GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY PHAY CNC
Mã bài: MĐ 37-01 Giới thiệu: Máy Phay CNC là máy công cụ được điều khiển nhờ sự trợ giúp của máy tính.
+ Trình bày được cấu tạo chung của máy và các bộ phận chính của máy phay CNC
+ So sánh điểm giống nhau và khác nhau giữa máy phay vạn năng vá máy phay CNC
+ Nêu được đặc tính kỹ thuật của máy CNC.
+ Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, chủ động và tích cực trong học tập.
Phương pháp giảng dạy và học tập
Đối với người dạy, việc áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, vấn đáp và dạy học theo vấn đề là rất quan trọng Điều này không chỉ giúp tạo ra một môi trường học tập tương tác mà còn khuyến khích người học ghi nhớ cấu tạo của máy phay CNC một cách hiệu quả hơn.
- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.
- Các điều kiện khác: Không có
Kiểm tra và đánh giá bài học
Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có
Kiểm tra định kỳ thực hành: không có
1 Quá trình phát triển của máy phay CNC:
Nguồn gốc của máy phay vẫn chưa rõ ràng, nhưng chúng đã phát triển từ việc sử dụng máy cắt tròn gắn với máy tiện Các cải tiến ban đầu liên quan đến máy móc xay xát được thực hiện bởi các thợ thủ công riêng lẻ, những người không chia sẻ công nghệ với nhau Eli Whitney được ghi nhận là người chế tạo máy phay đầu tiên vào khoảng năm 1814, cùng với sự đóng góp của Robert Johnson, John H Hall, Thomas Blanchard và Simeon North Các nhà máy quân đội tại Springfield và Harpers Ferry đã có những bước tiến lớn trong công nghệ máy phay Năm 1936 đánh dấu một bước ngoặt quan trọng với sự ra đời của máy phay Bridgeport, nổi bật với thiết kế nhẹ, nhỏ gọn và hiệu quả về chi phí, trở thành lựa chọn phổ biến cho các cửa hàng máy tính Hơn 250.000 máy phay Bridgeport đã được sản xuất, cùng với những cải tiến trong thiết kế tháp pháo và máy phay ram.
CNC, hay công nghệ điều khiển số, được phát triển tại Mỹ vào những năm 1950 cho Không quân Hoa Kỳ, đánh dấu một bước tiến lớn trong khả năng gia công chính xác các phần phức tạp mà không cần sự can thiệp của con người Điều khiển số (NC) tự động hóa máy công cụ thông qua các lệnh chương trình mã hóa trên phương tiện lưu trữ, thay vì sử dụng tay điều khiển hoặc cam tự động Những máy NC đầu tiên, ra đời vào những năm 1940 và 1950, dựa trên các công cụ hiện có được cải tiến với động cơ để điều khiển theo điểm Sự phát triển nhanh chóng của các servomechanisms cùng với máy tính tương tự và kỹ thuật số đã dẫn đến sự ra đời của máy công cụ CNC hiện đại, cách mạng hóa quy trình gia công.
Giá chu kỳ máy tính giảm mạnh vào những năm 1960 nhờ sự phổ biến của máy tính mini, giúp giảm chi phí xử lý điều khiển động cơ và phản hồi chương trình so với hệ thống servo chuyên dụng Máy tính nhỏ được sử dụng cho từng nhà máy, tích hợp toàn bộ quy trình trong một thiết bị nhỏ gọn PDP-8 và Data General Nova là những máy tính tiêu biểu trong vai trò này Sự ra đời của bộ vi xử lý vào năm 1970 đã tiếp tục hạ giá thành thực hiện, và hiện nay, hầu hết các máy CNC đều sử dụng bộ vi xử lý để quản lý các hoạt động.
Sự xuất hiện của máy CNC chi phí thấp đã cách mạng hóa ngành công nghiệp sản xuất, cho phép cắt các đường cong dễ dàng và xử lý các cấu trúc phức tạp một cách hiệu quả.
CNC tự động hóa đã làm giảm đáng kể số lượng bước gia công cần sự can thiệp của con người, giúp sản xuất D trở nên dễ dàng hơn Sự cải thiện về tính nhất quán và chất lượng sản phẩm diễn ra mà không gây căng thẳng cho nhà điều hành Bên cạnh đó, CNC tự động hóa giảm thiểu tần suất lỗi và cho phép các nhà khai thác có thêm thời gian để thực hiện các nhiệm vụ khác Hơn nữa, nó cũng mang lại tính linh hoạt cao hơn trong việc tổ chức các bộ phận trong quy trình sản xuất và rút ngắn thời gian thay đổi máy để sản xuất các thành phần khác nhau.
