Lýdochọnđềtài
Cácmáycôngcụlàtrụcộtcủanềnkinhtếsảnxuất,nókhôngnhữnglàmracác sản phẩm mà còn làm ra các thiết bị và hệ thống khác phục vụ cho tất cả các ngành kinhtế.Nhucầuvềcácthiếtbịnóichungngàycàngtăngcủacácdoanhnghiệptrong nước, đặc biệt là trong giai đoạn hội nhập và phát triển công nghiệp của đất nước Các doanhn g h i ệ p p h ả i đ ố i m ặ t v ớ i v i ệ c c ạ n h t r a n h k h ố c l i ệ t k h ô n g n h ữ n g ở t h ị t r ư ờ n g nướcngoàimà cònngaychính ởtrongthịtrườngtrongnước, dovậynhucầu thiếtbịsảnxuấtđóngmộtvaitròsốngcònđốivớicácdoanhnghiệp.Đểphụcvụsản xuất thường các doanh nghiệp nhập khẩu nhóm sản phẩm máy móc, thiếtb ị , d ụ n g c ụ vàphụtùngphụcvụchosảnxuấtchếtạo.Dựkiếntrongnhữngnămtới,saukhủng hoảng là giai đoạn các doanh nghiệp phải loại bỏ công nghệ cũ, đầu tư công nghệ mớinhằmnhanhchóngchiếmlĩnhthịtrường.Trongngànhcơkhíchínhxác,nhucầu cácmáycôngcụchínhxácnhưCNC,cácmáycôngcụchuyêndùnggiacôngtựđộng hóa theo nhu cầu doanh nghiệp sẽ rất lớn.
NgàynaymáyCNCkhôngcònlàkháiniệmxalạtạiViệtNam.MáyCNCxuất hiện tại hầu hết các lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là trong công nghiệp Tuynhiên hầu hết các máy CNC trong nước đều là nhập từ một số nước như Đức, Nhật và Trung Quốc, và giá thành các máyCNC đều rất cao Những máyCNC thiết kế và sản xuất tạiviệt namcòn rất ít vàhầu nhưchỉdừng lại ở mức độ“chế máyCNCchạyđược” Do vậy chúng em đã quyết định chọn đề tài thiết kế hệ thống điều khiển cho máy CNC, để mong rằng trong một tương lai gần, những máy CNC được thiết kế và sản xuấttạiViệtNamsẽcóchấtlượngtốthơnvàngàycàngphổbiếnhơn,từđóthúcđẩy sự phát triển của nền khoa học công nghệ trong nước.
Trong đề tàiđồ án môn tốtnghiệp, mục tiêu trước tiên mà emhướng tớilàchế tạo được mô hình máy CNC hoạt động hoạt động với sai số nhỏ, sau đó em hướng tới khắc phụcdao động,sai sốvà nângcao tính tựđộng củamáynhưkhảnăngthay dao tự động, hệ thống cấp phôi tự động Tuynhiên do kinh nghiệm còn hạn chế và thời gian thực hiện có hạn, nên đồ án của em còn những thiếu xót, và mục tiêu ổn địnhdaođộngvà hệthốngcấpphôitựđộngemchưathểhoànthiện.Emmongnhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô để hoàn thiện hơn đề tài.
EmxinchânthànhcảmơnthầyTiếnSĩNgôHàQuangThịnhđãgiúpđỡvàtạo điều kiện tốt để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài“Nghiên cứu, chế tạo và thiết kế máy cnc 3 trục”.
Mụcđíchcủađềtài
Nhiệmvụcủađềtài
Đốitượngnghiêncứuvàgiớihạncủađềtài
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là máycông cụ điều khiển bằng chương trình số CNC.
