GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY PHAY CNC
Mã bài: MĐ 30-01 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 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 tăng cường sự tương tác giữa giáo viên và học sinh 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 không rõ ràng, nhưng được cho là phát triển từ máy cắt tròn kết nối với máy tiện Những cải tiến ban đầu trong lĩnh vực máy móc xay xát được thực hiện bởi các thợ thủ công, nhưng họ không chia sẻ tiến bộ với nhau Eli Whitney được ghi nhận là người tạo ra máy xay xát đầu tiên vào khoảng năm 1814, cùng với sự đóng góp của Robert Johnson, John H Hall, Thomas Blanchard và Simeon Bắc Các kho vũ khí của Hoa Kỳ tại Springfield và Harpers Ferry đã có những đổi mới công nghệ quan trọng, mặc dù một số nhà thầu vẫn sử dụng máy móc xay xát truyền thống Năm 1936 đánh dấu sự ra đời của máy xay xát Bridgeport, một sản phẩm nhỏ gọn, hiệu quả về chi phí và được sản xuất rộng rãi, với hơn 250,000 chiếc được tạo ra, cùng với sự phát triển của các loại 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 bước tiến lớn trong khả năng gia công các phần phức tạp một cách chính xác 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, thay vì sử dụng tay hoặc máy móc tự động đơn giản Các máy NC đầu tiên xuất hiện vào những năm 1940 và 1950, được cải tiến từ các công cụ hiện có với động cơ điều khiển theo điểm thông qua băng đục lỗ Sự phát triển của các servomechanisms và máy tính đã dẫn đến sự ra đời của máy CNC hiện đại, cách mạng hóa quy trình gia công.
Giá của chu kỳ máy tính đã giảm mạnh trong những năm 1960 nhờ vào sự phổ biến của máy tính mini, làm cho việc xử lý điều khiển động cơ và phản hồi với chương trình máy tính trở nên ít tốn kém hơn so với các hệ thống servo chuyên dụng Máy tính nhỏ được thiết kế cho từng nhà máy riêng lẻ, tích hợp toàn bộ quy trình vào một hộp nhỏ Các máy tính như PDP-8 và Data General Nova đã trở nên phổ biến trong các ứng dụng này Sự ra đời của bộ vi xử lý vào những năm 1970 đã tiếp tục giảm chi phí thực hiện, và hiện nay hầu hết các máy CNC đều sử dụng một dạng bộ vi xử lý để quản lý tất cả các hoạt động.
Sự ra đời của máy CNC chi phí thấp đã cách mạng hóa ngành công nghiệp sản xuất, giúp việc cắt các đường cong trở nên dễ dàng hơn so với cắt theo đường thẳng và xử lý các cấu trúc phức tạp.
Sản xuất D hiện nay trở nên dễ dàng hơn nhờ vào việc giảm số lượng bước gia công cần can thiệp của con người Sự gia tăng tự động hóa với công nghệ CNC đã cải thiện đáng kể tính nhất quán và chất lượng sản phẩm mà không gây áp lực lên các nhà điều hành Tự động hóa CNC không chỉ giảm tần suất lỗi mà còn tạo điều kiện cho các nhà khai thác có thêm thời gian để thực hiện các nhiệm vụ khác Hơn nữa, CNC tự động hóa mang lại sự linh hoạt trong việc tổ chức các bộ phận trong quy trình sản xuất, cũng như rút ngắn thời gian cần thiết để thay đổi máy móc nhằm 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 thành phần chính 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 Tuy nhiên, hiện nay tại Việt Nam, việc chế tạo hai bộ phận quan trọng là cụm trục chính và băng dẫn hướng vẫn chưa được thực hiện, trong khi chỉ có thể sản xuất những cơ cấu 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, hoạt động theo 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 trong điều kiện tải nặng.
Hệ thống điều khiển chính xác giữa phần quay và phần tĩnh của động cơ trục chính giúp tăng momen xoắn và gia tốc nhanh chóng Nhờ vào hệ thống này, người sử dụng có thể đạt được tốc độ trục chính cao 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 Điều khiển trực tiếp(hình1.3b)
- Ưu điểm chính là nócó thể cải thiện đượctốc độ trục chính lên đến 12000v/p Điều khiển bánh răng(hình1.3c)
- Nó có khả năng duy
Hình 1.2: Cụm trục chính máy
Hình 1.3: Các dạng điều khiển trục chính a) b) c) 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.
