ đó là: 2.4.1. Trục Z Thông thường trên tất cả các máy công cụ CNC trục Z thường song song với trục chính của máy và có chiều dương xa dần chi tiết gia công được gá trên mâm cặp (máy tiện) hoặc trên bàn máy (máy phay). 2.4.2. Trục X. Lý Ngọc Quyết. 16.

<span class='text_page_counter'>(17)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Trục X là trục nằm ngang trên mặt bàn. R W. máy và thông thường nó được xác định theo phương nằm ngang. 2.4.3. Trục Y Trục Y được xác định sau khi đã xác định được trực Z & X, chiều dương được xác định theo quy tắc bàn tay phải (hình 2.4). Để xác định chiều quay dương của các trục ta xác định như sau: Choãi ngón tay cái ra theo chiều dương của trục; cuộn các ngón tay lại vào lòng bàn tay, chiều cuộn của các ngón tay đó là chiều quay dương của trục quay tương ứng.. +Z. +Y. +C V Q +X ’. +A ’. +B. +X. +A +B ’. +C ’ +Y +Z ’ ’ Hình 2.3 - H• trục toạ độ của. U P. máy CNC. 2.4.4. Trục phụ Trên máy CNC ngoài các trục chính trên ra còn có các trục phụ như trục U;V;W các trục này song song với các trục tương ứng là X;Y;Z. các trục quay tương ứng xung quanh trục X;Y;Z là A;B;C… theo quy ước chung cho tất cả các máy CNC thì người ta coi dao chuyển động thay cho chi tiết gia công chuyển động. Hình 2.4 – Quy tắc bàn tay phải a. Trục Z thẳng đứng b. Trục Z nằm ngang. 2.5.. Các điểm chuẩn trên máy công cụ CNC a. Điểm chuẩn của máy (M) Điểm chuẩn của máy (M) hay còn gọi. là điểm gốc 0 của máy. Điểm này do nhà chế tạo máy quy định theo kết cấu của từng loại máy. Thông thường điểm M là điểm giới hạn vùng làm việc của máy; Điều đó có nghĩa là trong phạm vi vùng làm việc của máy các dịch chuyển của các cơ cấu máy có thể thực hiện theo chiều dương của các tọa độ. Ví dụ điểm chuẩn của máy (M) trên máy phay đứng, máy tiện ngang hoặc máy khoan cần được thể hiện như trên hình vẽ sau đây. b. Điểm 0 của chi tiết gia công (W) Điểm không (W) của chi tiết là diểm chuẩn để xác định độ lớn và vị trí của chi tiết trên máy. Điểm W do người lập trình quyết định. Điểm W trên máy tiện thông. Lý Ngọc Quyết. 17.

<span class='text_page_counter'>(18)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. thường được các nhà lập trình đặt tại mặt đầu của chi tiết. Để chống hiện tượng nhầm lẫn các nhà lập trình thường đặt chi tiết nằm trong vùng có giá trị âm (-) của trục Z. Điểm W trên máy phay thường được áp dụng theo quy tắc: Trên - Trước - Trái; Có nghĩa là điểm W phải được đặt ở mặt trên của phôi ở mặt trước và nằm ở góc trái của phôi (coi phôi là hình hộp chữ nhật có các cạnh song song với các trục tọa độ). c. Điểm chuẩn của dao (p) Các loại dao khác nhau thì điểm chuẩn của chúng khác nhau: Đối với dao tiện thì điểm chuẩn của dao là mũi dao. Đối với dao phay thì điểm chuẩn của dao nằm trên mặt đầu của dao. d. Điểm chuẩn của giá dao (T) và điểm gá dao (N) Điểm T được dùng để xác định hệ trục tọa độ của dao và thông thường điểm T trùng với điểm N trong quá trình gá lắp dao trên máy. e. Điểm điều chỉnh dao (E) Khi gia công phải sử dụng nhiều dao như vậy kích thước của chúng phải được xác định bằng cơ cấu điều chỉnh dao. Mục đích của việc điều chỉnh dao là để có thông tin chính xác cho hệ thống điều khiển về kích thước của dao. Khi dao được gá đặt thì điểm E trùng với điểm N. f. Điểm gá đặt hay còn gọi là điểm tỳ (A) Điểm A là điểm tỳ chủ chi tiết lên đồ định vị của đồ gá. Điểm A có thể trùng với điểm W hoặc lựa chọn tuỳ ý. g. Điểm không của chương trình (hay điểm P của dụng cụ cắt) Đây là điểm trước khi gia công dụng cụ cắt nằm ở đó. Điểm 0 của chương trình phải xác định sao cho khi thay dao không bị ảnh hưỏng của chi tiết hoặc đồ gá. 2.6.. So sánh máy CNC và máy thông thường.. • Cấu trúc: Máy công cụ CNC được thiết kế cơ bản giống như máy công cụ vạn năng.Sự khác nhau thật sự là ở chỗ các bộ phận liên quan đến tiến trình gia công của máy công cụ CNC được điều khiển bởi máy tính. Các hướng chuyển động của các bộ phận máy công cụ CNC được xác định bởi một hệ trục tọa độ, hệ trục tọa độ này liên quan đến chi tiết gia công và các chuyển động tương đối của dao. Những chuyển động cần thiết cho tiến trình gia công của các bộ phận máy (bàn máy, đầu revolve và các bộ phận khác) được tính toán, điều khiển và kiểm tra bởi máy tính. Với mục đích này mỗi chuyển động của các bộ phận máy có một hệ thống đo riêng để tính toán các vị trí tương ứng và phản hồi thông tin này về hệ điều khiển.. Lý Ngọc Quyết. 18.

<span class='text_page_counter'>(19)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. • Chức năng: Máy công cụ vạn năng Máy công cụ NC. Máy công cụ CNC. Nhập dữ liệu: Nhập dữ liệu: Nhập dữ liệu: Người công nhân điều Chương trình NC Chương trình NC có thể được chỉnh máy công cụ bằng được nhập vào hệ điều nhập vào hệ điều khiển CNC tay dựa theo bản vẽ chi khiển NC bởi băng thông qua bàn phím, đĩa hoặc tiết gia công, gá phôi và đục lỗ. dụng cụ cắt cũng như điều chỉnh độ song song giữa dao và chi tiết.. cổng giao tiếp dữ liệu (seriell, Bus). Nhiều chương trình NC được lưu trữ trong 1 bộ lưu trữ.. Điều khiển bằng tay: Người công nhân cài đặt các thông số công nghệ (số vòng quay, lượng. Điều khiển NC: Điều khiển NC sử lí các thông tin từ chương trình NC về. Điều khiển CNC: Máy tính được tích hợp trong hệ điều khiển CNC và phần mềm tương ứng kiểm soát toàn bộ các. chạy dao...) vá điều đường dịch chuyển và khiển thông qua các tay các chức năng máy và quay. đưa ra các tín hiệu điều khiển tương ứng tới từng các bộ phận hình thành máy NC.. chức năng điều khiển của máy công cụ. Nhờ đó bộ lưu trữ lưu trữ các chương trình, dữ liệu gia công, dụng cụ cắt và các giá trị hiệu chỉnh. Thông thường phần mềm phân tích lỗi cũng được tích hợp trong hệ điều khiển CNC.. Lý Ngọc Quyết. 19.

<span class='text_page_counter'>(20)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Kiểm tra: Kiểm tra: Kiểm tra: Người công nhân đo và Máy NC đã đảm nhận Trên máy công cụ CNC, kích kiểm tra kích thước trong khi gia công thước của chi tiết gia công được bằng tay, nếu cần thiết đảm bảo các kích đảm bảo trong suốt quá trình gia phải lập lại tiến trình gia thước chi tiết bởi sự công với sự phản hồi liên tục công.. phản hòi thường của hệ thống đo. Nhờ có các xuyên của hệ thông đo cảm biến đo được tích hợp, máy và của motor vị trí. CNC có khả năng điều khiển được kích thước trong suốt quá trình gia công song song với các hoạt động gia công, nó có khả năng liên tục làm việc trong hệ điều khiển CNC, ví dụ như để kiểm tra và tối ưu hóa các chương trình NC mới.. • . Tính kinh tế Ưu điểm của máy công cụ CNC: 1. Tốc độ gia công cao làm giảm thời gian gia công cơ bản, thời gian phụ, thời gian chuẩn bị. Các nhân tố sau làm tăng tính kinh tế của máy công cụ CNC: - Chương trình gia công được lập trực tiếp trên máy. - Các công việc chuẩn bị chương trình, vật liệu, dụng cụ và nhập các dữ liệu được thực hiện tại chỗ làm việc. - Lưu trữ trong các trường hợp gia công lập lại của một chương trình gia công chi tiết đặc biệt dưới dạng chương trình con. - Tối ưu hóa chương trình NC trong hệ điều khiển. - Mô tả hình dạng chi tiết gia công theo cơ sở hình học đơn giản. - Chạy dao tự động cho đến khi đạt kích thước. - Tự động vận hành các chức năng của máy vá trực tiếp can thiệp khi xảy ra lỗi hoặc bị nhiễu. - Tự động quản lý quá trình sản xuất thông qua hệ điều khiển CNC (tự động đo và kiểm tra). - Hệ thống ổ dao chứa nhiều dao. - Có khả năng chuẩn bị dụng cụ cắt bên ngoài máy mà không ảnh hưởng đến quá trình gia công. 2. Chất lượng chi tiết gia công ổn định, ít phế phẩm. Lý Ngọc Quyết. 20.

<span class='text_page_counter'>(21)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 3. Làm tăng độ chính xác gia công, do cấp chính xác của máy cao (1/1000mm độ chính xác đo). 4. Thời gian gia công ngắn thông qua việc tổ chức sản xuất và nối kết các chương trình gia công riêng lẻ. 5. Thời gian vận hành máy cao. 6. Tính linh hoạt trong sản xuất tốt hơn bởi hệ thống gia công . Do những ưu điểm trên nên máy công cụ CNC chiếm ưu thế trong gia công cắt gọt. 7. Phạm vi ứng dụng rộng (xem hình 2) là đặc điểm tiêu biểu của máy công cụ CNC. 1. Năng suất Độ phức tạp và độ chính xác gia công. 3. Máy công cụ CNC Máy công cụ thông thường 4. 2. Hình 2: Phạm vi ứng dụng của máy công cụ CNC Những yêu cầu khi sử dụng máy công cụ CNC Để vận hành và lập trình trên máy công cụ CNC, nhất thiết đòi hỏi người vận hành máy phải có trình độ cao. Có thể không cần kinh nghiệm từ máy công cụ vạn năng do tốc độ cắt cao hơn rất nhiều. 2.7. Các chỉ tiêu gia công của máy CNC 2.7.1.Thông số hình học (không gian gia công). Thông số hình học của máy CNC hay còn gọi là vùng gia công của máy. các thông số không gian mà trong đó dụng cụ cắt và chi tiết gia công có thể tác động qua lại ở bất kỳ vị trí nào. Đối với chi tiết gia công quay tròn vùng gia công là một khối lăng trụ được xác định bằng bán kính và chiều dài dịch chuyển của các toạ độ. Đối với các máy gia công chi tiết hình hộp chữ nhật thì vùng gia công là một khối hộp được xác định bằng chiều dài các dịch chuyển của các trục. Lý Ngọc Quyết. 21.

<span class='text_page_counter'>(22)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Hình 2.9 - Không gian gia công trên máy CNC 2.7.2. Thông số gia công. Thông số gia công trên máy CNC là tốc độ chuyển động của các cơ cấu chấp hành và công suất động cơ. Căn cứ vào thông số hình học của máy để chọn công suất động cơ, tốc độ quay trục chính và lượng chạy dao… Ví dụ: Bề rộng của bàn máy Công suất động cơ (kw). 400 - 630 5 - 11. 630 - 1000 9 - 15. Tốc độ quay trục chính (v/p) Tốc độ chạy dao (m/p) Tốc độ chạy dao nhanh (m/p). 3150 - 4000 1 - 10 6 - 10. 3150 - 4000 2,4 - 8 5 - 10. Thời gian thay dao tự động (s). 3-7. 3 - 10. 2.7.3. Năng suất gia công trên máy CNC. Năng suất gia công là số lượng chi tiết được gia công trong một đơn vị thời gian. Công thức tính năng suất gia công được viết dưới dạng: i −1 k 1  m   Q = =   tcbkt + tct + ∑ t0 + ∑ ttd + ∑ ttk  T0  n  1 1 . −1. Trong đó: - T0: Thời gian cơ bản trung bình (phút). -. m: Số loạt chi tiết được sản xuất trong một năm. n: Số lượng chi tiết được sản xuất trong một năm.. -. i: Số lượng nguyên công cần thiết để gia công một chi tiết. k: Số lượng các nguyên công kiểm tra tct: Thời gian thay đổi chi tiết gia công. -. ttd: Thời gian thay đao. Lý Ngọc Quyết. 22.