Phươngphápnghiêncứu
- Tìm hiểu các tài liệu liên quan đến động cơ DC, động cơ bước, động cơservo
- Sử dụng phần mềm hỗ trợ xây dựng mô hình tính toán và thực hiện môp h ỏ n g k i ể m t r a k ế t q u ả t í n h t o á n q u á t r ì n h t r a o đ ổ i n h i ệ t
- Thamkhảotừnhiềunguồnkhácnhau:đồánkhóatrước,tàiliệutrong sách, trên mạng internet,
Nộidungđềtài
Tổngquantìnhhìnhnghiêncứutrongvàngoàinước
Trongbốicảnhpháttriểnngànhcôngn g h i ệ p nướctahiệnnayhầuhếtcáccông nghệ chúng ta đang sử dụng đều phải nhập khẩu Trong quá trình sử dụng, sẽ có rất nhiềuhệthốngcầnphảithaythế,sửachữa,nângcấpvàchúngvẫnphảinhậpkhẩuvì trong nước không có những thiết bị, dâychuyền để chế tạo ra các hệ thống đó Máy CNCchế tạotrongnước vớichiphíthấpsẽ là chìa khoá để đảmbảochúngtacó thể nhanhchóngcóthểchếtạođượccáchệthốngthaythếphùhợpvừaphụcvụchocông nghiệp vừa đáp ứng nhu cầu các doanh nghiệp cơ khí vừa và nhỏ.
HiệnnaytrênthếgiớiviệcchếtạoramáycôngcụtựđộngCNCđạttớitrìnhđộ rất cao Máy CNC được nghiên cứu và đầu tư để tạo ra các loạim á y m ó c t h i ế t b ị , d â y chuyềnsảnxuấtđ ể phụcv ụ tấtcảcácngànhcôngnghiệpkhác.Cóthểphânloại các máy CNC như sau:
- Cácm á y C N C d ù n g đ ể c ắ t g ọ t k i m l o ạ i b ằ n g d ụ n g c ụ c ắ t ( t h e o c ô n g n g h ệ t r u y ề n thống):máyphayCNC,máytiệnCNC,cáctrungtâmtiệnvàphayCNC,máy mài CNC
- Các máyCNCdùng để giacông theocông nghệ phitruyềnthống:m á y xung tia lửa điện, máycắt dâytia lửa điện, máycắt bằng Plasma, cắt bằng Laser, máytạo mẫu nhanh RP
- Các máy CNC dùng để gia công biến dạng bằng áp lực: máy CNC tự động theo chương trình, máy cán, máy ép, máy dập điều khiển số
- Cácm á y CNCchuyêndụngphụcvụchocácngànhcôngnghiệpsảnxuấthàng loạthoặcđặcbiệt:sảnxuấtphụtùngôtô,đồtiêudùng,sảnxuấtvũkhí,hoáchấtđộchại…
HiệnnaycáclĩnhvựcứngdụngcủamáyCNCtrongnướckháđadạngvàphong phú Các sản phẩm do máy CNC tạo ra tập trung các lĩnh vực sau:
- Máy CNC dùng để chế tạo ra các máy móc, thiết bị và dây chuyền sản xuất phụcvụtoànbộcácngànhk i n h tếk h á c như:côngnghiệpnặng(đóngtàu,khaithác mỏ, điện, dầu khí, thiết bị vận chuyển như ô tô, tàu hoả,…), công nghiệp nhẹ (dệt may, đóng giày, thựcp h ẩ m , … ) , c ô n g n g h i ệ p q u ố c p h ò n g ( d â y c h u y ề n s ả n x u ấ t v ũ k h í , thuốcnổ,…),công nghệthông tin(dâychuyềnsản xuất vi mạch điệntử,lắpráp máy tính và thiết bị viễn thông,…), các thiết bị dùng cho giáo dục và đào tạo, các thiết bị y học…
- MáyCNC cũng có thể dùng để tạo ra các sản phẩm thông dụng và sản phẩm côngnghệcaođượcsửdụngtrongcuộcsốngvàtrongcôngnghiệp:khuônmẫudùng để tạo ra các chi tiết bằng nhựa dùng trong cuộc sống hàng ngày, các chi tiết để cấy vàchếtạocácốngnano,cácchitiếtbằngvậtliệusinhhọcđểthaythếxươngtrongy học, các đồ gá dùng trong sản xuất chíp điện tử…
KếtcấucơbảncủamáyCNC
Đầutrụcchính
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 2.2).
Trục chínhđược điềukhiển bởicác độngcơ Thườngsử dụng động cơServo theochếđộvònglặpkín,bằngcôngnghệsốđểtạoratốcđộđiềukhiểnchínhxácvà hiệu quả cao dưới chế độ tải nặng.