- Tạo ra quá trình làmviệc êm trì tốc độ 10000v/p ở chế độ tải nặng
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, giúp máy phay CNC thực hiện liên tiếp nhiều nguyên công cắt gọt khác nhau Nhờ vào ổ tích dao, quá trình gia công trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn với sự hỗ trợ của nhiều loại dao cắt khác nhau.
Hệ thống ổ tích dao cơ cấu thay dao tự động cho phép thay dao một cách chính xác và nhanh chóng, nâng cao mức độ tự động hóa trong quá trình gia công Khi cần chuyển sang nguyên công cắt gọt khác, máy sẽ tự động thay dao theo chương trình đã lập trình sẵn, giúp tiết kiệm thời gian và tăng hiệu quả sản xuất.
Các thao tác thay đổi dụng cụ:
Hình 1.5: Cơ cấu thay dao
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 đóng vai trò quan trọng trong việc gá đặt chi tiết gia công và đồ gá Sự chuyển động linh hoạt và chính xác của bàn máy giúp nâng cao khả năng gia công, cho phép máy CNC xử lý 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 chia thành hai loại: bàn máy thường và bàn máy xoay Bàn máy xoay giúp tăng số trục gia công, 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 được phát triển để chuyển đổi máy thành 4 hoặc 5 trục, đó 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 với điều khiển vô cấp theo số vòng quay, mặc dù động cơ bước cũng có thể được sử dụng nhưng có hạn chế về dải công suất Động cơ servo được thiết kế cho 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 trở ngại nào ngăn cản chuyển động, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận diện rằng 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 30-02) là một loại máy công cụ được điều khiển bằng máy tính, với chương trình do kỹ thuật viên lập trình thủ công hoặc sử dụng phần mềm hỗ trợ Dữ liệu chương trình sau đó được truyền vào máy để thực hiện các thao tác phay chính xác.
+ 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
Đối với người dạy, việc áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, vấn đáp và dạy học theo vấn đề là rất quan trọng Đồng thời, giáo viên cần yêu cầu học viên nắm vững cấu tạo của máy phay CNC để đảm bảo hiệu quả trong quá trình học tập.
- 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 bởi nhà sản xuất Để thay đổi các thông số này, người dùng cần tham khảo kỹ các tài liệu kèm theo máy Đầu tiên, chọn chế độ MDI trên máy để nhập dữ liệu 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
Có hai loại chương trình trong máy CNC: chương trình chính và chương trình con Thông thường, máy CNC hoạt động với chương trình chính, nhưng khi nhận lệnh gọi chương trình con, hệ thống sẽ chuyển sang thực hiện 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 chữ số đại diện cho chỉ số của 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 mô tả một bước gia công hoặc một chức năng cụ thể Kết thúc chương trình thường được chỉ định bằng một mã lệnh như M02 hoặc M30.
Một chi tiết có thể có nhiều bề mặt hoặc phần khác nhau cần gia công Chương trình 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, được thể hiện qua sơ đồ cây chương trình, là một phần quan trọng trong lập trình, cho phép lặp lại các quá trình gia công nhiều lần Các chương trình con này có thể được truy cập và lưu trữ trong bộ nhớ, giúp tối ưu hóa việc gọi ra tại các vị trí khác nhau trong chương trình chính, đặc biệt trong chương trình gia công chi tiết.
Chương trình con là công cụ hữu ích để mô tả các chuyển động và quá trình lặp lại trong chương trình chính theo một trình tự cụ thể Nó được mã hóa tại địa chỉ P với số hiệu và 1 hoặc 2 chữ số, thể hiện số lần nhảy khi chương trình con 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, 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 Điều này cho thấy sự phân cấp trong cấu trúc chương trình, với khả năng lồng ghép các chương trình con ở nhiều cấp độ khác nhau.
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 sau lệnh gọi đầu tiên Ngược lại, nếu có địa chỉ nhảy Pxxxx, chương trình sẽ nhảy 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
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)
G53 Lựa chọn tọa độ máy
*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, cung cấp 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 kỹ thuật áp dụng cho dao hợp kim, đặc biệt là dao chip, yêu cầu tốc độ trục chính cao khi gia công vật liệu thép 45 Đối với các vật liệu cứng hơn, cần giảm tốc độ và bước tiến để tránh làm vỡ lưỡi cắt Khi sử dụng các loại dao khác như dao thép gió hoặc dao hợp kim liền 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 bằng 4; dao cóđk