<span class='text_page_counter'>(23)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. -. t0: Thời gian cơ bản. -. tkt: Thời gian kiểm tra. tcbkt: Thời gian chuẩn bị kết thúc.. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. -. Để tăng năng suất ta phải giảm thời gian tcbkt . Muốn giảm thời gian này ta phải sử dụng các đồ gá vệ tinh và giảm số lượng loạt chi tiết trong một năm. Trên máy CNC không nên gia công vựơt quá từ 30 – 50 loạt chi tiết trong năm.. -. Để tăng năng suất ta phải giảm thời gian ttd. Muốn giảm thời gian này ta nên sử dụng cơ cấu thay dao tự động, nếu máy thay dao bằng tay nên sử dụng các cơ cấu gá kẹp nhanh. -. Để tăng năng suất ta phải giảm thời gian t0. Muốn giảm thời gian này ta có thể: Tăng tốc độ cắt, gia công với chế độ cắt tối ưu, gia công đồng thời bằng nhiều dao.. -. Một vấn đề nữa cần quan tâm khi muốn tăng năng suất là phải giảm thời gian phụ, thời gian phụ có thể giảm được bằng cách tăng tốc độ chạy dao nhanh, rút ngắn đường chạy dao không cắt gọt…. 2.8.Độ chính xác của máy CNC. Sai số gia công tổng cộng trên các máy CNC xuất hiện trong các hệ thống truyền động của máy, trong các hệ thống điều khiển và kiểm tra, trong bản thân chi tiết gia công. các sai số gia công được ký hiệu và giải thích như sau: δ1, δ2, δ3, δ4, => các sai số lập trình, nội suy, hiệu chỉnh nội suy và sai số của lệnh trở về điểm 0. δ5, δ6, => sai số bước bên trong và sai số tích luỹ của dartric. δ7, => Sai số của cơ cấu chuyển đổi tín hiệu. δ8, => Sai số của thời gian phát xung δ9, δ10, δ11, => Các sai số truyền động (động lực, mô men, tốc độ). δ12, => Sai số của trục vít me bi. δ13, => Sai số hình học của máy. δ14, δ15, => Biến dạng đàn hồi của máy, đồ gá. δ16, => Sai số kích thước gá đặt dao. δ17, => Sai số do mòn dao. δ18, => Biến dạng đàn hồi của dao. δ19, => Sai số gá đặt của chi tiết gia công. δ20, => Biến dạng đàn hồi của chi tiết gia công. δ21, => Biến dạng nhiệt của chi tiết gia công.. Lý Ngọc Quyết. 23.

<span class='text_page_counter'>(24)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Truyền tải Kiểm tra và đo lường. Điều khiển. ∆3. ∆2. ∆1. δ12 δ11 δ13 δ10 δ9 δ8 δ7 δ6 δ5 δ4 δ3 δ2. Máy ∆4 Sai số gia công ∆∑. Hệ điều khiển. Kết cấu. δ14 δ15 δ16 δ17 δ18 δ19 δ20 δ21. ∆5 Dụng cụ ∆6 Chi tiết. Hình 2.10 - Sai số gia công tổng cộng trên máy CNC Kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm sai số gia công tổng cộng ∆∑ cho thấy tỉ lệ của các thành phần của nó như trên hình vẽ 2.10. Sai số gia công tổng cộng được tính theo công thức sau: ∆∑ = ∆1 + ∆2 + ∆3 + ∆4 + ∆5 + ∆6 Các thành phần của ∆1 - ∆6 được xác định là tổng của các sai số thành phần của δ1δ21 như trên hình 2.10.. Hình 2.11 Sơ đồ hình thành sai số gia công trên máy CNC Lý Ngọc Quyết. 24.

<span class='text_page_counter'>(25)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 2.9.Độ tin cậy của máy CNC. Độ tin cậy của máy CNC là tính chất thực hiện chức năng gia công, giữ được các chỉ tiêu công nghệ cũng như sửa chữa theo một thời gian quy định. Độ tin cậy của máy được đặc trưng bởi 3 yếu tố sau: -. Tính làm việc không bị hỏng. Tính chất này được đặc trưng bằng sự làm việc liên tục của máy trong một thời. gian nhất định (thời gian chạy rà và làm việc của máy). -. Tuổi thọ của máy. Tính chất này là sự ổn định làm việc cho đến khi sửa chữa và sau đó máy lại. tiếp tục hoạt động. -. Khả năng sửa chữa. Tính chất này có nghĩa là người ta có khả năng phát hiện những khuyết tật, hỏng hóc của máy và có khả năng sửa chữa những khuyết tật và hỏng hóc đó.. Hình2.12 – Tỉ lệ của sai số gia công trên máy CNC a. Điều khiển theo điểm và theo đường thẳng b. Điều khiển theo contour 2.10. Tính vạn năng của máy CNC. Tính vạn năng của máy CNC được xác định bằng chi phí cần thiết để chuyển công nghệ gia công nhóm chi tiết này sang công nghệ gia công nhóm chi tiết khác. Mỗi loại máy hoặc mỗi máy có tính vạn năng riêng, nghĩa là có điều kiện tối ưu để sử dụng máy. Hình 2.13 biểu diễn quan hệ giữa chi phí gia công và số chi tiết được gia công sau khi phải điều chỉnh máy. Các đường trên hình được giải thích như sau: -. Đường 1: Giá thành gia công một chi tiết. Đường 2; 4: Chi phí cho việc điều chỉnh máy. Lý Ngọc Quyết. 25. Hình 2.13 – Số chi tiết gia công tối ưu trên máy CNC.

<span class='text_page_counter'>(26)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. để thay đổi công nghệ gia công số loạt chi tiết (số loạt chi tiết có chi phí theo đường -. cong 2 nhỏ hơn số loạt chi tiết có chi phí theo đường cong 4). Đường 3; 5: Các chi phí tổng cộng (đường 3 là tổng chi phí của đường 1 và 2;. Đường 5 là tổng chi phí của đường 1 và 4). Như vậy N01 và N02 là các giá trị số loạt tối ưu khi gia công trên máy CNC. Tính vạn năng và năng suất của máy lại có ý nghĩa trái ngược nhau. Tính vạn năng giảm thì năng suất lại có thể tăng lên. Vì vậy khi sử dụng máy CNC người ta có thể xác định số lượng chi tiết trong loạt là bao nhiêu thì việc gia công trên máy CNC mới có hiệu quả kinh tế. Số lượng chi tiết A trong loạt được xác định theo công thức: A=. C0 E1 − E 2. (1). Trong đó: C0 = Chi phí cho lập trình để gia công một chi tiết nào đó (C0 =40 –70 $). E1 = Tiết kiệm chi phí tiền lương cho gia công một chi tiết. E2 = Chi phí bổ sung cho việc sử dụng máy CNC và các trang bị công nghệ đối với một chi tiết (E2 = 0,5 – 1,5 $). Trị số E1 được tính theo công thức sau: E1 = C1(1 - K). (2). Trong đó: C1 = Chi phí cho gia công một chi tiết trên máy vạn năng. K = hệ số giảm khối lượng gia công chi tiết được gia công trên máy CNC. Trị số E2 được tính theo công thức sau: E2 = E3.t0 (3) Trong đó E3 là tỉ trọng chi phí bổ sung cho việc sử dụng máy CNC và các trang bị công nghệ (E3 = 0,58USD/giờ). Thời gian gia công chi tiết t0 được tính theo công thức sau: t0 =. C1 K Trong đó: C2. (4). C1 = Chi phí cho gia công một chi tiết trên máy vạn năng. C2 = Giá thành một giờ gia công trên máy CNC (C2 = 0,5 $/h). (Ghi chú: Các giá trị trong dấu ngoặc là lấy ví dụ theo điều kiện sản xuất giả định; trong thực tế phải theo các điều kiện cụ thể tại thời điểm xem xét). Ví dụ: Tính số lượng chi tiết trong loạt khi gia công trên máy CNC có hiệu quả kinh tế với các số liệu cho trước như sau: -. Chi phí cho lập trình gia công = 50 USD.. Lý Ngọc Quyết. 26.

<span class='text_page_counter'>(27)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. -. Chi phí cho gia công một chi tiết trên máy vạn năng = 3USD.. -. Hệ số giảm khối lượng gia công = 0,4. Tỷ trọng chi phí bổ sung cho việc sử dụng máy và các trang thiết bị công nghệ đối với 01 chi tiết E3 = 0,58 USD/giờ.. Hướng dẫn: B1: Tính E2 theo công thức (3). -. B2: Tính t0 theo công thức (4). B3 : Thay các giá trị vào công thức (1) ta có A = 122 chi tiết. Kết luận: A≥ 122 chi tiết thì gia công trên máy CNC mới có hiệu quả kinh tế cao. 2.11. Hệ thống dụng cụ trên máy CNC 2.11.1. Dụng cụ cắt Dụng cụ cắt trên máy CNC phải đảm bảo những yêu cầu sau: - Có tính cắt gọt ổn định. -. Có khả năng tạo phoi và thoát phoi tốt. Có tính vạn năng cao để có thể gia công được những bề mặt điển hình của nhiều chi tiết khác nhau trên các máy khác nhau.. -. Có khả năng thay dao nhanh khi cần gá lắp dao khác hoặc khi dao bị mòn. Có khả năng điều chỉnh kích thước ở ngoài vùng gia công khi sử dụng những dụng cụ phụ.. Như vậy không thể sử dụng những dụng cụ thông thường để gia công trên các máy CNC. Hiện nay để gia công trên các máy CNC người ta chế tạo các loại dao đặc biệt và một số dao tiêu chuẩn. a. Dụng cụ cắt trên máy tiện CNC Tất cả dao tiện trên máy CNC đều có phần cắt làm bằng hợp kim cứng lắp ghép. Ngoài ra dao tiện trên máy CNC còn phải đáp ứng những cầu sau:. yêu. Hình 4.1- Sơ đồ gia công một số bề mặt điển hình trên máy tiện CNC Lý Ngọc Quyết. 27.

<span class='text_page_counter'>(28)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Các dụng cụ cắt (tiện) CNC được chia ra thành các góc phần tư cắt khác nhau để tiện cho việc tính toán hiệu chỉnh dụng cụ khi sử dụng.. VD:. VD:. Hình 4.2 – Vị trí góc phần tư của dao tiện trong các tình huống gia công -. Phải đảm bảo với thời gian sử dụng lâu nhất các mảnh hợp kim không mài lại để đảm bảo cho các thông số hình học của dao cố định trong quá trình gia công. Hình dạng của các mảnh hợp kim phải hợp lý để nâng cao tính vạn năng, có nghĩa. -. là cho phép bằng một dao có thể gia công được nhiều bề mặt khác nhau. Các có các góc cắt khác nhau phải có cùng một toạ độ để tạo điều kiện thuận lợi trong lập trình.. -. Có khả năng làm việc bình thường khi gá ở các vị trí khác nhau. Đảm bảo độ chính xác cao. Có khả năng tạo phoi và thoát phoi tốt.. b. Dụng cụ cắt trên máy phay CNC (khoan) Trên máy phay có nhiều loại dụng cụ dược sử dụng. Thông thường chúng được làm bằng thép gió hoặc hợp kim cứng. Những dao có kích thước nhỏ thì được làm toàn bộ bằng thép gió, nhưng dao lớn thì chỉ có phần cắt được làm bằng thép.. Lý Ngọc Quyết. 28.

<span class='text_page_counter'>(29)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Hình 4.3 – Một số loại dụng cụ cắt trên máy phay, khoan CNC 2.11.2. Dụng cụ phụ trên máy CNC Kết cấu của dụng cụ phụ dùng trên máy CNC được xác định bằng hình dáng và kích thước để gá dụng cụ cắt trên đó và để gá nó trên máy. Dụng cụ phụ trên máy CNC phải đáp ứng được các yêu cầu sau: -. Phải đảm bảo gá dao với độ chính xác cao Phải đủ độ cứng vững và khả năng chống rung động Cho phép điều chỉnh vị trí của lưỡi cắt.. - Có kết cấu đơn giản và sử dụng thuận tiện. a. Dụng cụ phụ trên máy tiện Hình 4.4 – Sơ đồ gá dao trên máy tiện CNC a. Dao với chi tiết hiệu chỉnh; b. Sơ đồ gá dao trên đài gá dao; c,d. Vị trí điểm P của dao so với điểm chuẩn F. Lý Ngọc Quyết. 29.

<span class='text_page_counter'>(30)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. b. Dụng cụ phụ trên máy phay. Lý Ngọc Quyết. 30.

<span class='text_page_counter'>(31)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 2.11.3. Thiết bị gá và thay dao: Máy công cụ CNC được trang bị với những thiết bị có thể điều khiển để thay dao tự động. Phụ thuộc vào từng loại và phạm vi ứng dụng, những thiết bị thay dao này có thể đồng thời chứa được nhiều dao khác nhau và lắp đặt dao vào vị trí công tác theo chương trình NC. Thường có các loai sau: • Đầu rơvolve chứa dao. • ổ chứa dao. Đầu rơvolve chứa dao thường dùng cho máy tiện (xem hình 11) và ổ chứa dao thường dùng cho máy phay (xem hình 12). Khi chương trình NC gọi một dao mới đầu rơvolve sẽ quay dao được yêu cầu vào đúng vị trí công tác, công việc thay dao chỉ diễn ra trong vài giây.. Hình 11 : Đầu rơvolve chứa dao Phụ thuộc vào loại và kích thước, đầu rơvolve của máy CNC có thể mang 8 đến 16 dao. Trong những trung tâm gia công lớn có đến 3 đầu rơvolve có thể được sử dụng đồng thời. Nếu trong các trung tâm gia công cần nhiều hơn 48 dao, thì ổ chứa dao với các dạng khác nhau có thể chứa đến 100 dao hoặc hơn. Có các loại ổ chứa dao dài, ổ chứa dao vòng, ổ chứa dao dạng dĩa, và ổ chứa dao dạng xích.. Hình12: ổ chứa dao Lý Ngọc Quyết. 31.