Hệ thống điều khiển chính xác góc giữa phần quayvà phần tĩnh của động cơ trục chínhđể tăng momenxoắnvà giatốc nhanh Hệ thốngđiềukhiểnnàycho phép người sử dụng có thể tăng tốc độ của trục chính lên rất nhanh.
Băngdẫnhướng
Hệ thống thanh trượt dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho các chuyển độngcủabàntheo X,YvàchuyểnđộnglênxuốngtheotrụcZcủatrụcchính(hình2.4).
Hình2.4Thanhtrượtv à contrượttròn,băngdẫnhướngYêucầucủa hệthốngthanhtrượttrượt phảithẳng,cókhả năngtảicao,độ cứng vững tốt, không có hiện tượng dính, trơn khi trượt
Trụcvítmeđaiốcbi
Trong máy công cụ điều khiển số người ta sử dụng hai dạng vít me cơ bản đó là: vít me đai ốc thường và vít me đai ốc bi.
Ta xét mối quan hệ giữa lực ma sát và tốc độ của vít me đai ốc thường và vít me đai ốc bi (hình 2.5):
Hình 2.5 Quan hệ giữa lực ma sát và tốc độ của vít me thường và vít me bi Đườngcongtrênlàđườngcongbiểuthị mối quanhệgiữalựcmasátvàtốcđộ củavítmeđaiốcthường.Đườngcongnàychialàmhaiphần:
+ Phần từ a đến b là vùng ma sát nửa ướt Vùng này có sự tiếp xúc trực tiếp giữa vít me và đai ốc Khivận tốc bằng không,lực masát lớn nhất, khivận tốc tăng lên dầu dần dần hình thành làm lực ma sát giảm dần tới b.
+ Giai đoạn tiếp theo là quá trình bôi trơn giữa hai bề mặt thủy động và như đồ thị thì lực ma sát tăng theo tốc độ.
Khi điều khiển máy CNC hai hoặc nhiều trục đòi hỏi thời gian khởi động bàn máy nhanh và momen nhỏ Nhìn vào đường cong trên ta thấy vít me đai ốc thường không đảm bảo được yêu cầu trên của máy CNC.
Thayvìtrạngtháitiếpxúc mặtnhưvít međai ốcthườngthìvítmeđaiốcbicó dạngtiếpxúclănbằngcáchđưavàocácrãnhrensốlượnglớnbihoặcbitrụ.Dotiếp xúcgiữavítm e vàđaiốclàmasátlănnênmasátcóthểlàcoilàkhôngđángkể.Từ đồthịtrêntathấyvítmeđaiốcbiđãxóabỏđượcvùngmasátkhôvàmasátnửakhô của ma sát thường. Ưuđiểmcủavítmeđaiốcbi:
Kết cấu của bộ truyền vít me bi phải có khả năng khử khe hở dọc trục và điều chỉnhsứccăngbanđầu.Khửkhehởvàtạosứccăngnhờviệcđiềuchỉnhvịtrítương quangiữahaiphầncủađaiốc.Khửkhehởvàtạosứccăngcóthểthựchiệnbằngcác phương pháp sau( H ì n h 2 7 ) :
+ Trên mỗi phần đai ốc thiết kế dạng mặt bích để liên kết hai phần đai với nhauthôngqua mốighépren.Đểkhử khehở vàtạosứccăngbanđầuchobộtruyền bằng cách giữa hai mặt người ta đặt các tấm đệm Với chiều dày các tấm đệm khác nhau cho phép thayđổi sức căng và vị trívùng tiếpxúc giữa bivớiđai ốc và vít me Thực hiện điều chỉnh theo phương pháp này có kết cấu đơn giản nhưng việc điều chỉnh khó khăn.
+ Một dạng khác của kết cấu khử khe hở và tạo sức căng là giữ cố định một phần của đai ốc, khe hở và tạo sức căng ban đầu bằng lực của lò xo(Hình2 8 )
+Trênmỗiphầncủađaiốc,vànhngoàicủanócóvànhrăngbướcnhỏvàtrong cũng có bố trí vành răng trong.