2 Cấu tạo chung của máy phay CNC:
Gồm 2 phần chính đó là (hình 1.1):
Trong lĩnh vực cơ khí, các bộ phận quan trọng của máy bao gồm đế máy, thân máy, bàn máy, bàn xoay, trục Vít me bi, ổ tích dụng cụ, cụm trục chính và băng dẫn hướng Hiện tại, Việt Nam vẫn chưa sản xuất được hai bộ phận quan trọng là cụm trục chính và băng dẫn hướng, mà chỉ mới chế tạo được các cấu trúc đơn giản như thân máy, bàn máy và bàn xoay.
+ Phần điều khiển: các loại động cơ, các hệ thống điều khiển và máy tính trung tâm.
Ngoài các bộ phận trên máy CNC còn có các bộ phận như: vòi phun nước, đèn chiếu sáng, các hệ thống cửa che chắn bảo vệ,
3 Các bộ phận chính của máy:
Là nơi lắp dụng cụ, chuyển động quay của trục chính sẽ sinh ra lực cắt để cắt gọt phôi trong quá trình gia công(hình 1.2).
Hình 1.1: Cấu tạo phía ngoài máy phay CNC
3.1.1 Nguồn động lực điều khiển trục chính
Trục chính được điều khiển bởi động cơ Servo trong chế độ vòng lặp kín, sử dụng công nghệ số để đảm bảo tốc độ điều khiển chính xác và hiệu quả cao ngay cả khi chịu tải nặng.
Hệ thống điều khiển chính xác giữa phần quay và phần tĩnh của động cơ trục chính giúp tối ưu hóa momen xoắn và gia tốc nhanh chóng, cho phép người sử dụng tăng tốc độ trục chính một cách hiệu quả.
3.1.2 Các dạng điều khiển trục chính: Điều khiển đai(hình1.3a)
- Truyền động từ động cơ tới trục chính thông qua dây đai.
- Sự kết hợp tốt giữa momen và tốc độ tạo ra nhiều sự lựa chọn cho chế độ làm việc của máy. Điều khiển trực tiếp(hình1.3b)
- Ưu điểm chính là nócó thể cải thiện đượctốc độ trục chính lên đến 12000v/p
- Tạo ra quá trình làmviệc êm Điều khiển bánh răng(hình1.3c)
- Nó có khả năng duy trì tốc độ 10000v/p ở chế độ tải nặng
Hình 1.3: Các dạng điều khiển trục chính a) b) c)
Ổ tích dao trên máy Phay CNC có thể được thiết kế dưới dạng xích hoặc đĩa, tùy thuộc vào cấu trúc của máy Chức năng chính của ổ tích dao là lưu trữ nhiều loại dao cắt, giúp máy thực hiện liên tiếp nhiều nguyên công gia công khác nhau Nhờ vào ổ tích dao, máy Phay CNC có khả năng sử dụng đa dạng các loại dao cắt, nâng cao hiệu quả trong quá trình sản xuất.
Ổ tích dao cơ cấu thay dao tự động giúp thay dao nhanh chóng và chính xác, nâng cao tính tự động hóa trong quá trình gia công Khi cần chuyển sang nguyên công cắt gọt khác, hệ thống sẽ tự động thay dao theo chương trình đã lập trình sẵn, mà không cần dừng máy.
Hình 1.5: Cơ cấu thay dao
Các thao tác thay đổi dụng cụ:
Hình 1.6: Các bước thay dụng cụ
Bao gồm các phím và công tắc và các nút bấm dùng để vận hành máy
Bàn máy CNC là thiết bị quan trọng để gá đặt chi tiết gia công hoặc đồ gá, giúp nâng cao khả năng gia công với độ chính xác cao Sự chuyển động linh hoạt của bàn máy cho phép máy CNC thực hiện gia công các chi tiết có biên dạng phức tạp một cách hiệu quả.
Hình 1.7: Baingr điều khiển máy phay cnc
Hình 1.8: Bàn xoay mở rộng khả năng khi phay
Bàn máy Phay CNC có thể được phân loại thành bàn máy thường hoặc bàn máy xoay, với mục đích tăng cường số trục gia công Điều này cho phép máy thực hiện gia công các bề mặt phức tạp một cách hiệu quả hơn.
Để nâng cao khả năng công nghệ cho máy công cụ, đặc biệt là máy CNC 2 hoặc 3 trục, một thiết bị đã được phát triển nhằm tăng số trục lên 4 hoặc 5 trục, đó chính là bàn xoay (Rotary Table) Bàn xoay thực chất là một loại đồ gá đặc biệt, chủ yếu được sử dụng trên các máy phay CNC, trung tâm gia công đứng, trung tâm gia công ngang và máy doa ngang.