<span class='text_page_counter'>(32)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Trong ổ chứa dao, sự thay đổi dao diễn ra do một hệ thống cần gạt gọi là cần thay dao (xem hình 13). Quá trình thay đổi dao sau khi có một dao mới được gọi từ chương trình NC diễn ra như sau: • Xác định vị trí dao yêu cầu trên ổ chứa dao vào vị trí thay dao. • Trục công tác ở vị trí thay dao. • Quay thiết bị kẹp dao vào vị trí dao cũ trên trục công tác và vào vị trí dao mới trên ổ chứa dao. • Lấy các dao ở trên trục công tác và ổ chứa dao, sau đó quay thiết bị kẹp dao. • Đặt dao mới vào trục công tác và dao cũ vào ổ chứa dao. • Quay thiết bị kẹp dao về vị trí ban đầu. Nhờ thiết bị thay dao tự động này nên tiến trình thay dao chỉ diễn ra trong khoảng 6 đến 15 giây.. 1. 2. Dao phay Cần thay dao Trục công tác (trục chính) 3. ổ chứa dao. 4. Hình 13: Thiết bị thay dao tự động • An toàn lao động bên các máy công cụ CNC. Mục đích của an toàn lao động là loại trừ các tai nạn cho người sử dụng, các hư hỏng có thể xảy ra cho máy và các thiết bị. Về cơ bản an toàn lao động bên máy công cụ CNC tương tự như máy công cụ vạn năng, chúng có thể được xếp vào 3 dạng sau: • Loại trừ nguy hiểm. Các thiếu sót trên máy và trên các thiết bị cần thiết cho công việc phải được -. thông báo ngay lập tức. Lối thoát hiểm phải luôn được để trống. Không nên mang những vật bén nhọn trong người.. • Xác định và ghi nhớ vùng nguy hiểm.. Lý Ngọc Quyết. 32.

<span class='text_page_counter'>(33)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. -. Các thông báo về an toàn lao động và các vấn đề có liên quan không được. -. phép dịch chuyển. Các bộ phận chuyển động và giao nhau phải được khảo sát, xem xét.. • Phòng ngừa các nguy hiểm. Phải mang đồ bảo hộ lao động để tránh các tia lửa và tiếng ồn. -. Phải đeo kính bảo vệ hoặc mặt nạ để bảo vệ mắt.. -. Các dây điện hở không được phép sử dụng.. • Khi điều chỉnh và vận hành máy CNC cần quan tâm đến các vấn đề sau: -. -. -. Thông thường, chỉ cho phép điều chỉnh khi máy đã được tắt. Ngoại trừ các trường hợp khi điều chỉnh cần phải mở máy, như trường hợp rà chi tiết gia công. Người vận hành không nên vào vùng có chuyển động quay hoặc vùng làm việc của máy, vì trong vùng này máy có thể thực hiện các chuyển động quay hay các chuyển động tịnh tiến của bàn máy. Phải tuân theo các chỉ dẫn an toàn của nhà sản xuất máy.. 2.11.4. Hệ thống kẹp chi tiết ɀ Thiết bị kẹp chi tiết. Các thiết bị kẹp dùng để định vị chính xác và kẹp chặt chi tiết gia công trên trục công tác (đối với tiện) hoặc trên bàn máy (đối với phay). Chi tiết gia công phải được kẹp, tuyệt đối không còn khe hở, vị trí phải được xác định một cách chính xác và hoàn toàn chống lại lực cắt. Có nhiều thiết bị kẹp được chế tạo sẵn. Hiện tại và trong tương lai việc cấp và lấy chi tiết gia công trong gia công tiện sẽ được thực hiện bởi tay máy robot. Trong tiện các dạng chấu kẹp khác có thể được điều khiển đang được sử dụng. Những mâm cặp này được thiết kế cho phép điều khiển việc đóng, mở các chấu kẹp tự động bằng khí nén hoặc bằng thủy lực. Lực kẹp có thể được điều chỉnh phụ thuộc vào trọng lượng, vật liệu, chiều dài/đường kính của chi tiết, chiều sâu kẹp và các đặc điểm khác. Những chấu kẹp làm việc với số vòng quay cao đều có sự hiệu chỉnh lực ly tâm, do đó lực kẹp không bị giảm bởi lực ly tâm. Cân đối lực ly tâm là dùng một đối trọng với lực ly tâm của các chấu kẹp, lực kẹp được giữ ổn định với sự hiệu chỉnh này. Trong gia công phay CNC chức năng chính của thiết bị kẹp là xác định vị trí chính xác của chi tiết gia công, các êtô kẹp thủy lực được sử dụng trong các quá trình gia công đơn giản, cho phép kẹp và thay đổi chi tiết gia công một cách dễ dàng và nhanh chóng. Để gia công tất cả các cạnh (trong gia công hoàn chỉnh) đòi hỏi càng ít lần kẹp càng tốt, cũng như gia công những chi tiết phức tạp, hệ thống đồ gá modul cho phép tiến hành gia công hoàn chỉnh không cần kẹp lại. Người vận hành máy gá đặt chi tiết gia Lý Ngọc Quyết. 33.

<span class='text_page_counter'>(34)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. công tiếp theo bên ngoài không gian làm việc, sau đó được tự động mang vào đúng vị trí gia công, hình thức này đang được sử dụng nhiều. • Các dạng hệ thống kẹp. Hệ thống kẹp dùng để gắn chi tiết gia công lên máy công cụ. Nó phải đáp ứng 2 chức năng cần thiết sau: 1. Xác định rõ ràng vị trí của chi tiết gia công (định vị). 2. Ngăn cản được tất cả các lực sinh ra trong quá trình gia công (kẹp chặt). Các phần tử kẹp chế ngự chi tiết gia công và lực cần thiết để thực hiện được điều này gọi là lực kẹp. Để giữ chi phí cho hệ thống kẹp cũng như để hạ giá thành sản phẩm, hệ thống kẹp phải thỏa mãn các yêu cầu sau: • Thao tác đơn giản và nhanh chóng. • Sử dụng linh hoạt. • Các phần tử kẹp dễ dàng thay đổi. • Kẹp lại với độ chính xác cao. Tạo ra lực kẹp. Thiết bị kẹp bằng tay thường được sử dụng trên máy công cụ vạn năng. Điều này đòi hỏi người công nhân sử dụng tối đa sức lực. Những hệ thống kẹp đặt biệt (chuyên dùng) đã phát triển nhằm giảm thời gian phụ và giảm nặng nhọc cho người công nhân. Có nhiều phương pháp được sử dụng để tạo ra lực kẹp: • Cơ cấu kẹp cơ khí. • Cơ cấu kẹp thuỷ lực. • Cơ cấu kẹp khí nén. • Cơ cấu kẹp điện. Cơ cấu kẹp cơ khí thường sử dụng cơ cấu chêm (xem hình 14) hay cơ cấu đòn bẩy (xem hình 15). Những cơ cấu kẹp này thường được sử dụng trên máy tiện.. Hình 14 Cơ cấu kẹp thanh chêm Lý Ngọc Quyết. Hình 15 Cơ cấu kẹp đòn bẩy 34.

<span class='text_page_counter'>(35)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Mâm cặp. Mâm cặp. Thanh kéo. Thanh kéo. Thanh chêm. Đòn bẩy. Chấu kẹp Chấu kẹp Cơ cấu kẹp thủy lực tạo ra các chuyển động và lực kẹp cần thiết bằng các piston thủy lực. Những loại này thường được điều khiển bằng tay bằng các van điều chỉnh. Lực kẹp có thể được tạo ra một cách chính xác và được điều khiển thông qua một màn hình. Mặc dù hệ thống kẹp thủy lực đòi hỏi kỹ thuật phức tạp nhưng chúng hoàn toàn được tin cậy.. Hình 16 Cơ cấu kẹp thủy lực Cơ cấu kẹp khí nén được vận hành bằng sức ép của không khí (khí nén) và có các chức năng tương tự như hệ thống kẹp thủy lực. Máy nén khí được sử dụng để tạo ra khí nén.. Hình 17 Cơ cấu kẹp khí nén. Lý Ngọc Quyết. 35.

<span class='text_page_counter'>(36)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Cơ cấu kẹp điện tạo ra lực kẹp bằng hệ thống ăn khớp bánh răng, có khả năng điều chỉnh nhanh để kẹp được nhiều chi tiết có đường kính khác nhau. Một ly hợp điện từ trong hệ thống kẹp dùng để ngăn chặn trục chính trong suốt quá trình kẹp và tháo lỏng, vì thế toàn bộ momen kẹp được truyền đến mâm cặp.. Đai ốc ren Trục ren Thanh nối Ly hợp Bánh răng hành tinh. Hình 18 Cơ cấu kẹp điện. • Các dạng và đặc điểm của các thiết bị kẹp cho tiện. Trong phần này nhiều thiết bị kẹp khác nhau cho tiện sẽ được giới thiệu. Có thể phân biệt sự khác nhau của các thiết bị kẹp sau: • Mâm cặp • Kẹp rút • Mũi chống tâm • Mâm tốc • Mâm hoa • U động • Luy-nét Mâm cặp Mâm cặp được phân biệt dựa váo số chấu cặp, có nghĩa là mâm cặp 2 chấu, mâm cặp 3 chấu và mâm cặp 4 chấu. Mâm cặp 3 chấu tự định tâm thường được sử dụng nhiều nhất. Chúng bảo đảm gá những phôi tiện tròn đồng tâm một cách chắc chắn và nhanh chóng. Mâm cặp 4 chấu dùng để kẹp những phôi tiện có 4, 8 hay 12 cạnh và những phôi tiện tròn.. Lý Ngọc Quyết. 36.

<span class='text_page_counter'>(37)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Hình 19 Mâm cặp 3 chấu tự định tâm Hình 20 Mâm cặp 4 chấu tự định tâm Các chấu kẹp thường được tôi và gia cố. Các chấu kẹp có thể được điều chỉnh vì thế có thể kẹp được các chi tiết có đường kính khác nhau. Bằng cách thay đổi các chấu kẹp, chi tiết gia công tiện có thể được kẹp từ bên trong hoặc bên ngoài. Sự truyền lực kẹp thường dựa trên nguyên lý của đĩa xoắn ốc hoặc thanh nêm. Tạo ra lực kẹp bằng đĩa xoắn ốc. Mâm cặp sử dụng đĩa xoắn ốc có lực kẹp nhỏ, vì diện tích giữa đĩa xoắn ốc và chấu kẹp quá nhỏ.. Hình 21 Hình 22 Mâm cặp dùng đĩa xoắn ốc Cơ chế hoạt động của chấu kẹp Nhược điểm của mâm cặp sử dụng đĩa xoắc ốc là khi thay đổi các chấu kẹp phải tháo toàn bộ mâm cặp. Hoạt động: Quay bánh răng nhỏ (4) làm cho đĩa xoắn ốc (5) quay. Do đó chấu kẹp chạy về phía tâm của trục chính và kẹp chi tiết gia công. Lý Ngọc Quyết. 37.

<span class='text_page_counter'>(38)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Tạo ra lực kẹp bằng thanh nêm Mâm cặp sử dụng thanh nêm có khả năng thay đổi các chấu kẹp một cách nhanh chóng và tạo ra lực kẹp cao hơn so với mâm cặp sử dụng đĩa xoắn ốc.. Hình 24 Các bộ phận của mâm cặp dùng thanh nêm Hoạt động: Lắp vít điều khiển (27) vào ren trong của thanh nêm (56) để dịch chuyển con trượt (28), làm quay đĩa dẫn (23). Ngoài ra hai cạnh của đĩa dẫn (23) còn truyền lực tác động đến các thanh nêm khác. Các thanh nêm này và phần đế của chấu cặp (24GB) có ăn ren với nhau vì thế chi tiết được kẹp chắc chắn và đồng tâm. Kẹp rút. Kẹp rút có khả năng kẹp chi tiết có dạng hình trụ một cách chính xác và nhanh chóng. Kẹp rút kẹp chi tiết từ bên ngoài. Kẹp rút thường chỉ ứng dụng cho những chi tiết gia công có cùng đường kính hoặc có kích thước tương đương vì nó có một phạm vi điều chỉnh hướng kính rất nhỏ. Chi tiết gia công Đầu kẹp Trục ống kẹp Hình 25 : Kẹp rút Lý Ngọc Quyết. 38.

<span class='text_page_counter'>(39)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Mũi chống tâm. Kẹp bằng mũi chống tâm được ứng dụng cho những chi tiết dài. Chi tiết gia công phải được khoả mặt và khoan tâm ở cả hai mặt.. Hình 26: Kẹp bằng mũi chống tâm Kẹp bằng mũi chống tâm có thể được phân biệt theo các khả năng sau, căn cứ vào đặc điểm kỹ thuật gia công: • Tốc mặt đầu cùng với mũi chống tâm quay hay mũi chống tâm cố định. • Tốc kẹp có vòng bảo vệ cùng với mũi chống tâm quay hay mũi chống tâm cố định. Tốc mặt đầu thường được gắn trên trục chính. Tốc mặt đầu được sử dụng khi toàn bộ bề mặt cần phải được gia công. Chi tiết được kẹp giữa tốc mặt dầu và ụ động. Nhược điểm của tốc mặt đầu là chỉ truyền được momen quay nhỏ.. Hình 27 Tốc mặt đầu Mũi chống tâm xoay được cài vào trục chính của ụ động. Vì mũi chống tâm quay quanh tâm của nó nên có thể sử dụng vận tốc cắt cao trong suốt quá trình gia công.. Hình 28 Mũi chống tâm xoay Lý Ngọc Quyết. 39.