Kháiniệmcơbảnvềđiềukhiểnvàđiềukhiểnsố
Kháiniệm
Là quá trình xảy ra trong môt hệ thống giới hạn, trong đó một hay nhiều đại lượng là đại lượng đầu vào, các đại lượng khác là đại lượng đầu ra, chúng tác động và ảnh hưởng đến hệ thống theo những quy luật riêng.
Điềukhiểntheokiểutruyềnthống
Hệ thống điều khiển (HTĐK) theo kiểu này gồm: điều khiển bằng cam, điềuk h i ể n theoquãngđường,điềukhiểntheothờigian,điềukhiểntheochukì Nhìn chungcácloạiđiềukhiểnnàycóchungcácđặcđiểmchínhsauđây:
−Điềukhiểnmáycósựthamgiaphầnlớncủangườivậnhànhtừkhâucấpphôi, gá phôi, hiệu chỉnh dụng cụ cho đến khâu kiểm tra sản phẩm.
−Cácthaotáccủahệthốngđiềukhiểnthườngkhóthayđổi(chínhxáclàkhông thay đổi được) Do vậy, nó không thích ứng với sự thay đổi sản phẩm.
− Nếu không có sự tham gia của người vận hành thì cơ cấu máy thực hiện chu trình làm việc liên tục như các máy tự động Với các loại máy này không thay đổi đượchoặc muốnthayđổicũngrấtphứctạp.Dovậy,khuynhhướngpháttriểnchung làngườita muốncó nhữngHTĐK mà nódễ dàng thíchnghivớisự thayđổicủa sản phẩm Nhìn chung, các HTĐK theo kiểu truyền thống tuy càng lúc càng được cải thiệntuỳtheomứcđộcơkhíhoá,tựđộnghoácủanhàmáysảnnhưngvẫnchưathực sự đáp ứng được nhu cầu của thực tế.
Điềukhiểnsố
Điềukhiểnsố(NumericalControl)làmộtquátrìnhtựđộngđiềukhiểncáchoạt động của máy trên cơ sở các dữ liệu số được mã hoá đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống”
Máy hiểu theo nghĩa rộng bao gồm: các máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công…
Dữliệusốđượcmãhoábaogồm:cácchữsố,sốthậpphân, các chữ cáivà một số các ký tự đặc biệt.
Các chữ số và ký tự đó đại diện cho các đặc tính gia công như kích thước của chitiết,cácdụngcụđượcyêucầu,dungdịchtrơnnguội,tốcđộvòngquaytrụcchính, tốc độ chạy dao và được tổ hợp thành câu lệnh.
Cáchệđiềukhiểnsố
2.3.4.1 HệđiềukhiểnsốNC(Numericalcontrol) Đặctínhcủahệđiềukhiểnnàylà“chươngtrìnhhoácácmốiliênhệ”trongđó mỗi mảng linh kiện điện tử riêng lẻ được xác định một nhiệm vụ nhất định, liên hệ giữa chúng phải thông qua những dây nối hàn cứng trên các mạch logic điều khiển (hình 2.9).
2.3.4.2 HệđiềukhiểnsốCNC(ComputerNumericalControl) ĐiềukhiểnCNClàmộthệđiềukhiểncóthểlậptrìnhvàghinhớ.Nóbaohàm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý kèm theo các bộ phận ngoại vi.
Các chương trình CNC và các hàm logic được lưu trên các vi mạch máytính đặc biệt (các thanh ghi bộ nhớ của máytính) dưới dạng các phần mềm thayvì được nối kết cứng (nối dây) do đó các chương trình làm việc có thể thiết lập trước.
HệđiềukhiểnsốDNC(DirecNumerialControl)làhệthốngđiềukhiểntrong đónhiềum á y CNCđượcnốivớimộtmáyvitínhgiacôngtrungtâmquađườngdẫn dữ liệu.
Hệđiềukhiểnthíchnghi(AdaptiveControl)làhệthốngđiềukhiểncótínhđến tácđộngb ê n ngoàicủahệthốngcôngnghệđểđiềuchỉnhchukỳgiacông(quátrình gia công) nhằm loại bỏ ảnh hưởng của các yếu tố đó tới độ chính xác gia công.