Động cơ dẫn động trong máy phay CNC thường sử dụng động cơ servo điều khiển vô cấp theo số vòng quay, mặc dù động cơ bước cũng có thể được sử dụng nhưng có giới hạn về dải công suất lớn Động cơ servo được thiết kế cho các hệ thống hồi tiếp vòng kín, trong đó tín hiệu ra của động cơ được kết nối với mạch điều khiển Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển; nếu có bất kỳ lý do nào cản trở chuyển động quay, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận diện tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn.
Hình 1.9: Bàn xoay trên máy phay Bàn xoay điều khiển bằng tay Bàn xoay điều khiển tự động a) b)
LẬP TRÌNH PHAY CNC
Máy phay CNC (Mã bài: MĐ 37-02) là loại máy công cụ được điều khiển bằng máy tính, cho phép thực hiện các thao tác phay chính xác Chương trình điều khiển máy có thể được lập bằng tay bởi kỹ thuật viên hoặc thông qua các phần mềm hỗ trợ, sau đó dữ liệu chương trình sẽ được truyền vào máy để thực hiện quá trình gia công.
+ Xác định, cài đặt được đơn vị đo trong máy CNC;
+ So sánh được chế độ cắt khi phay máy vạn năng và phay CNC;
+ Phân biệt được các lệnh hổ trợ và lệnh cắt gọt cơ bản cũng như lệnh chu trình trong phay CNC;
+ Lập được các chương trình cắt gọt cơ bản đạt được yêu cầu chi tiết gia công. +Mô phỏng, sửa được chương trình gia công hợp lý;
+ Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, chủ động và tích cực trong học tập.
Phương pháp giảng dạy và học tập
Để nâng cao hiệu quả giảng dạy, giáo viên nên áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, vấn đáp và dạy học theo vấn đề Đồng thời, cần yêu cầu học viên nắm vững cấu tạo của máy phay CNC để đảm bảo kiến thức nền tảng vững chắc.
- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.
- Các điều kiện khác: Không có
Kiểm tra và đánh giá bài học
Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có
Kiểm tra định kỳ thực hành: không có
1.Cài đặt các thông số cơ bản cho phần mềm điều khiển phay CNC
Các thông số cơ bản cho phần mềm điều khiển phay CNC đã được cài đặt sẵn trên máy Để thay đổi các thông số này, người dùng cần đọc kỹ tài liệu đi kèm Đầu tiên, chọn chế độ MDI để nhập dữ liệu vào máy Sau đó, nhấn phím OFFSET SETTING để hiển thị bảng SETTING trên màn hình.
- PARAMETER: Cho phép thay đổi dữ liệu cài đặt Để thay đổi dữ liệu nhập 1, không cho thay đổi dữ liệu nhập 0
-TV CHECK: tự động kiểm tra và bỏ những mật mã không có trong băng đục lỗ.
TV CHECK chỉ có tác dụng trong các máy NC sử dụng băng đục lỗ Nhập 1 để bật chức năng, nhập 0 để tắt chức năng
-PUNCH CODE: chức năng này sử dụng để lựa chọn mã chương trình theo EIA hay ISO Nhập 0 để lựa chọn EIA, nhập 1 để lựa chọn ISO
-INPUT INIT: chọn đơn vị đo MM hay INCH Nhập 0 để lựa chọn đơn vị đo là
MM, nhập 1 để lựa chọn đơn vị đo là INCH
-I/O CHANNEL: kênh nhập và xuất dữ liệu Tùy theo dữ liệu truyền vào máy mà đặt giá trị này Sử dụng cổng RS232 nhập 0, sử dụng thẻ nhớ nhập 4
Hình 2.1: Màn hình cài đặt thông số
2 Cấu trúc chương trình phay CNC
Máy CNC thường sử dụng chương trình chính, nhưng khi gặp lệnh gọi chương trình con, hệ thống sẽ chuyển sang chạy chương trình con Sau khi hoàn thành chương trình con, hệ điều khiển sẽ trở lại chương trình chính.
Một chương trình theo tiêu chuẩn ISO gồm các phần sau:
Một chương trình thường bắt đầu bằng ký tự mở đầu (O) theo sau là bốn con số biểu thị chỉ số chương trình, với số chương trình có thể từ 1 đến 9999.
Thân chương trình NC bao gồm một tập hợp các câu lệnh (block), trong đó mỗi câu lệnh diễn tả một bước gia công hoặc một chức năng cụ thể Kết thúc chương trình thường được thực hiện bằng một mã lệnh như M02 hoặc M30.
Một chi tiết có thể bao gồm nhiều bề mặt hoặc phần khác nhau cần gia công Chương trình để gia công toàn bộ chi tiết được gọi là chương trình chính, trong khi chương trình gia công cho từng bề mặt hoặc phần riêng lẻ được gọi là chương trình phụ.