<span class='text_page_counter'>(40)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Phạm vi ứng dụng của mũi chống tâm cố định rất có giới hạn. Chúng chỉ được dùng khi gia công với chiều sâu cắt nhỏ, bởi vì chúng làm phát sinh nhiệt và mòn nhanh.. Hình 29 Mũi chống tâm cố định. Hình 30 Mũi chống tâm cố định dùng để xén mặt đầu Tốc kẹp có vòng bảo vệ (xem hình 31) dùng để định tâm và kẹp hướng kính chi tiết gia công bằng một bu-lông kẹp. Do đó có thể truyền được momen lớn và hoạt động tốt hơn. Mâm tốc Tốc kẹp Chi tiết gia công. Hình 31 Tốc kẹp có vòng bảo vệ Kẹp bung. Kẹp bung dùng để kẹp chi tiết từ bên trong, có hai loại: kẹp bung cố định và kẹp bung đàn hồi. Kẹp bung cố định có độ côn rất nhỏ (1:2000) và được kẹp giữa hai tâm. Kẹp bung cố định cố định chỉ dùng để gia công tinh vì chỉ có khả năng chịu đựng được chiều sâu cắt nhỏ. Độ chính xác của tâm quay phải được kiểm tra trước khi sử dụng.. Lý Ngọc Quyết. 40.

<span class='text_page_counter'>(41)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Hình 32 Kẹp bung cố định Kẹp bung đàn hồi được gắn vào độ côn trong của trục chính. Quá trình kẹp được thực hiện bởi bộ phận kẹp có xẻ rãnh. Kẹp bung đàn hồi được kẹp giữa hai tâm và chỉ có phạm vi kẹp nhỏ. Chúng hoạt động bởi sự nở ra của các thành mỏng, vòng kẹp ngoài không xẻ rãnh được làm từ chất dẻo để biến dạng đàn hồi.. Vòng kẹp ống kẹp. Hình 33 Kẹp bung đàn hồi Mâm hoa. Mâm hoa có khả năng kẹp những chi tiết có hình dạng bất kỳ. Bốn pis-tông hoặc hơn có thể được điều chỉnh riêng lẻ. Bề mặt kẹp được tạo ra vì thế có khả năng kẹp ngoài lẫn kẹp trong. Các rãnh kẹp có sẵn dùng để gắn đối trọng.. Lý Ngọc Quyết. 41.

<span class='text_page_counter'>(42)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Hình 34 Mâm hoa Modul gá. Một đĩa đục lỗ có ren trong được dùng để kẹp nhiều dạng chi tiết khác nhau. Tuy nhiên phương pháp kẹp này đòi hỏi phải có sự hiệu chỉnh đối trọng một cách cẩn thận, bởi vì trục chính quay không cân bằng, dẫn đến kết quả gia công không chính xác và trong trường hợp nghiêm trọng có thể phá hỏng máy.. Chi tiết gia công Thân gá Vấu kẹp Đối trọng Hình 35 Modul gá Luy-nét. Luy-nét dùng để kẹp những chi tiết dài, mảnh, chống lại sự bẻ cong chi tiết do lực cắt và trọng lượng chi tiết.. Lý Ngọc Quyết. 42.

<span class='text_page_counter'>(43)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Hình 36:Luy-nét tự định tâm. Hình 37:Luy-nét cố định 2.12.Hệ thống đo hnh trình trên máy CNC Tùy thuộc vào dạng thiết bị đo được sử dụng hoặc thang đo để phân biệt giữa đo vị trí trực tiếp và gián tiếp cũng như đo vị trí tuyệt đối và tương đối. Thước đo được đo trực tiếp mang lại giá trị đo chính xác nhất. • Khi đo vị trí trực tiếp Thước đo được gắn trên bàn xa dao hay trên bàn máy, vì thế độ không chính xác của trục chính và khớp nối truyền động không ảnh hưởng đến giá trị đo. Các giá trị đo được nhận biết bởi một cảm biến quang học trên có chia vạch của thang đo, Cảm biến đo biến đổi các giá trị đo đã xác định sang tín hiệu điện và chuyển chúng cho hệ điều khiển.. Lý Ngọc Quyết. 43.

<span class='text_page_counter'>(44)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. X. Đầu đọc Y 1. Thước quang. 2. Hình 8 Đo vị trí trực tiếp • Khi đo vị trí gián tiếp Chuyển động dịch chuyển đạt được từ chuyển động quay của vít me bi, chuyển động quay này được thi hành với một đĩa xung như là một thước đo. Chuyển động quay của đĩa xung được ghi nhận từ một xung quay và được chuyển tiếp hệ điều khiển như là một tín hiệu. Sau đó hệ điều khiển tính toán chính xác chuyển động của bàn máy hay vị trí hiện tại của chúng dựa trên số các xung quay. 1 2. Bàn máy Đĩa xung như một thang đo. X. 3. Vít me bi Cảm biến (cảm biến vòng quay). 4. Hình 9 Đo vị trí gián tiếp • Khi đo vị trí tuyệt đối Một thang đo đã được mã hóa hiển thị trực tiếp vị trí của bàn máy liên quan tới một điểm định hướng cố định trên máy. Điểm này là điểm không “0“ của máy, nó được xác định bởi nhà chế tạo máy. Điều kiện là phạm vi đọc của thang đo cũng lớn như phạm vi làm việc và sự mã hóa nhị phân được thực hiện trên thang đo, do vậy hệ điều khiển có thể hiểu được trật tự giá trị số cho mỗi vị trí đọc được.. Lý Ngọc Quyết. 44.

<span class='text_page_counter'>(45)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 1. 012345678. 2 Thang đo được mã hóa nhịp phân Vị trí tức thời của bàn máy. M. Hình 10 Đo vị trí tuyệt đối Khi đo vị trí tương đối thang đo được ứng dụng với một lưới vạch đơn giản, chúng hình thành từ các vạch sáng tối xen kẻ nhau. Khi chuyển động bước tiến vượt qua cảm biến đo, cảm biến sẽ đếm số các vệt sáng và vệt tối và tính toán vị trí tức thời của bàn máy dựa vào sự khác biệt tới vị trí bàn máy trước đó. Hệ điều khiển phải được nhận biết một lần vị trí tuyệt đối, từ đó nó mới có thể tính toán vị trí bàn máy tức thời với sự hổ trợ của việc đo vị trí tương đối, điểm này được sử dụng như là một điểm chuẩn. Do đó cần thiết phải nhận biết điểm tuyệt đối này khi hệ điều khiển được khởi động. Điểm tuyệt đối này được gọi là “điểm tham chiếu“. Mỗi chuyển động của các trục, thậm chí khi dịch chuyển bằng tay qua sử dụng các tay quay hay nút bấm cần phải được nhận biết điểm này cho hệ điều khiển.. 1. 2. 3. 4 Lưới vạch Vị trí trước của bàn máy Vị trí hiện tại của bàn máy Bàn máy ở điểm tham chiếu. Hình 11 Đo vị trí tương đối Vì hệ điều khiển đánh mất sự kiểm soát các chuyển động cơ khí khi mất điện do vậy khi khởi động lại phải cho máy chạy về điểm tham chiếu. 2.13. Hệ thống truyền dẫn của máy công cụ CNC. Lý Ngọc Quyết. 45.

<span class='text_page_counter'>(46)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Truyền động chính của máy CNC phải truyền công suất cắt cần thiết bởi các động cơ truyền động tương ứng qua trục công tác để gia công chi tiết thích hợp. Ngoài ra còn có tổn thất do ma sát thường gặp trong bộ phận cơ khí mà độ tác động về mặt kích thước của nó phải được xác định cho máy CNC. Độ ổn định cao về mặt truyền động được đặt ra, mặc dù lực gia công cao nhưng mômen quay ở mọi vị trí phải được ổn định. Đồng thời phải có đủ động lực để làm chủ sự thay đổi nhanh chóng của tốc độ cắt và không bị rung động. Trước kia các trục công tác và trục đối xứng trên các máy công cụ CNC được truyền động bằng động cơ điện một chiều. Để giữ cho tốc độ cắt ổn định cần có những yêu cầu về số vòng quay của các môtơ, ví dụ để tiện các đường kính khác nhau, tốc độ của các động cơ này được điều chỉnh vô cấp trong một phạm vi rộng. Nhược điểm của động cơ điện một chiều này là các chổi than bị mài mòn, do đó cần phải kiểm tra thường xuyên chổi than và thay thế kịp thời. Với sự phát triển tiến bộ của các linh kiện vi điện tử, ngày nay hầu hết sử dụng động cơ điện ba pha. Bất lợi về điều khiển số vòng quay phức tạp đã được bỏ qua thay vào đó là giá thành cao bởi điều khiển bằng điện tử. Có hai loại động cơ ba pha: động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ. Chúng có ưu điểm hơn so với động cơ điện một chiều. Khi cùng kích thước momen quay đạt được cao hơn. Ngoài ra số vòng quay cao hơn tới ba lần và công suất cơ bản cao hơn. Các động cơ này làm việc không cần chổi than, không có cổ góp do vậy không đòi hỏi cao ở việc bảo trì. Trục công tác được tiêu chuẩn hóa để đảm bảo khả năng thay đổi tối đa của các thiết bi kẹp. Trong máy CNC trục công tác cũng như các bộ phận khác được chế tạo chắc chắn hơn so với máy công cụ thông thường vì gia tốc nhanh hơn (10 đến 40m/s²) và công suất cắt cao hơn. • Hệ thống truyền dẫn - Trong máy công cụ CNC, NC sử dụng động cơ bước, động cơ Servo để điều khiển các trục chuyển động (X,Y,Z). Mỗi một trục có gắn một động cơ riêng để hoạt động tách biệt. Thông thường các hộp tốc độ chỉ có từ 1-2 cấp.Truyền dẫn cho trục chính trước đây thường sử dụng động cơ một chiều để có thể điều khiển vô cấp tốc độ của động cơ. Ngày nay người ta có thể sử dụng động cơ ba pha với bộ điều khiển điện tử có nhiều lợi thế hơn so với động cơ một chiều. • Đặc điểm của các động cơ truyền dẫn - Truyền động chính: Sử dụng động cơ một chiều, xoay chiều để có thể điều khiển vô cấp tốc độ của động cơ. Các loại động cơ này có đặc điểm là thay đổi số vòng. Lý Ngọc Quyết. 46.

<span class='text_page_counter'>(47)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. quay đơn giản, mô men truyền tải cao, khi thay đổi lực tác dụng số vòng quay vẫn giữ không đổi. - Truyền động chạy dao: Dùng động cơ một chiều hay xoay chiều kết hợp với với bộ truyền động vít me đai ốc bi cho từng trục chạy dao độc lập (X,Y,Z). Ngày nay người ta có thể sử dụng “động cơ phẳng” (linear motor) để thay thế các động cơ thông thường cũng như bộ truyền Vít me đai ốc bi. • Động cơ bước: - Cung cấp điều khiển số không phản hồi về vị trí của bàn máy khi gia công trên máy CNC. Bộ điều khiển nhận tín hiệu về chiều quay và tính hiệu xung điện. Bộ điều khiển sẽ đưa ra tín hiệu về cường độ hay điện áp để làm cho động cơ quay một góc nhất định nào đó. Trục vít me đai ốc bi sẽ biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của các trục. - Điều khiển động cơ bước có thể điều khiển đầy bước hoặc không đầy bước. - Điều khiển đầy bước là việc điều khiển trọn bước của động cỏ bằng cách cung cấp dòng điện lần lượt cho các cuộn dây của Stato ta sẽ thu được vị trí chính xác của roto tương ứng. Góc quay của roto là chẵn bước (1.8 độ). - Điều khiển không đầy bước có thể là 1/10; 1/16; 1/32; 1/125 - ưu nhược điểm của động cơ bước: - Giá thành rẻ. - Có thể điều khiển mạch hở. -. Duy trì mô men tốt. Mô men xoắn cao ở tốc độ thấp. Chi phí bảo dưỡng thấp.. -. Định vị chính xác. Không phải điều chỉnh các thông số điều khiển.. -. Động cơ làm việc không đều. Tiêu thụ dòng điện không phụ thuộc vào tải. Kích cỡ hạn chế.. -. Làm việc ồn. Mô men giảm theo tốc độ. Không có phản hồi nên có thể xảy ra sai số.. • Động cơ Servo: - Sự khác nhau cơ bản của động cơ Servo và động cơ bước là ở chỗ động cơ Servo có mạch diều khiển kín. Trong động cơ Servo có mạch phản hồi để nhận biết các thông tin về vị trí, tốc độ mong muốn. - ưu nhược điểm của động cơ Servo: (So với động cơ bước) Lý Ngọc Quyết. 47.

