Bài giảng Truyền động và điều khiển máy CNC: Chương 3 - TS. Đường Công Truyền

3/21/2021

Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM

TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
MÁY CNC
(Driving and control for
CNC machine tool)
Đường Công Truyền

Chương 3:
Hệ dụng cụ trên máy công cụ CNC
(Tooling system on CNC machine tool)

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

2

1


3/21/2021

Nội dung chương
• Hệ dụng cụ và cung ứng dụng cụ tự động
– Tổng quan về hệ dụng cụ
– Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ
– Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý
dụng cụ

• Hệ thống tháo phôi tự động
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Tổng quan về hệ dụng cụ
• Đặc điểm hệ dụng cụ
– Hệ dụng cụ là khâu nối giữa lưỡi cắt với máy công
cụ để tạo ra phoi khi có tác động của lực cắt
nhằm thu nhận các lực cắt, đồng thời thực hiện
những chuyển động giữa lưỡi cắt của dụng cụ và
chi tiết gia công
– Hệ dụng cụ phải được tạo lập phù hợp với
phương pháp gia công và đặc điểm kết cấu của
máy công cụ tương ứng
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

2


3/21/2021

Tổng quan về hệ dụng cụ
• Độ tin cậy của hệ dụng cụ
– Độ tin cậy về công nghệ (đảm bảo các thơng số
về khả năng cắt)
• Ở những giá trị về thông số cắt nào sẽ không xảy ra hiện tượng

vỡ dao
• Khối lượng phoi thốt ra là bao nhiêu ứng với tuổi bền của
dụng cụ

– Độ tin cậy về hình học (đảm bảo các thơng số
hình học của dao)
• Hiệu chỉnh (bù) khi có sai lệch về kích thước thực của dụng cụ
và kích thước u cầu
• Đảm bảo chính xác vị trí của lưỡi cắt
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Tổng quan về hệ dụng cụ
• Yêu cầu của hệ dụng cụ
– Hệ dụng cụ phù hợp với các máy gia công CNC:
• Đảm bảo tính chất vạn năng và linh hoạt
• Thực hiện được mọi cơng việc gia cơng
• Có độ cứng vững cao
• Đạt năng suất bóc phoi cao
• Có chi phí gia cơng có thể chấp nhận được

– Bên cạnh khả năng cắt, độ tin cậy của dụng cụ
còn có u cầu về:
• Khả năng cung ứng nhẹ nhàng của hệ dụng cụ
• Khả năng đảm bảo phù hợp với kỹ thuật điều khiển CNC
• Khả năng điều chỉnh nhanh theo nhiệm vụ gia công thay đổi
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

3


3/21/2021

Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ
–Tiếp nhận dụng cụ
• Đảm bảo dụng cụ vào trục chính máy cơng cụ CNC

–Dụng cụ
• Được ghép nối và đo kiểm trước với phần tử tiếp nhận
dụng cụ ở bên ngoài máy cơng cụ

–Ổ tích dụng cụ
• Có chức năng lưu trữ các dụng cụ cần thiết cho q trình
gia cơng

–Trang bị/đồ gá thay đổi dụng cụ
• Có chức năng thay đổi dụng cụ (kể cả tiếp nhận/gá đặt
dụng cụ) giữa vị trí làm việc và vị trí ở ổ tích dụng cụ
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Tiếp nhận dụng cụ
• Đặc điểm
– Là phần tử quan trọng của một hệ dụng cụ
– Để lắp dụng cụ trên trục chính của máy cơng cụ
– Kết cấu chưa thực sự tạo được sự thống nhất trên phạm

vi quốc tế

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

4


3/21/2021

Tiếp nhận dụng cụ
• Kết cấu

A toolholder equipped with thrust-force and torque sensors (smart
toolholder), capable of continuously monitoring the cutting operation.
Such toolholders are necessary for the adaptive control of manufacturing
operations. (Source: Courtesy of Cincinnati Milacron, Inc.)
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Tiếp nhận dụng cụ
• Yêu cầu
– Để thay đổi dụng cụ, dùng trên một trung tâm gia
cơng, nhanh và an tồn cần phải đảm bảo sao cho các
dụng cụ có phần tiếp nhận dụng cụ như nhau. Kết cấu
của phần tử tiếp nhận dụng cụ được tạo lập theo hướng
chính sau:
• Tương ứng với lỗ cơn tiếp nhận dụng cụ ở trục chính máy cơng

cụ
• Tương ứng với các rãnh khía để ngàm kẹp cặp vào dùng cho cơ
cấu thay đổi dụng cụ tự động, kể cả vạch chuẩn để mặc định
hướng dụng cụ
• Tương ứng với loại hệ thống kẹp mà với nó phần tử tiếp nhận
dụng cụ được giữ chặt bằng lực vào trục máy gia cơng để
truyền lực an tồn
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