HệthốngsảnxuấtlinhhoạtFMS(FlexibleManufacturingSystem)làhệthống sản xuấtcó mức độtự độnghoá cao bao gồm các máyCNCđể giacôngtự động, hệ thống cấp và tháo phôi, hệ thống vận chuyển phôi tự động, các máy tính hệ thống cung cấp chương trình điều khiển toàn bộ công việc.
HệthốngtíchhợpCIM(ComputerIntegratedManufacturing)làsựliênkếttoàn bộ giữaCAD(Computer Aided Design) và CAM(Computer Aided Manufacturing) vào một quá trình giám sát và điều khiển hoàn toàn bằng máy tính.
Phânloạicácphươngphápđiềukhiển
Tùytheoyêucầucủatừngloạimáyvàtừngcơcấuđiềukhiển,hệđiềukhiểncó thểphânthành3loạicơbản:điềukhiển điểm –điểm,điềukhiểnđoạnthẳngvà điều khiểnđường(tuyếntínhhoặcphituyến).Tấtnhiêncácmáyđiềukhiểnđườngđềucó thể sử dụng hệ điều khiển điểm – điểm và đoạn thẳng.
2.3.5.1 Điềukhiểnđiểm–điểm Đượcdùng để gia công các lỗbằngcác phươngpháp khoan, khoét,doa, và cắt renlỗ.Trongquátrìnhgiacông,chitiếtđượccốđịnhtrênbànmáycòndụngcụthực hiện việc chạy dao nhanh đến vị trí đã được lập trình Trong khi dịch chuyển nhanh daocụkhôngthựchiệnviệccắtgọt.Chỉkhinàođạtđượctoạđộtheo yêucầuthìnó mới bắt đầu thực hiện các chuyển động cắt gọt.
Là dạng điều khiển mà khi gia công dụng cắt được thực hiện lượng chạy dao theo một đường thẳng nào đó (hình 2.12a).
Làdạngđiềukhiểnchophépthựchiệnchạydaonhiềutrụccùngmộtlúc,nghĩa là nó có thể gia công một đường cong bất kì trên mặt phẳng hay trong không gian(hình1.12b).
Hình2.12aĐ i ề u khiểntheođườngthẳng Hình2.12bĐiềukhiểntheobiêndạng
Cho phép dịch chuyển dụng cụ trong một mặt phẳng nhất định nào đó Thí dụ như trên máy tiện, dụng cụ sẽ dịch chuyển trong mặt phẳng xOz để tạo nên đường sinhkhitiệncácbềmặt,trêncácmáyphay2D,dụngcụsẽthựchiệncácchuyểnđộng trong mặt phẳngx o y đ ể t ạ o n ê n c á c đ ư ờ n g r ã n h h a y c á c m ặ t b ậ c c ó b i ê n d ạ n g b ấ t kỳ.
Cho phép dịch chuyển dụng cụ trong 3 mặt phẳng đồng thời để tạo nên một đườngconghaymộtmặtcongtrongkhônggianbấtkỳ.Điềunàycũngtươngứngvới quátrình điềukhiểnđồngthờicả 3trụccủa máytheo mộtquan hệràngbuộc nào đó tại từng thời điểm để tạo nên vết quỹ đạo của dụng cụ theo yêu cầu.
Chophép dịch chuyển 2trục đồng thời để tạo nên một đường congphẳng, còn trụcthứ3đểđiềukhiểnchuyểnđộngđộclập.Điểmkhácbiệtgiữaphươngphápnày với phương pháp điều khiển 2D ở chỗ 2 trục được điều khiển đồng thời có thể được đổi vị trí cho nhau, có nghĩa là hoặc trong mặt phẳng xoy, yoz hoặc xoz.
Trên cơ sở của điều khiển 3D, người ta còn bố trí cho dụng cụ hoặc chi tiết có thêm1chuyểnđộngquay(hoặc2chuyểnđộngquay)xungquanh1trụcnàođótheo mộtquanhệràngbuộc vớicácchuyểnđộngtrêncáctrụckháccủa máy3D.Vớikhả năngnhưvậy,cácbềmặtphứctạphaycácbềmặtcótrụcquaycóthểđượcthựchiện dễ dàng hơn so với khi gia công trên máy 3D.