<span class='text_page_counter'>(48)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. -. Mô men trên trục đều hơn.. -. Tốc độ cao hơn. Mạch điều khiển tốc độ chính xác và đều hơn.. -. Có nhiều kích cỡ hơn. Làm việc êm hơn. Độ chính xác cao hơn.. -. Đắt tiền hơn. Không làm việc ở chế độ mạch điều khiển hở. Yêu cầu phải có hệ thống phản hồi. Phải điều chỉnh các thông số vòng điều khiển.. -. Bảo dưỡng tốn kém.. • Hệ thống đo đường dịch chuyển - Trên máy CNC vị trí của dao luôn được đo liên tục. Dựa vào sự thay đổi về thời gian theo đường chạy dao vị trí trí hiện thời cũng như tốc độ gia công được tính toán và so sánh với đường chạy dao lập trình.- Gần như mỗi mili giây bộ điều khiển lại cung cấp thông tin vị trí mới cần phải đạt được cho vòng lặp phản hồi vị trí. Do tốc độ cao nên bộ điều khiển nhận được giá trị mới trước khi giá trị cũ tới (phản hồi). Hiện tượng này gọi là sai số trễ của vòng phản hồi vị trí khi tốc độ gia công quá cao. Để xác định vị trí hiện thời của dao cần phải có một hệ thống đo đường dịch chuyển đối với mỗi trục điều khiển của máy CNC. Tuỳ theo vào các trường hợp cụ thể ngời ta có thể sử dụng phương pháp đo trực tiếp hay gián tiếp. 2.14. Các chế độ vận hành máy công cụ CNC • Bảng điều khiển Thông thường nó được lắp tách với thiết bị và ở vị trí thuận lợi nhất cho người vận hành Bảng điều khiển bao gồm: Hiển thị thông tin - Đèn hiển thị số - Hệ thống nút bấm - Các phím điều khiển Các phím đều dùng các ký hiệu biểu trưng và bằng tiếng Anh • Chỉ thị trên màn hình Có các chỉ thị: -Vị trí hiện tại của các trục -Số chương trình hiện tại -Nội dung của các bộ nhớ:Bộ nhớ chương trình,bộ nhớ dao,các dữ liệu hiệu chỉnhvà csc chương trình PC Lý Ngọc Quyết. 48.

<span class='text_page_counter'>(49)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. -Các dữ liệu cấp bằng tay -Thông báo nhiều lỗi sai lệch, các màn hình đồ hoạ được lắp ngày càng nhiều • Nạp dữ liệu vào hệ điều khiển -khai thác dữ liệu ra Cho phép nạp và lấy các dữliệu đầu ra sau dây : - Chương trình ứng dụng: chương trình tổng quát , chương trình con - Các dữ liệu ứng dụng: sử lí dao, chỉnh lí dao, dịch chuyển điểm O - Các dữ liệu hiện chỉnh máy: dữ liệu làm cho tương thích giữa hệ d/k của nó, dữ liệu bù sai lệch - Các chương trình ứng dụng PC • Các dạng truy nhập dữ liệu: +Cấp dữ liệu băng tay +Truy nhập bằng dụng cụ đọc +Truy nhập thông tin qua "teach in" +Truy nhập thông qua vận hành "play back” +Cấp dữ liệu quá trình điều khiển thích ứng PC • Các dữ liệu đàu ra gồm: +Các dữ liệu cho máy đục lỗ trên băng giấy +Cho các máy ghi +Cho cacs máy conset dùng băng từ +Cho các máy tính điều khiển gia công • Các dữ liệu hiệu chỉnh máy (machina setup data)_MSD Nhờ các dữ liệu hiệu chỉnh máy mà các nhà chế tạo máy có thể làm cho hệ điều khiển tương thích với máy Khả năng tương thích này cho phép 1 hệ điều khiển vạn năng trang bị với các kiểu và kích cỡ khác nhau các dữ liệu hiệ chỉnh xác định các thông số như : Tốc độ chạy không tối đa, vị tri gốc chuẩn so với điểm O tốc độ chạy tới điiểm tiếp cận điểm chuẩn, số vòng quay cao nhất của trục chính và các trạng thái đóng mạch, các dữ liệu hiệu chỉnh máy đảm bảo không bị thay đổi hay bị xoá bất ngờ là bởi soạn thảo dữ liệu được thực hiện với 1 hệ thống tiếp điểm nằm bên trong vỏ của thiết bị điều khiển • Các phần bù sai lệch Trên máy công cụ thường xuất hiện các sai lệch hệ thống có thể ảnh hưởng đến độ chính xác gia công 1 phần do dung sai chế tạo và 1 phần do ảnh hưởng của lực, nhiệt độ gia công Thiết bị điều khiển CNC có thể làm cân bằng hay bù các sai lệch sau: -Sai lệch bước vitme -Sai lệch khe hở đảo chiều vít me Lý Ngọc Quyết. 49.

<span class='text_page_counter'>(50)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. -Sai lệch giãn chiều dài -Sai lệch độ võng • Các dạng vận hành của hệ điều khiển CNC - Vận hành bằng tay Nhờ các phím bấm đổi chiều hoặc các tay quay điện tử, các chuyển động công tác có thể điều khiển bằng tay theo hướng các trục Ta có các khả năng sau: Dạng vận hành JOGGING: Chuyển động công tác được thực hiện và kéo dài cho đến khi nhấn một phím bấm đảo chiều Dạng vận hành gia số(incremeltalfeed) chuyển động công tác được hạn chế theo bước dịch động điều chỉnh có các phạm vi 0 ,001mm-0.01mm-0.1mm-1mm-10mm) Vận hành bằng tay quay điện tử: Với bộ tay quay này một bộ phát xung được kích hoạt, cấp xung dịch chuyển vào vòng mạch điều chỉnh vị trí. Mỗi xung tương ứng với dịch động một khoảng là 1àm, 10àm 100àm - Vận hành điều chỉnh bằng chương trình Một chương trình được nhớ có thể được gọi ra nhờ các dữ liệu nhận biết nó(tên chi tiết)sau đó các chương trình được xử lý ở 2 dạng vận hành khác nhau Vận hành từng câu lệnh (cyclestar): Mỗi câu lệnh được gọi và thực hiện Vận hành bằng tự động Toàn bộ các câu lệnh của chương trình xuất hiện và thực hiện - Các chế độ dừng chương trình Dừng khẩn cấp EMEGENCYSTOP Tín hiệu này làm dừng ngay chuyển động chạy dao và các số liệu trên trục bị mất • Xử lý các thông tin công nghệ- Điều khiển bằng chương trình đã nhớ Trong chương trình CNC các lẹnh công nghệ như số vòng quay trục chính, chiều quay...sẽ được hệ điều khiển chuyển giao cho các cụm điều khiển tương thích.Tại đó chúng ghép với thông báo của các mối liên hệ ngược đến từ các máy công cụ và biến đổi thành lệnh điều khiển cho các cụm máy khác Trong hệ điều khiển CNC điều khiển bằng chương trình đã thiết lập và ghi nhớ PC (=Programmablecoltrol) Cụm điều khiển PC này thường được nối ghép với cụm CNC theo nguyên tắc mô đun Nhờ sự ghép nối giữa PC với CNC các tiêu hao điện tử được hạn chế đáng kể Cụm PC có thể chế tạo mở rộng hơn các vùng thông tin để làm nhiệm vụ sử lý như: - Điều khiển hoá các Palate đã mô đun hoá: Điều chỉnh dòng lưu thông chi tiết và dao theo một chương trình yêu cầu Lý Ngọc Quyết. 50.

<span class='text_page_counter'>(51)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. - Quản lý dao: Chuẩn bị sẵn sàng cho giám sát tuổi thọ - Dự báo từ xa cho hệ điều khiển thông qua mạng Telephon - Trao đổi dữ liệu với các hệ thống điều hành gia công lớp trên và các máy CNC khác - Biến đổi ngôn ngữ các chỉ thị trên màn hình 2.15. Bảng điều khiển của máy công cụ CNC (TNC). 1. Để nhập văn bản, tên tệp và sử dụng khi lập trình theo ngôn ngữ ISO. 2. Quản lý các tệp a. Máy tính cá nhân b. Chức năng MOD c. Chức năng HELP 3. Chế độ lập trình 4. Chế độ hoạt động của máy 5. Mô tả hội thoại lập trình 6. Các phím mũi tên và phím GOTO thực hiện lệnh nhảy. 7. Phím nhập và chọn các trục. . Lý Ngọc Quyết. 51.

<span class='text_page_counter'>(52)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Bàn điều khiển – Màn hình hiển thị (EMCO). Lý Ngọc Quyết. 52.

<span class='text_page_counter'>(53)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 2. Bàn phím chữ và số. Phím Shift: - 1 lần Shift: Phím được nhấn ngay sau đó sẽ thực hiện chức năng thứ hai. Tất cả các phím sau đó sẽ thực hiện chức năng thứ nhất. - 2 lần Shift: Tất cả các phím sau đó sẽ thực hiện chức năng thứ hai (Khoá shift). - 3 lần Shift: Phím được nhấn ngay sau đó sẽ thực hiện chức năng thứ nhất. Tất cả các phím sau đó sẽ thực hiện chức năng thứ hai. - 4 lần Shift: Loại bỏ tác dụng của chức năng nhấn 2 hoặc 3 lần shift. . Chức năng các phím.. Lý Ngọc Quyết. 53.

<span class='text_page_counter'>(54)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. Lý Ngọc Quyết. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 54.

<span class='text_page_counter'>(55)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 4. Các vùng trên màn hình.. 1. Hiển thị vùng làm việc được kích hoạt. 2. Hiển thị kênh được kích hoạt 3. Hiển thị chế độ làm việc. 4. Hiển thị đường dẫn và tên của chương trình 5. Hiển thị trạng thái kênh.. 9. Dòng cảnh báo và thông báo 10. Các cửa sổ làm việc hiển thị NC. 11. Cửa sổ được chọn 12. Phím mềm trên cột đứng (Shift + F1…F8). 6. Hiển thị thông báo của kênh 7. Hiển thị trạng thái chương trình. được 13. Khi có phím này thì phím kích hoạt. 14. Dòng hội thoại vận hành 15. Khi ký hiệu này xuất hiện thì phím. 8. Hiển thị trạng thái kênh. được kích hoạt 16. Các phím mềm hàng ngang (F1…F8). 17. Ký hiệu này xuất hiện phím kích hoạt .. Lý Ngọc Quyết. 55. được.

<span class='text_page_counter'>(56)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Chương 3: CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN SỐ 3.1.. Khái niệm về Điều khiển số Theo hiệp hội công nghiệp điện tử định nghĩa: “Là một hệ thống trong đó các hoạt động được điều khiển bởi dữ liệu số được đưa trực tiếp vào từ một điểm nào đó. Hệ thống đó phải tự động biên dịch tối thiểu một phần nào đó của dữ liệu này”. Dữ liệu cần thiết để gia công chế tạo ra một chi tiết gọi là chương trình chi tiết. (Part program). Theo GS.TS. Trần Văn Địch: Điều khiển số là hệ thống điều khiển mà mỗi hành trình được điều khiển theo số. Mỗi một thông tin đơn vị ứng với một dịch chuyển gián đoạn của cơ cấu chấp hành. Đại lợng này có tên gọi là “khả năng giải quyết” của hệ thống hay là “giá trị xung”. Cơ cấu chấp hành có thể dịch chuyển với một đại lượng bất kỳ nào ứng với các giá trị xung. Khi biết giá trị xung q và đại lượng dịch chuyển L của cơ cấu chấp hành, ta có thể xác định được 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 và được gọi là “chương trình xác định đại lượng thông tin kích thước”. Các thông tin cần thiết đợc ghi trên các băng đục lỗ hoặc các băng từ. Số lượng thông tin được ghi trong một hệ thống mã hoá nhất định.. 3.1.1. Điều khiển số Điều khiển số là hệ thống điều khiển mà mỗi hành trình được điều khiển theo số. Mỗi một thông tin đơn vị ứng với một dịch chuyển gián đoạn của cơ cấu chấp hành. Đại lượng này có tên gọi là “khả năng giải quyết” của hệ thống hay là “giá trị xung”. Cơ cấu chấp hành có thể dịch chuyển với một đại lượng bất kỳ nào ứng với các giá trị xung. Khi biết giá trị xung q và đại lượng dịch chuyển L của cơ cấu chấp hành ta xác định được số lượng xung N cần thiết tác động để cơ cấu chấp hành dịch chuyển một khoảng là L. L = q.N Số lượng xung N được ghi trên kênh thông tin và được gọi là “chương trình xác định đại lượng thông tin kích thước”. Các thông tin được ghi trong các thiết bị ghi nhớ và được ghi trong một hệ thống mã hoá nhất định. 3.1.2. Điều khiển không theo số Lý Ngọc Quyết. 56.