5


3/21/2021

Tiếp nhận dụng cụ
• u cầu
– Để giảm chi phí về các phần tử tiếp nhận dụng cụ, khi sử
dụng nhiều trung tâm gia công cần phải dùng các phần tử
tiếp nhận dụng cụ có kết cấu thống nhất

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Dụng cụ (dao)
• Là một thành phần quan trọng nhất của hệ dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp hoặc liền khối
• Làm bằng vật liệu thép gió, hợp kim cứng, kim cương nhân

tạo

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

6


3/21/2021

Dụng cụ
• Yêu cầu:
– Cần phải đảm bảo độ cứng vững cao
– Khả năng bóc tách lớn
– Có sức bền nhiệt lớn
– Có khả năng điều chỉnh tự động hoặc bằng tay

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp (gắn mảnh hợp kim cứng):

Relative edge strength and tendency for chipping of inserts with
various shapes. Strength refers to the cutting edge indicated by the
included angles (Source: Courtesy of Kennametal, Inc.).
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

7


3/21/2021

Dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp: dao tiện, phay, khoan

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp: dao tiện trụ ngồi

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

8


3/21/2021

Dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp: dao tiện trụ ngồi

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp: dao tiện rãnh

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

9


3/21/2021

Dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp: dao tiện ren

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp: dao tiện trụ trong

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

10

3/21/2021

Dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp: dao tiện rãnh trong

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp: dao tiện ren trong

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

11


3/21/2021

Dụng cụ
• Dụng cụ răng chắp: mũi khoan

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Dụng cụ
• Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

12


3/21/2021

Dụng cụ
• Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Dụng cụ
• Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

13


3/21/2021

Dụng cụ
• Vật liệu làm dụng cụ

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Dụng cụ
• Vật liệu làm dụng cụ

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

14


3/21/2021

Dụng cụ
• Vật liệu làm dụng cụ

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Ổ tích dụng cụ
• Có chức năng lưu trữ các dụng cụ cần thiết cho q trình
gia cơng

• Có thể thay đổi dao trực tiếp hoặc thông qua cơ cấu thay
dao tự động

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

15


3/21/2021

Ổ tích dụng cụ
• Đầu rêvonve:
• Thường được dùng trên máy tiện
• Tạo điều kiện thay đổi dao nhanh
trực tiếp (sau một nguyên công,
đầu rêvonve tự động xoay dần
thêm một vị trí cho tới khi tìm
được dụng cụ u cầu, các vị trí
khơng lắp dụng cụ sẽ được nhảy
qua)
• Kết cấu chứa được ít dao (6-18
dụng cụ) để tránh va đập giữa
dụng cụ và phôi
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Ổ tích dụng cụ

• Các loại đầu rêvonve
• Đầu rêvonve dạng ngơi sao
• Đầu rêvonve dạng chữ thập
• Đầu rêvonve dạng đĩa/phiến trịn
• Đầu rêvonve dạng thang trống

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

16


3/21/2021

Ổ tích dụng cụ

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Ổ tích dụng cụ
• Ổ tích dụng cụ
• Thường được dùng trên máy phay CNC hoặc các
trung tâm gia cơng phay/khoan
• Cần kết hợp với cơ cấu thay dao tự động khi có
u cầu thay dao
• Kết cấu chứa được nhiều dao (một số loại tới 100
dao hoặc nhiều hơn)

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

17


3/21/2021

Ổ tích dụng cụ
• Các loại ổ tích dụng cụ
• Ổ tích dao dài
• Nhiều dụng cụ được treo thành một hoặc nhiều hàng bên cạnh
nhau

• Ổ tích dao dạng đĩa trịn
• Nhiều dụng cụ được cắm phân bố trên chu vi đĩa

• Ổ tích dao vịng
• Nhiều dụng cụ được cắm trên nhiều vịng tích dao bố trí đồng
tâm nhau, các vịng tích dao có khả năng quay độc lập nhau

• Ổ tích dao dạng băng xích
• Nhiều dụng cụ được cắm trên chiều dài của băng xích, có kết
cấu đơn hoặc kép, có thể nới rộng tùy nhu cầu sử dụng

• Ổ tích dao nhiều tầng
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Ổ tích dụng cụ
• Các loại ổ tích dụng cụ
Ổ tích dao dài