Chương trình con là một phần quan trọng trong lập trình, cho phép tái sử dụng các quá trình gia công lặp lại Nó được lưu trữ trong bộ nhớ và có thể được gọi ra tại các vị trí khác nhau trong chương trình chính, giúp tối ưu hóa hiệu suất và quản lý mã nguồn hiệu quả hơn.
Chương trình con được sử dụng để mô tả các chuyển động và quy trình lặp lại trong chương trình chính theo một trình tự nhất định Nó được mã hóa tại địa chỉ P với số hiệu và 1 hoặc 2 chữ số, thể hiện số lần nhảy của chương trình con khi được gọi từ chương trình chính.
Ví dụ: P41220 cho biết địa chỉ của chương trình con là P với số hiệu 1220 và phải thực hiện 4 lần sau khi gọi ra
Trong một số trường hợp cần thiết, chương trình con cấp 1 có thể chứa chương trình con cấp 2, và chương trình con cấp 2 lại có thể chứa chương trình con cấp 3.
M98 - Lệnh gọi chương trình con.
M98 P_ ; Ở đây P là bốn số đầu tiên kể từ bên phải để xác định số hiệu chưong trình con, các con số khác chỉ số lần lặp
Chú ý:- M98 Có thể được gán trong cùng một khối với các lệnh dịch chuyển
- Khi số lần lặp không xác định thì chương trình con được gọi một lần
- Có thể thực hiện được hai lệnh gọi vòng lặp
Lệnh M99P_ Kết thúc chương trình con, chỉ thị nhảy.
Trong chương trình M99, nếu không có địa chỉ nhảy, nó sẽ quay trở lại câu lệnh ngay sau câu lệnh gọi đầu tiên Ngược lại, nếu có địa chỉ nhảy Pxxxx, chương trình sẽ chuyển đến câu lệnh xxxx trong chương trình gọi.
Chú ý:- Lệnh M99 phải ở cuối chương trình con
- Lệnh nhảy ngược về xuất hiện tự động trong khối lệnh tiếp theo trong chương trình chính
3 Lệnh, câu lệnh phay CNC:
Mã G được đánh dấu * là những mã G hiện hành khi mới bật máy Xem parameter 3402.
G02 Nội suy đường tròn/ đường xoắn ốc cùng chiều kim đồng hồ
G03 Nội suy đường tròn/ đường xoắn ốc ngược chiều kim đồng hồ G04
G12.1(G112) 25 Chế độ nội suy tọa độ cực
*G13.1(G113) Hủy chế độ nội suy tọa độ cực
G16 Thiết lập tọa độ cực
G20 06 Chọn đơn vị hệ Anh
G21 Chọn đơn vị hệ Mét
Quay về kiểm tra điểm tham chiếu
G29 Trở lại từ điểm tham chiếu
G30 Về điển tham chiếu thứ 2,3,4 (điểm thay dao)
Hủy bù bán kính dao
Bù chiều dài dao dương
G44 Bù chiều dài dao âm
*G49 Hủy bù chiều dài dao
G52 00 Cài đặt tọa độ địa phương (cục bộ)
*G69 Hủy xoay gốc tọa độ
*G80 Hủy chu trình gia công lỗ
G92 Thiết lập hệ thống tọa độ hoặc giới hạn tốc độ trục chính
*G94 05 Thiết lập bước tiến trên phút
G95 Thiết lập bước tiến trên vòng
G96 13 Thiết lập tốc độ cắt không đổi (m/phút) (0 hiệu lực)
*G97 Thiết lập tốc độ trục chính (vòng/phút)
*G98 10 Về mặt phẳng xuất phát
G99 Về mặt phẳng rút dao R và hủy chu trình.
3.2 Câu lệnh sử dụng cho máy Phay CNC:
Một câu lệnh bao gồm một hoặc nhiều từ lệnh chứa thông tin về chuyển động và các chức năng khác Mỗi câu lệnh bắt đầu bằng số thứ tự và kết thúc bằng dấu chấm phẩy “;”.
Số thứ tự câu lệnh
Mã lệnh G Tọa độ vị trí cần gia công
Tốc độ trục chính Dụng cụ
4 Chế độ cắt khi phay CNC:
Thông số chế độ cắt của dao Phay ngón:
Thông số này áp dụng cho dao hợp kim, đặc biệt là dao chip, với yêu cầu tốc độ trục chính rất cao khi gia công vật liệu thép 45 Đối với các vật liệu cứng hơn, cần giảm tốc độ và bước tiến để tránh hỏng lưỡi cắt Khi sử dụng các loại dao khác như dao thép gió hay dao hợp kim liền một khối, cần điều chỉnh tốc độ trục chính cho phù hợp.
Ngoài ra có thể tính bước tiến theo công thức như sau:
S: tốc độ quay trục chính. n: số lưỡi cắt, số me cắt (thông thường từ dao có đk>6: số me cắt bằng4; dao cóđk