<span class='text_page_counter'>(57)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Điều khiển không theo số còn gọi là điều khiển liên tục. Nó bao gồm: 1. Hệ thống điều khiển theo cam. Theo hệ thống này thì quãng đường l được xác định Trong đó:. L = S0K S0 = Khoảng nâng của cam K = tỷ số truyền trung gian.. 2. Hệ thống điều khiển theo quãng đường. Theo hệ thống này, đại lượng hành trình của cơ cấu chấp hành được giới hạn bởi hai bộ chuyển hành trình KBH và KBK. -. Trong đó: KBB giới hạn di chuyển của cơ cấu chấp hành về bên trái hay phía trước. - KBH giới hạn di chuyển của cơ cấu chấp hành về bên phải hay phía sau 3. Hệ thống điều khiển theo thời gian. Theo hệ thống này, đại lượng hành trình của cơ cấu chấp hành được điều khiển bằng bộ điều khiển. Bộ điều khiển ở đây là một cái trống quay mà trên đó có một số đường rãnh nhất định. Trên những rãnh này người ta lắp các cữ hành trình điều khiển mỗi chu kỳ gia công theo các lệnh dịch chuyển. Chiều dài hành trình được xác định theo công thức: L = (α.V.T)/360 Trong đó:. T = Thời gian quay một vòng của BĐK tính bằng phút V = Tốc độ trung bình của cơ cấu chấp hành α = Góc gá cam (độ). 4. Hệ thống điều khiển theo chu kỳ. Đây là sự tổng hợp của hai hệ thống điều khiển theo quãng đường và thời gian. Các đại lượng hành trình được xác định bằng các cữ và các rơle.. Lý Ngọc Quyết. 57.

<span class='text_page_counter'>(58)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Hình 1.1 - Hệ thống điều khiển không số a – Hệ thống điều khiển theo cam; b – Hệ thống điều khiển theo quãng đường; c – Hệ thống điều khiển theo thời gian; d – Hệ thống điều khiển theo chu kỳ. 3.2. Các hệ điều khiển số 3.2.1. Hệ điều khiển NC Đây là hệ điều khiển đơn giản với số lượng hạn chế các kênh thông tin. Trong hệ điều khiển NC các thông số hình học của chi tiết gia công và các lệnh điều khiển được cho dưới dạng dãy các con số. Hệ điều khiển NC làm việc theo nguyên tắc sau: Sau khi mở máy câu lệnh thứ nhất và thứ hai được đọc. Chỉ sau khi quá trình đọc kết thúc, máy mới bắt đầu thực hiện lệnh thứ nhất. trong thời gian này thông tin của lện thứ hai nằm trong bộ nhớ của hệ điều khiển. Sau khi hoàn thành lệnh thứ nhất máy mới thực hiện lệnh thứ hai lấy từ bộ nhớ ra. Trong khi thực hiện lệnh thứ hai hệ điều khiển đọc lệnh thứ ba và đưa vào bộ nhớ mà lệnh thứ hai vừa giải phóng. Hệ điều khiển NC không có chức năng ghi nhớ chương trình hoặc thay đổi chương trình, việc này được thực hiện ở máy đột lỗ hoặc trên các máy in chương trình trên băng từ. Nhược điểm của hệ điều khiển NC là: -. Khi gia công chi tiết tiếp theo trong loạt hệ điều khiển lại phải đọc tất cả các lệnh từ đầu do vậy không thể tránh khỏi các sai sót của bộ tính toán trong hệ điều khiển. Do đó chi tiết gia công có thể bị phế phẩm.. Lý Ngọc Quyết. 58.

<span class='text_page_counter'>(59)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. -. Do cần rất nhiều lệnh chứa trong băng đục lỗ hoặc băng từ nên khả năng chương. -. trình bị dừng lại thường xuyên có thể xảy ra. Do chế độ làm việc nhiều như vậy băng đục lỗ hoặc băng từ sẽ nhanh bị bẩn hoặc. bị mòn gây ra lỗi chương trình. 3.2.2. Hệ điều khiển CNC Đặc điểm nổi bật của hệ điều khiển CNC là sự tham gia của máy vi tính Các nhà chế tạo máy CNC cài đặt vào máy tính một chương trình điều khiển cho từng loại máy. Hệ điều khiển CNC cho phép thay đổi và hiệu chỉnh các chương trình gia công chi tiết và cả chương trình hoạt động của bản thân nó. Trong hệ điều khiển CNC các chương trình gia công có thể được ghi nhớ lại. Chương trình có thể nạp vào bộ nhớ toàn bộ một lúc hoặc từng lệnh bằng tay từ bàn điều khiển. Các lệnh điều khiển không chỉ viết cho từng chuyển động riêng lẻ mà còn cho nhiều chuyển động cùng một lúc. Điều này cho phép giảm số câu lệnh của chương trìnhvà như vậy có thể nâng cao độ tin cậy làm việc của máy. Hệ điều khiển CNC có kích thước nhỏ gọn hơn hệ điều khiển NC nhưng lại có những đặc điểm mới mà các hệ điều khiển trước đó không có như có khả năng hiệu chỉnh những sai số cố định của máy hoặc những nguyên nhân gây sai số gia công. 3.2.3. Hệ điều khiển DNC (Direct Numerical Control). Đặc điểm của hệ điều khiển này là nhiều máy công cụ CNC được nối với một máy tính trung tâm qua đường dẫn dữ liệu. Mỗi máy công cụ có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của nó có nhiệm vụ chọn lọc và phân phối các thông tin hay nói cách khác thì bộ tính toán là cầu nối giữa máy công cụ và máy tính trung tâm. - Máy tính trung tâm có thể nhận thông tin từ các bộ điều khiển CNC để hiệu chỉnh chương trình hoặc để đọc các dữ liệu từ máy công cụ CNc cung cấp. -. Trong một số trường hợp máy tính trung tâm đóng vai trò chủ đạo trong việc lựa chọn những chi tiết gia công theo thứ tự ưu tiên để phân chia đia các máy khác nhau.. -. Hệ DNC có ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin của chương trình gia công chi tiết trên tất cả các máy công cụ. Có khả năng truyền dữ liệu nhanh và có khả năng ghép nối vào hệ thống sản xuất. -. linh hoạt FMS.. CNC Máy tính Trung tâm. Máy công cụ CNC. CNC CNC. Lý Ngọc Quyết. 59.

<span class='text_page_counter'>(60)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Hình 1.3 – Nguyên lý hoạt động của hệ điều khiển DNC 3.2.4. Điều khiển thích nghi. Sử dụng hệ điều khiển thích nghi là một trong những phương pháp hoàn thiện máy công cụ CNC. Các máy CNC thông thường chu kỳ gia công là cố định đã được xác định ở phần tử mang chương trình, như vậy mỗi lần gia công chi tiết khác chu kỳ gia công lại được lặp lại như cũ không có sự thay đổi nào. Chương trình điều khiển như vậy không có được sự hiệu chỉnh khi các yếu tố công nghệ thay đổi dẫn đến những sai số gia công vượt ra khỏi phạm vi cho phép ví dụ như: Lượng dư thay đổi làm thay đổi biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ, dao cùn làm tăng lực cắt, công suất cắt…; Với những trường hợp như vậy ta phải tiến hành điều chỉnh tham số công nghệ như giảm bước tiến, thêm số lát cắt… nghĩa là đã giảm năng suất gia công. Hệ thống điều khiển thích nghi là hệ thống đã tính đến những tác động bên ngoài của hệ thống công nghệ để hiệu chỉnh chu kỳ gia công nhằm loại bỏ ảnh hưởng của các yếu tố đó tới độ chính xác gia công. Trong hệ thống điều khiển thích nghi có thể ổn định được công suất cắt, mô men cắt hay nhiệt cắt… tuy nhiên hệ thống điều khiển thích nghi hay được dùng để ổn định kích thước gia công. ở đây cơ cấu kiểm tra tích cực luôn luôn xác định được kích thước gia công và tác động đến cơ cấu điều khiển để ổn định kích thước gia công. Dao 2 gia công chi tiết 1, các yếu tố công nghệ không ổn định có thể gây ra sự thay đổi lực cắt Py, sự thay đổi này được Datric 3 ghi lại, tín hiệu của Datric được đi qua bộ biến đổi 4 tác động đến cơ cấu chạy dao 5-7 và làm ổn định lực cắt Py. Nếu lực cắt tăng thì bước tiến sẽ giảm và ngược lại nếu lực cắt giảm thì tăng bước tiến như vậy sẽ ổn định được lực cắt có nghĩa là giảm được dao động của kích thước gia công. Hình 1.4- Sơ đồ điều khiển thích nghi 1. Chi tiết; 2 . Dartric; 4. Bộ biến đổi; 5,6,7. Cơ cấu chạy dao 3.3. Các dạng Điều khiển số. Lý Ngọc Quyết. 60.

<span class='text_page_counter'>(61)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. a. Điều khiển điểm - điểm Điều khiển điểm - điểm hay còn gọi là điều khiển theo vị trí được dùng để gia công các lỗ bằng các phương pháp khoan, khoét, doa hoặc tarô ren. trong trường hợp này thông thường chi tiết được gá trên bàn máy, dụng cụ cắt thực hiện chuyển động chạy dao nhanh đến các vị trí đã được lập trình và tiến hành gia công. Vị trí của các lỗ có thể được điều khiển đồng thời theo cả hai trục hoặc cũng có. Hình 2.5 Điều khiển điểm - điểm. thể điều khiển kế tiếp nhau. Trong trường hợp điều khiển đồng thời cả 2 trục thì quỹ đạo chuyển động của dụng cụ tạo thành một góc α so với một trục nào đó. Trong trường hợp điều khiển kế tiếp nhau thì trước hết doa chuyển động song song với một trục trước sau đó mới chạy nốt theo trục còn lại để đến đích. Như vậy 2 chuyển động này hoàn toàn độc lập nhau.. Hình 2.6- Các dạng chạy dao trong điều khiển Điểm - Điểm a. Điều khiển đồng thời; b. điều khiển kế tiếp. b. Điều khiển đường thẳng Điều khiển đường thẳng là dạng điều khiển mà khi gia công dụng cụ cắt chỉ chuyển động song song hoặc vuông góc với một trục nào đó. Trên máy tiện thường là song song hoặc vuông góc với trục Z. Trên máy phay thường là trục Y hoặc trục X. Trong quá trình chuyển động theo các trục chúng thực hiện độc lập không bị ràng buộc với các trục khác. Dạng điều khiển này thường dùng cho các máy phay và tiện đơn giản.. Hình 2.7 Điều khiển đường thẳng. Lý Ngọc Quyết. 61.

<span class='text_page_counter'>(62)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. c. Điều khiển biên dạng Điều khiển theo biên dạng cho phép thực hiện chạy dao trên nhiều trục cùng một lúc. Tuỳ theo số trục được điều khiển đồng thời khi gia công mà người ta phân biệt: - Điều khiển contour 2D Với điều khiển 2D hai trục có thể điều khiển đồng thời. Do vậy các dịch chuyển của dụng cụ có thể thực hiện theo đường thẳng và dạng tròn trên cùng một mặt phẳng. Ví dụ một máy phay CNC có 3 trục, điều khiển 2D có nghĩa là,. Hình 2.8 - Điều khiển theo contour a. trên máy tiện b. trên. các biên dạng có thể được phay với hai trục, còn trục thứ ba phải được tiến dao đặc biệt độc lập với hai trục kia. - Điều khiển contour 2,5D - Điều khiển contour 3D - Điều khiển contour 4D,5D - Ví dụ điều khiển 4D, 5D - Nội suy Parabol Một đường cong trong không P4 gian được tạo bởi 3 điểm. Điểm P2 là trung điểm giữa P4 và P5; P5 là trung điểm giữa P1 và P3. Điểm P1 được biết từ khối dữ liệu trước. Điểm P2 và P3 được đưa vào cùng với hai khối dữ liệu tiếp theo. Việc chuyển tiếp giữa hai parabol liên L1 tục sẽ phối hợp tốt khi biết rõ tiếp tuyến của chúng tại P3. Nội suy Parabol chỉ được thực hiện để gia công trên máy có khả năng nội suy đồng thời từ 4 trục trở lên. P1 Ngoài ra có thể sử dụng dạng nội suy ghép nối. Việc ghép nối các đường cong theo định nghĩa toán học có thể được lắp ghép với nhau để nội suy những đường cong phức tạp.. Lý Ngọc Quyết. 62. P2. L2. P3. P5.

<span class='text_page_counter'>(63)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Chương 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ, CHỦNG LOẠI VÀ ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC 4.1. Đặc điểm của quy trình công nghệ gia công trên máy CNC Quy trình công nghệ gia công trên máy CNC khác với quy trình công nghệ truyền thống ở mức cụ thể hoá rất cao và ở đặc điểm của việc cung cấp thông tin. Về mặt cấu trúc công nghệ thì quy trình công nghệ cũng được chia ra thành các bước, các nguyên công. Nhưng các bước ở đây phải chia ra các lớp cắt và mỗi lớp cắt được thực hiện sau mỗi quỹ đạo dịch chuyển của dụng cụ cắt. Thành phần đơn giản nhất của quy trình công nghệ này là các dịch chuyển đơn giản và các điều khiển công nghệ do bộ điều khiển của máy cung cấp, các dịch chuyển đơn giản đó là các cung tròn, đoạn thẳng. Các lệnh điều khiển công nghệ được thực hiện bởi các cơ cấu chấp hành của máy để đảm bảo các điều kiện cần thiết cho các dịch chuyển đơn giản. Như vậy các dịch chuyển đơn giản và các lệnh điều khiển công nghệ tạo thành chương trình điều khiển. 4.2. Các giai đoạn thiết kế QTCN gia công trên máy CNC 4.2.1. Lập tiến trình công nghệ Giai đoạn này thì tài liệu ban đầu là bản vẽ thiết kế chi tiết và bản vẽ phôi. Những nhiệm vụ của giai đoạn này là: - Xác định khả năng gia công chi tiết trên máy CNC theo kết cấu công nghệ và -. -. điều kiện sản xuất. Nghiên cứu phôi, tiến trình công nghệ, làm quen với các dụng cụ cắt, đồ gá và cấu trúc các nguyên công. Nghiên cứu tính công nghệ của chi tiết và tiêu chuẩn hoá các thông số như chuẩn kích thước, bán kính. Nếu cần thì có thể hiệu chỉnh lại bản vẽ phôi, bản vẽ chi tiết. Xác định trạng thái công nghệ của chi tiết như yêu cầu đối với các mặt chuẩn, lượng dư và các kích thước chính. Lập tiến trình gia công chi tiết. (phân các bề mặt theo loại để chọn máy gia công.. - Xác định phương pháp gá đặt và chọn đồ gá cần thiết. - Xác định dụng cụ cắt và chọn dụng cụ cắt theo đúng từng loại theo yêu cầu. 4.2.2. Thiết kế nguyên công Những nhiệm vụ của giai đoạn này là: - Xác định nội dung nguyên công, chia nguyên công ra các bước và các vị trí, cụ thể hoá phương pháp kẹp chặt chi tiết.. Lý Ngọc Quyết. 63.