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

18


3/21/2021

Ổ tích dụng cụ
• Các loại ổ tích dụng cụ

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Ổ tích dụng cụ
• Các loại ổ tích dụng cụ

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

19

3/21/2021

Ổ tích dụng cụ
• Các loại ổ tích dụng cụ

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Ổ tích dụng cụ
• Các loại ổ tích dụng cụ

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

20


3/21/2021

Cơ cấu thay dao tự động
• Có chức năng thay đổi dụng cụ kể cả tiếp nhận/gá đặt dụng
cụ giữa vị trí làm việc và ổ tích dụng cụ
• Có kết cấu phổ biến dạng tay tóm

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Cơ cấu thay dao tự động
• Quy trình thay đổi dụng cụ
• Tìm kiếm dụng cụ tiếp theo đã được lập trình và chuẩn
bị vị trí tương ứng trong ổ tích dao để lấy dụng cụ ra

• Ổ tích dao và trục chính máy chuyển dịch về vị trí thay
đổi dụng cụ
• Nghiêng tay tóm và tóm dụng cụ ở trục chính và trong ổ
tích dao, hãm trong tay tóm và nhả các thiết bị đỡ và giữ
• Lấy dụng cụ ra, nghiêng tay tóm dụng cụ và lắp dụng cụ
mới vào lỗ cơn của trục chính máy cũng như đưa dụng
cụ đã dùng vào lỗ tương ứng ở ổ tích dao
• Nghiêng tay tóm về vị trí tĩnh an tồn
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

21


3/21/2021

Cơ cấu thay dao tự động
• Một số cơ cấu thay dao tự động
• Kết cấu ổ tích dao dạng xích
hoặc nhiều tầng
• Vị trí của trục chính máy và ổ
tích dao gần nhau

• Đường dịch chuyển của tay
tóm tương đối đơn giản
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Cơ cấu thay dao tự động
• Một số cơ cấu thay dao tự động
• Kết cấu ổ tích dao dạng
xích hoặc nhiều tầng
• Vị trí của trục chính
máy và ổ tích dao
tương đối xa

• Đường dịch chuyển
của tay tóm tương đối
phức tạp
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

22


3/21/2021

Cơ cấu thay dao tự động
• Một số cơ cấu thay dao tự động
• Kết cấu ổ tích dao dạng
đĩa trịn

• Vị trí của trục chính máy
và ổ tích dao thuận lợi
cho việc thay dao trực
tiếp
• Các chuyển động thay
dao đơn giản, khơng cần
kết cấu tay tóm
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

Cơ cấu thay dao tự động
• Một số cơ cấu thay dao tự động
• Kết cấu ổ tích dao
dạng đĩa trịn
• Vị trí của trục chính
máy và ổ tích dao
thuận lợi cho việc
thay dao trực tiếp
• Kết cấu tay tóm gồm
nhiều khâu dịch
chuyển
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

23

3/21/2021

Catalog dụng cụ
• Hệ dụng cụ và các tổ hợp dụng cụ được quản lý
theo các mã hiệu phân loại
• Các dữ liệu này được lưu trữ thành các catalog dưới
dạng các tờ rời có trúc theo một ngơn ngữ lập trình
chun dùng và tương thích với các máy CNC
• Mã hiệu này chứa các dữ liệu về phương pháp gia
công, máy gia công, cách gá đặt dụng cụ, ổ tích
dụng cụ, thân dao, lưỡi dao

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Catalog dụng cụ
• Một ví dụ đơn giản về mã hiệu của dao tiện

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

24


3/21/2021

Hệ thống cấp tháo phơi tự động
• Đặc điểm chung

• Cấp phôi và đẩy phôi tự động vào và ra khỏi vị trí gia
cơng xác định
• Cho phép làm trùng thời gian phụ (thời gian gá phôi và
tháo chi tiết) với thời gian máy khi gia cơng trên phơi
• Là một kết cấu tiêu chuẩn để có thể gá và kẹp chặt trên
bàn máy
• Giúp cho việc điều chỉnh linh hoạt và thuận lợi
• Khi gia cơng các chi tiết giống nhau cần phải có số đồ gá
bằng số cơ cấu cấp tháo phơi
• Các máy với cơ cấu cấp tháo phơi có kết cấu chiếm diện
tích hơn so với máy thông thường
Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Cơng Truyền

Hệ thống cấp tháo phơi tự động
• Một số dạng cơ cấu cấp tháo phôi tự động

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC

TS. Đường Công Truyền

25