Mặt khác, vì lý do công nghệ nên có những bề mặt không thể thực hiện được việc gia công bằng 3D vì có thể tốc độ cắt sẽ khác nhau hoặc sẽ có những điểm có tốc độcắt bằngkhông(nhưtạiđỉnh củadao phayđầu cầu)haylưỡicắtcủa dụngcụ không thể thực hiện việc gia công theo mong muốn (ví dụ như góc cắt không thuận lợi hay có thể bị vướng thân dao vào các phần khác của chi tiết ).
Tómlại,tùythuộcvào yêucầubề mặtgiacôngcụ thểmà cóthểlựa chọn máy thíchhợpvìmáycàngphứctạpthìgiáthànhmáycàngcaovàcầnphảibổsungthêm nhiều công cụ khác như các phần mềm CAD/CAM hỗ trợ lập trình
Hơn thế nữa, máy càng phức tạp (càng nhiều trục điều khiển) thì tính an toàn trong quá trình vận hành và sử dụng máy càng thấp (dễ bị va chạm dao vào phôi và máy).Vìthếđểsửdụngđượccácmáynày,ngườiđiềukhiểntrướchếtđãsửdụngrất thành thạo các máyđiều khiển theo chương trình số 2D và 3D Cũng dễ thấylà máy phức tạp hơn có thể hoàn toàn đảmnhiệm đượcvai trò của máyđơn giản hơn, ví dụ như máy 3D có thể đảm nhiệm cho máy 2D và 2,5D.
HệtọađộtrênmáyCNCvàcácđiểmchuẩn
HệtọađộtrênmáyCNC
Để xác định vị trí tương quan hình học trong vùng làm việc của máy, trong phạmvichitiếtgiacôngmộtcáchrõràngthìcầnthiếtphảigắnnóvàomộthệtọađộ nào đó.
ThôngthườngtrêncácmáyCNCngườitasửdụnghệtọađộDecacOxyz.Cách xácđịnhcáctrụctheoquytắcbàntayphảiv à nóluônđượcgắnvàochitiếtgiacông (hình 2.15).
- Chi tiết gia công được xem là cố định còn mọi chuyển động tạo hình và cắtg ọ t d o d a o c ụ t h ự c h i ệ n
Hệtọađộcủacácloạimáyphay
- TrụcXnằmtrênbànmáy,nếunhìnvàotrụcchínhthìchiềudương hướng về phía bên phải.
- TrụcXnằmtrênbàn máy,chiềudươnglàchiềumàkhinhìnvàotrụcchính thì nó nằm phía trái.
Quá trình gia công trên máy điều khiển số được thiết lập bằng một chương trìnhbiểudiễnmốiquanhệgiữadaovàchitiết.Dovậyđểđảmbảođộchínhxácgia côngthìcácchuyểnđộngcủadaophảiđượcsosánhvớiđiểmgốccủamáyM.Điểm M là điểm giới hạn vùng làm việc của máy, nó được nhà chế tạo quy định Ở máy phay thường nằm ở điểm giới hạn dịch chuyển của bàn máy.
Là điểm mà tọa độ của nó so với điểm gốc M của máy không thay đổi, cũng do nhà chế tạo quy định.
− Đối với chi tiết phayngười ta thường chọn điểm W tại điểm gốc ngoài của đường viền chi tiết.
− Chú ý khi chọn điểm P phải thuận tiện cho việc thay dao (không làm ảnh hưởngđ ế n c h i t i ế t v à đ ồ g á )
2.4.3.5 ĐiểmchuẩncủagádaoTvàđiểm gádaoN(H1.18) ĐiểmTdùngđểxácđịnhhệtrụctoạđộcủadao.Thườngkhigádao trênmáy thì điểm T trùng với điểm N (H 1.18)
NhữngkháiniệmcơbảnvềlậptrìnhgiacôngtrênmáyCNC
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 Trong đó, quá trình CNC đóng một vai trò rất quan trọng Nó là một mắc xích quan trọng của quá trình chuẩn bị sản xuất.
Trên cơ sở này, cho phép ta định nghĩa lập trình là gì ? Lập trình là quá trình thiết lập các lệnh cho dụng cụ cắt, trên cơ sở bản vẽ chi tiết và các thông tin công nghệ.Nóđượctổnghợprồiđượcchuyểnsangbộphậnmangdữliệu.Tạiđâynóđược mã hóa và sắp xếp theo dạng mà máy có thể hiểu được.