<span class='text_page_counter'>(64)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. -. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Chia ra các lớp cắt, chọn dụng cụ cắt, chuẩn bị phương pháp điều chỉnh máy và. điều chỉnh dao. 4.2.3. Lập trình gia công Những nhiệm vụ của giai đoạn này là: - Tính toán các quỹ đạo chuyển động của dao sau khi xác định toạ độ của các điểm. -. Lập trình và ghi vào bộ nhớ của bộ điều khiển máy. Kiểm tra chương trình, sửa lỗi chương trình, chạy thử (dryrun), mô phỏng đồ hoạ và gia công thử.. 4.3. Chọn chủng loại chi tiết gia công trên máy CNC Khi nghiên cứu về chủng loại chi tiết người ta muốn đề cập tới tính không đổi của chúng. Các chi tiết máy có thể chia ra làm các loại sau: - Chi tiết tròn xoay -. -. Chi tiết hình lăng trụ Chi tiết phẳng Chi tiết định hình phức tạp Các chi tiết trên chiếm khoảng 92% tổng số các chi tiết trong sản xuất. Mỗi chi tiết được đặc trưng bởi hai yếu tố. Nhóm yếu tố kỹ thuật như vật liệu và các kích thước hình học Nhóm yếu tố về kinh tế – tổ chức như sản lượng hàng năm, số lượng chi tiết. trong loạt, giá thành chế tạo. Các chi tiết gia công trên máy CNC có hiệu quả kinh tế được xác định trên cơ sở nghiên cứu những yêu cầu kỹ thuật và những giới hạn phụ thuộc vào điều kiện sản xuất cụ thể của chi tiết. Tiêu chuẩn để đánh giá sự lựa chọn chủng loại chi tiết gia công trên máy CNC được dùng nhiều nhất là chỉ tiêu kinh tế, các chi phí chế tạo chi tiết. Thực tiễn cho thấy rằng, những chi tiết gia công trên máy CNC sẽ mang lại hiệu quả cao nhất là những chi tiết phức tạp có nhiều bề mặt cong, nhiều đường thẳng và nhiều mặt phẳng không song song với các trục của máy. Như vậy cần nhớ rằng trên máy CNC nên gia công những loại chi tiết có nguồn gốc và yếu tố kinh tế cho trong bảng sau. N0 1. Nguồn gốc Không phải lấy dấu, giảm công việc sửa nguội, khả năng đứng nhiều máy. Lý Ngọc Quyết. Yếu tố kinh tế. Chỉ tiêu. Tăng năng suất và Giảm thời gian từng chiếc giảm giá thành sản phẩm 64.

<span class='text_page_counter'>(65)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Giảm chiều dài quỹ đạo. Tăng năng suất và. chuyển động của dao, tối Giảm thời gian máy ưu hoá chế độ cắt, tập trung nguyên công.. giảm giá thành sản phẩm. 3. Giảm thời gian kiểm tra. Giảm thời gian phụ. Tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm. 4. Nâng cao đọ chính xác và độ bóng bề mặt trên những mặt cong của chi tiết. Giảm khối lượng lắp ráp. Tăng năng suất, giảm giá thành và nâng cao chất lượng sản phẩm. 2. 5. Giảm số lượng máy sử dụng. Giảm chi phí chờ sửa chữa và sử dụng máy, giảm diện tích sử dụng,. giảm giá thành sản phẩm. giảm chi phí điện nước 6. Giảm bậc thợ công nhân. Giảm chi phí tiền lương trên một đơn vị sản phẩm. Giảm giá thành sản phẩm. 4.4. Yêu cầu đối với tính công nghệ của chi tiết Các chi tiết gia công trên máy CNC phải đảm bảo được các yêu cầu về tính công nghệ như: Tiêu chuẩn hoá được các kích thước mặt trong, mặt ngoài cũng như các kích thước khác của chi tiết. Đồng thời hình dáng của chi tiết phải đảm bảo cho việc ăn dao và thoát dao dễ dàng, ngoài ra chi tiết còn phải đảm bảo cho việc định vị an toàn và thuận lợi. Những yêu cầu trên đây nhằm mục đích giảm chủng loại dụng cụ cắt, tăng khả năng sử dụng các dụng cụ có năng suất cao và tạo khả năng có thể thay thế các dụng cụ chuyên dùng bằng các dụng cụ tiêu chuẩn, giảm số lần gá đặt chi tiết, giảm số lượng và giảm giá thành đồ gá, tăng độ chính xác gá đặt, nâng cao độ chính xác gia công và năng suất lao động, giảm mức độ cong vênh của chi tiết gia công giảm chi phí cho tính toán lập trình gia công. Các chi tiết gia công trên máy phay CNC phải đảm bảo được vị trí chính xác so với các trục toạ độ của máy. Vì vậy khi phân tích tính công nghệ của chi tiết phải chú ý đến bề mặt chuẩn của nó. Nếu trên chi tiết không có các bề mặt lỗ để làm chuẩn thì ta phải tạo ra các lỗ phụ để làm chuẩn và khoảng cách giữa hai lỗ phụ phải xa nhất nếu có thể được. Đường kính của các lỗ chuẩn phụ thuộc vào khoảng cách giữa các lỗ và được xác định như sau: Kích thước chi tiết (mm): Đường kính lỗ (mm): Lý Ngọc Quyết. <100. <200. <1000. <2000. >2000. 4. 6. 10. 16. 20. 65.

<span class='text_page_counter'>(66)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Trong trường hợp không thể gia công lỗ phụ trên chi tiết ta có thể phải tạo thêm các kết cấu phụ để tạo các lỗ chuẩn trên đó trong quá trình gia công sau khi kết thúc quá trình gia công ta cắt bỏ phần kết cấu phụ. Khi phân tích độ nhám bề mặt khi bề mặt đưpợc gia công bằng dao phay ngón còn để lại dấu vết phay có chiều cao nhỏ hơn 0,05mm. Thực tế cho thấy bề mặt phay có tính chất sử dụng tốt hơn bề mặt mài vì bề mặt sau khi phay để tạo ra các hố tập trung ứng suất ít nguy hiểm hơn sau khi mài. Vì vậy khi lập quy trình công nghệ trên máy phay không cần có thêm nguyên công mài sau khi phay. Đối với các bản vẽ chi tiết gia công trên máy CNC ngoài những yêu cầu chung còn phải tuân thủ theo các nguyên tắc sau đây để thuận lợi cho việc lập trình. - Tất cả các kích thước đều phải thể hiện trong hệ toạ độ đề các và phải xuất phát -. từ các mặt chuẩn thiết kế. Nên ghi các kích thước xuất phát từ đường tâm của chi tiết tới tâm của các vòng tròn nếu như không ảnh hưởng tới khối lượng tính toán.. -. Cố gắng ghi kích thước của chi tiết theo một hình chiếu (trên một trục), còn chuỗi kích thước nên có dung sai cân bằng (±) để tạo điều kiện thuận lợi cho lập. -. trình. Tất cả các hình biểu diễn phải được thể hiện cùng một tỷ lệ (kể cả phần cắt trích).. -. Trên bản vẽ chi tiết nên ghi rõ dòng chữ gia công chi tiết trên máy CNC.. Lý Ngọc Quyết. 66.

<span class='text_page_counter'>(67)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Chương 5: PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN NGUYÊN CÔNG TRÊN MÁY CNC 5.1. Phân loại nguyên công trên máy công cụ CNC Các nguyên công cắt gọt trên máy CNC có thể được phân ra 4 dạng sau đây: - Dạng A: Gia công các loạt chi tiết nhỏ không lặp lại Loạt nhỏ chi tiết là loạt có tổng thời gian cắt và thời gian ăn dao, thoát dao của tất cả dụng cụ ti nhân với hệ số thời gian cắt λ nhỏ hơn tổng tuổi bền kinh tế của tất cả các dụng cụ Ti . Định nghĩa trên được mô tả bằng công thức sau đây:. ∑ t .λ.q ≤ ∑ T .q i. i. Trong đó: λ = Hệ số thời gian cắt (phút) ti = Thời gian cắt của dao thứ i q = Số lượng dụng cụ cắt Ti = Tuổi bền của dụng cụ cắt thứ i - Dạng B: Gia công các loạt chi tiết nhỏ có lặp lại Định nghĩa và cách thức tính toán tương tự như trên. Nhưng trong năm sản xuất có tính đến sự lặp lại của loạt sản phẩm. số lần lặp lại - Dạng C: Gia công các loạt vừa và lớn chi tiết không lặp lại Loạt vừa là loạt có tổng thời gian gia công. ∑ t .λ.q ≥ ∑ T .q i. i. Loạt lớn là loạt có tổng thời gian gia công. ∑ t .λ.q f ∑ T .(q + q ) i. i. 0. Trong công thức trên q0 là số lượng dụng cụ lắp thêm. - Dạng D: Gia công các loạt vừa và lớn chi tiết có lặp lại Việc phân chia ra các dạng loạt chi tiết trên đây cho phép xác định thứ tự và nội dung công việc của các nguyên công. Thực tế cho thấy khi gia công loạt lớn có lặp lại trên máy CNC thì hiệu quả kinh tế mang lại cao hơn so với trường hợp gia công loạt nhỏ không lặp lại. 3.2. Gia công lỗ trên máy CNC Khối lượng gia công lỗ chiếm một tỷ trọng tương đối lớn, khoảng trên 40% khối lượng gia công chi tiết vì thế chọn phương pháp gia công lỗ hợp lý sẽ có ý nghĩa quan trọng trong sản xuất. a. Phân loại lỗ. Lý Ngọc Quyết. 67.

<span class='text_page_counter'>(68)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Ta có thể chia lỗ làm hai loại chính: Lỗ thông suốt và lỗ tịt (kín). Các loại lỗ trên còn có thể phân ra theo hình dạng của lỗ như lỗ trụ, lỗ côn, lỗ có ren, lỗ bậc, lỗ định hình... b. Các bước điển hình gia công lỗ - Khoan định tâm: Thường sử dụng các mũi khoan chuyên dùng; Bước gia công này thường được sử dụng trên máy phay hoặc trên máy tiện. -. Gia công thô lỗ: Có thể gia công trong một hoặc nhiều bước bằng mũi khoan, khoét, dao ba hay bằng dao phay. Gia công mặt đầu lỗ: Dùng dao khoét mặt đầu, dao phay, dao ba.. -. Gia công ren lỗ: Dùng ta rô ren hoặc dao phay ren. Gia công bán tinh lỗ: Dùng dao khoét hoặc dao ba.. - Gia công tinh lỗ: Dùng dao doa các loại. c. Thứ tự gia công lỗ Thứ tự gia công lỗ trên máy CNC được thực hiện theo hai phương pháp sau đây: -. Phương án gia công song song: Theo phương pháp này thì bằng một dao gia công tất cả các lỗ sau đó thay dao khác và quá trình gia công lại được lặp lại.. -. Phương án gia công nối tiếp: Theo phương án này thì bằng tất cả các dao gia công xong lỗ thứ nhất sau đó mới đổi vị trí gia công lỗ thứ hai. Việc chọn phương án gia công nào phụ thuộc rất nhiều vào thời gian dịch chuyển không cắt của dụng cụ. Tuy nhiên cũng có những trường hợp ngoại lệ như khi cần đảm bảo dung sai khoảng cách tâm < 0,2mm thì các bước gia công thô nên thực hiện theo phương án gia công song song còn các bước gia công tinh tiếp theo nên thực hiện theo phương án nối tiếp. Thời gian dịch chuyển không cắt của dụng cụ Tkc được xác định theo công thức sau:. Tkc = tΣ + θ Σ Trong đó: tΣ = Thời gian thay các dao θΣ = Thời gian dịch chuyển khi xác định các vị trí khác nhau của dao. -. Với phương án gia công song song:. Mỗi dao được thay một lần vì vậy thời gian để thay dao được tính theo công thức: tΣ = m.t và thời gian dịch chuyển của các dao θΣ = m.θ (t = thời gian thay một dao; θ = thời gian dịch chuyển của một dao qua tất cả các lỗ; m = số lượng dao). Tổng thời gian dịch chuyển không cắt của dụng cụ theo phương án song song được tính theo công thức sau: Tkcss = m(t + θ) (phút) - Với phương án gia công nối tiếp: Với phương án này mỗi dao phải được thay đổi bằng số lỗ (n), nghĩa là: Lý Ngọc Quyết. 68.

<span class='text_page_counter'>(69)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. tΣ = n.m.t còn thời gian dịch chuyển của các dao qua các lỗ θΣ = θ bởi vì quá trình dịch chuyển chỉ thực hiện một lần. Tổng thời gian dịch chuyển không cắt của dụng cụ theo phương án nối tiếp được tính theo công thức sau: Tkcnt = n.m.t + θ (phút) Để chọn phương án gia công song song hay nối tiếp ta dùng hệ số K T 1+ f θ K = kcss = ở đây: f = Tkcnt. n+. f m. t. Nếu: K > 1

PP gia công nối tiếp có lợi hơn. K < 1

PP gia công song song có lợi hơn. 3.3. Nguyên công tiện Đối với nguyên công tiện thì chi tiết sẽ quay tròn cho nên các tính toán hình học được thực hiện trong mặt phẳng đi qua tâm của chi tiết. Trong hệ tọa độ chi tiết thì trục Z là trục của chi tiết, trục X nằm trong mặt đầu nào đó của chi tiết. Thông thường người ta đặt tại mặt đầu ngoài cùng bên phải của chi tiết; Việc này có ý nghĩa quan trọng trong lập trình gia công nếu sai sót do người lập trình quên dấu của địa chỉ Z. 1. Contour của chi tiết và phôi - Contour chi tiết: Các bề mặt gia công chi tiết trên máy CNC được chia ra: + Các mặt phẳng vuông góc với trục chi tiết + Các mặt trụ có cùng trục với chi tiết + Các mặt côn + Các mặt cầu + Các mặt xoay theo đường cong bất kỳ và mặt ren. Đường sinh của các bề mặt trên là các đoạn thẳng, cung tròn và các đường cong bất kỳ được hình thành theo tọa độ của các điểm. Vì vậy contour của chi tiết được hình thành từ các yếu tố hình học cơ bản như đã kể trên. Theo quan điểm công nghệ thì các yếu tố hình học này tương ứng với nó là các bề mặt được chia ra thành các bề mặt chính và bề mặt phụ. Bề mặt chính là những bề mặt có thể gia công bằng dao tiện có ϕ = 950 và có ϕ1 = 300. Bề mặt phụ là các bề mặt không thể gia công bằng các dụng cụ như trên; ví dụ như các bề mặt rãnh trên lưng trụ hay rãnh trên mặt đầu, các mặt ren.. Lý Ngọc Quyết. 69.

<span class='text_page_counter'>(70)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. - Ví dụ về contour chi tiết. 1. 1 1 2. 2. 2. 1. 2 Contou r chi tiết. 1. 2. 1. 1. Contour chi tiết: 1 = Bề mặt chính; 2 = Bề mặt phụ - Contour của phôi Phôi của chi tiết gia công trên máy CNC có kích thước trung bình trong điều kiện sản xuất nhỏ và vừa thông thường được chọn là phôi thép cán. Khi đường kính phôi < 50 mm thường chọn phôi cho một số chi tiết trên một đoạn phôi dài. Khi đường kính phôi > 50 mm thì chọn mỗi phôi cho một chi tiết. Khi sử dụng phôi đúc, phôi rèn, phôi đã qua gia công thô, thì biên dạng của phôi gần giống với biên dạng của chi tiết và phôi được hình thành từ các đoạn thẳng, cung tròn. Ví dụ về khai báo phôi đã qua gia công cơ một đầu với MTS – Top Turn. ( PART (GEOMETRY X+028.000 Z+0053.766 ( G01 X+031.531 Z+0052.000 ( G01 X+036.000 Z+0052.000 ( G01 X+040.000 Z+0054.000 ( G01 X+040.000 Z+0082.000 ( G01 X+037.307 Z+0084.332 ( G03 X+037.200 Z+0084.532 I+000.346 K+000.200 ( G01 X+037.200 Z+0090.680 ( G03 X+039.840 Z+0092.000 I+001.320 K-000.000. Lý Ngọc Quyết. 70.

<span class='text_page_counter'>(71)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (. G01 G01 G03 G01 G02 G01 G03 G01 G01 G01 G01 G01 G01 G01 G01 G03 G01 M30. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. X+045.000 X+049.953 X+050.752 X+054.000 X+060.000 X+060.000 X+066.000 X+071.000 X+080.000 X+080.000 X+000.000 X+000.000 X+004.000 X+017.314 X+027.200 X+028.000 X+028.000. Z+0092.000 Z+0131.625 Z+0132.000 Z+0132.000 Z+0135.000 Z+0149.000 Z+0152.000 Z+0152.000 Z+0156.500 Z+0234.500 Z+0234.500 Z+0142.000 Z+0142.000 Z+0138.000 Z+0138.000 Z+0137.600 Z+0053.766. I+000.399 K-000.025 I+000.000 K+003.000 I+003.000 K-000.000. I+000.000 K-000.400. 2. Lượng dư gia công Có hai phương pháp xác định lượng dư gia công: Phương pháp thống kê kinh nghiệm và phương pháp tính toán phân tích để xác định cho các bề mặt gia công chính. Một số bề mặt phụ lượng dư được xác định do các nguyên công trước để lại, ví dụ như lượng dư của rãnh thoát dao theo DIN 509 hoặc DIN76. 3. Vùng gia công Mỗi vùng gia công khi tiện tương ứng với một bước công nghệ và phụ thuộc vào contour thô hoặc tinh của chi tiết và khả năng công nghệ của dụng cụ cắt thực hiện bước công nghệ đó (Khả năng công nghệ của dao được xác định bằng góc ϕ và ϕ1). Vùng gia công được chia ra làm 4 loại: Lý Ngọc Quyết. 71.

<span class='text_page_counter'>(72)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. -. Vùng gia công hở. -. Vùng gia công nửa hở Vùng gia công kín. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. - Vùng gia công tổ hợp * Vùng gia công hở Là vùng gia công khi tiện lượng dư trên mặt trụ hoặc mặt côn. Với vùng gia công này dao không bị hạn chế bởi góc ϕ và ϕ1. * Vùng gia công nửa hở Là vùng gia công có ảnh hưởng đến góc chính ϕ của dao * Vùng gia công kín Là vùng gia công thường gặp khi gia công các bề mặt phụ như các rãnh và dao cắt bị hạn chế bởi những góc ϕ và ϕ1 * Vùng gia công tổ hợp Vùng gia công tổ hợp là vùng gia công kết hợp của cả hai hoặc ba vùng. 1 2. gia công nói trên. 3. 2. Các bước tiện thô bề mặt chính -. Sơ đồ các bước tiện thô • Sơ đồ đường vòng (h.a) có đặc điểm là sau mỗi bước cắt dao lùi ra khỏi bề mặt gia công 0,5mm và trở về vị trí ban đầu. Sơ đồ gia công này thường gặp trong khi tiện các vùng gia công hở và nửa hở. • Sơ đồ Ziczag (h.b) có đặc điểm là dao thực hiện việc cắt gọt cả lúc đi và lúc về. Sơ đồ này có thể gặp ở tất cả các vùng gia công. • Sơ đồ ăn dao hướng kính (h.c), theo sơ đồ này thì lương dư được hớt đi theo phương hướng kính. Sơ đồ này chủ yếu sử dụng gia công các vùng gia công kín. (1-3 vùng gia công hở, 4-6 vùng gia công nửa hở, 7-9 vùng gia công kín). Lý Ngọc Quyết. 72.

<span class='text_page_counter'>(73)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Xác định vùng lượng dư Khi gia công thô lượng dư được chia ra thành các vùng để thực hiện các bước cắt. Sự phân chia này phụ thuộc vào đặc tính của các vùng gia công. Trong ví dụ sau thì các vùng gia công khác nhau cho ta sự phân chia vùng lượng dư khác nhau. Hình a ta có 4 vùng lượng dư tương ứng với 4 bề mặt gia công chính - Các sơ đồ hớt lượng dư gia công Khi biên dạng của chi tiết bao gồm các bề mặt gia công khác nhau. Để xác định số bước gia công thô người ta chia vùng lượng dư thành các lớp theo các thứ tự như sau: xác định lượng dư cho mỗi mặt trụ Xác định số bước gia công thô nhỏ nhất theo từng mặt trụ bằng cách chia các chiều sâu cắt thành phần thành chiều sâu cắt giới hạn và làm tròn số tới số nguyên lớn nhất. Giá trị giới hạn phụ thuộc vào độ bền của dụng cụ, độ bền của cơ cấu chạy dao, mô men xoắn lớn nhất.. Lý Ngọc Quyết. 73.

<span class='text_page_counter'>(74)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Xác định chiều sâu cắt cho mỗi bước với giả sử lượng dư được chia đều nhau theo số bước. Chiều sâu cắt lớn nhất được chọn sao cho phù hợp với bề mặt có lượng dư trung bình. Từ lượng dư xác định trên ta rễ dàng xác định các đường nằm ngang để xác định chiều sâu cắt cho các bước. Để hớt lượng dư người ta có thể áp dụng 3 phương pháp sau đây: - Cắt từng đoạn (Phân bậc) - Cắt theo lớp (Phân tầng) - Cắt phối hợp 4. Các bước tiện bề mặt phụ Để tiện các bề mặt phụ người ta có thể sử dụng các sơ đồ cắt bằng 1 dao hay nhiều dao. Việc phân chia lượng dư hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc của bề mặt và cấu trúc của dao mà người ta có thể chia ra thành các vùng lượng dư khác nhau. Các sơ đồ cắt được thể hiện bằng các hình vẽ trong bảng sau:. Lý Ngọc Quyết. 74.

<span class='text_page_counter'>(75)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. Lý Ngọc Quyết. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 75.

<span class='text_page_counter'>(76)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. 5. Chọn chế độ cắt khi tiện Chọn chế độ cắt khi tiện trên máy CNC tương tự như trên máy vạn năng. Tuổi bền kinh tế của dao thông thường chọn từ 15 đến 25 phút. Nghĩa là nhỏ hơn rất nhiều so với máy vạn năng. Điều này cho phép tăng chế độ cắt, tăng năng suất. Tuy nhiên khi tăng năng suất sẽ có xác xuất gẫy dao tăng do vậy khi gia công các chi tiết có va đập hoặc có nguy cơ gẫy dao cao thì không tăng năng suất. 5.4. Nguyên công phay - Vùng gia công Vùng gia công phay được chia ra thành: + Vùng gia công hở. Đối với vùng này dao không bị hạn chế khi chuyển động dọc trục hoặc trong mặt phẳng vuông góc với trục.. Lý Ngọc Quyết. 76.

<span class='text_page_counter'>(77)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. + Vùng gia công nửa hở. Đối với vùng này dao bị hạn chế khi chuyển động dọc trục hoặc trong mặt phẳng vuông góc với trục. + Vùng gia công kín. Đối với vùng này dao bị hạn chế khi chuyển động theo tất cả các phương. + Vùng gia công tổ hợp. Vùng này được hình thành từ những vùng trên.. -. a,b,c – Vùng gia công hở; d – Vùng gia công nửa hở; đ - Vùng gia công kín; e – Vùng gia công tổ hợp Lượng dư phay. Lượng dư phay được xác định theo các bảng lượng dư hoặc được xác định theo phương pháp tính toán. - Sơ đồ các bước khi phay + Quỹ đạo của dao có thể áp dụng các phương pháp chuyển động sau: a. Chuyển động Ziczắc của dao. Lý Ngọc Quyết. 77.

<span class='text_page_counter'>(78)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. b. Quỹ đạo chuyển động theo kiểu lò so c. Quỹ đạo ăn dao theo kiểu răng lược. Sơ đồ các bước khi phay + Phương pháp ăn dao vào chi tiết. Tuỳ theo từng hoàn cảnh cụ thể mà người ta có thể vào dao theo các cách như: Tiếp cận vào contour theo đoạn thẳng hoặc cung tròn, hoặc có thể sử dụng các lỗ khoan sẵn để tiếp cận contour. - Chọn chế độ cắt khi phay Chế độ cắt khi phay trên máy CNC cũng được tiến hành tương tự như trên các máy vạn năng. 3.5. Gia công chi tiết trên các trung tâm gia công. Lý Ngọc Quyết. 78.

<span class='text_page_counter'>(79)</span> TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN. ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ CNC. Trong thực tế thường gặp các chi tiết có dạng hình hộp. Số lượng bề mặt cần gia công là lớn. Trên mỗi bề mặt thường phải gia công các hệ lỗ; các hệ rãnh như vậy quy trình công nghệ đòi hỏi phải sử dụng nhiều loại máy khác nhau để gia công. Trong trường hợp này sẽ gây lãng phí thời gian gá lắp và vận chuyển chi tiết từ máy này sang máy khác. Trung tâm gia công cho phép thực hiện nhiều nguyên công khác nhau như khoan, khoét, doa, phay, gia công ren, tiện ...Khi gia công trên trung tâm gia công có thể sử dụng các phương án gia công sau: -. Gia công hoàn chỉnh chi tiết ở một phía nào đó rồi sau đó mới chuyển qua các phía khác của chi tiết. Gia công thô ở tất cả các phía sau đó mới gia công tinh.. -. Gia công thô tất cả các hệ mặt phẳng sau đó mới gia công các hệ lỗ.. Lý Ngọc Quyết. 79.

<span class='text_page_counter'>(80)</span>