2.4.4.1 Quỹđạogiacông Để gia công các chi tiết theo chương trình, trước hết phải xác định được quỹ đạochuyểnđộngcắtgọtvàquỹđạochuyểnđộngcủatâmdaoP.Quỹđạocủatâm daocóthểtrùngvớibiếndạngcủachitiết,cụthểtheođườngcáchđềubiêndạngchi tiết hoặc cụ thể thay đổi vị trí theo một quy luật xác định so với biến dạng của chitiết. Để giacông toànbộ các bề mặtcủa biêndạng chitiếtthìquỹđạochuyểnđộng củatâmdaophảiliêntục.Tuynhiên,việcxácđịnhquỹđạocủatâmdaotrongkhông gian rất phức tạp Do đó, khi lập trình quỹ đạo của tâm dao thì ta thường lập trình theo từng phần biên dạng riêng biệt.
2.4.4.2 Cáchghikíchthướcchitiết Để lập trình gia công trên máy CNC thì kích thước trên bản vẽ phải được ghi theo toạ độ Đề Các Có hai cách ghi kích thước trên bản vẽ:
Thôngsốcôngnghệ(TechnologicalInformation)
− Giá trị chạy dao sẽ hết hiệu lực khi có một giá trị khác của lượng chạy dao thay thế.
Chươngtrìnhgiacông
Quyướckítựđịachỉ
Cáckítựđịachỉ,nhữngdấuhiệuđặtbiệt(DIN66025)vàcácchứcnăngdịchchuyển Bảng 2.1 Quy ước kí tự địa chỉ
Cấutrúcmộtchươngtrình
Đểviếtchươngtrìnhgiacôngchomộtbiêndạngchitiết.Tatiếnhànhchiabiên dạng đó thành những biên dạng hình học đơn giản Nó có thể được điều khiển trong từng bước gia công hay trong một câu lệnh của chương trình.
Cácphươngpháplậptrìnhchohệđiềukhiển
Xuấtpháttừ yêucầuvềtínhlinhhoạtvàmứcđộtựđộnghoácaocủatấtcảcác thiết bị gia công, dẫn tới bước nhảyvọt trong việc ứng dụng các hệ điều khiển CNC trongcácphânxưởng,xínghiệpsảnxuấtvàchếtạo.Sựpháttriểnđótácđộngrấtlớn đến khả năng thiết lập các chương trình CNC Các phương pháp lập trình :
+ Lập trình trực tiếp trên máy CNC:l à q u á t r ì n h t ì m r a c á c t h ô n g s ố đ i ề u khiểnvànạpchúngvàohệđiềukhiển,thựchiệntrựctiếptrênmáythôngqua bảng điều khiển.
+ Lập trình với sự trợ giúp của máy tính: quá trình lập trình theo kiểu nàytươngtựlậptrìnhbằngtay.Tuynhiên,thờigianlậptrìnhvàcáclỗiđượcgiảm xuống một cách đáng kể nhờ các bộ vi xử lí, bộ nội suyvà một số khối lượng lớn các dữ liệucầnthiếtđược cài đặtsẵntrong máykhicầnchỉ việc truycậptheođịa chỉ và sử dụng.
Tínhtoánlựachọnđộngcơtrụcchính
Mô hình máy phay CNC 3 trục phải được đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và làm được ở nhiều chế độ tải khác nhau, dễ dàng điều khiển, làm việc ổn định, trong thực tế máy phay cnc thường được sử dụng động cơ trục chính để lắp đặt dao cắt thôngquacollectspindlethựchiệnquátrìnhgiacông.Độngcơcầnđượckếtnốivới biến tầng và được điều khiển thông qua máy tính.
DựavàomụcđíchsửdụngmôhìnhmáyphayCNC3trụctrongviệcgiacông cácvậtliệunhư:nhôm,gỗ,nhựamicavàlựachọnđượcđộngcơvớicácthôngsốnhưsau.
𝑛 max= 12.000vòng/phút; Tốc độ chạy không tải:
𝑉 𝑜𝑚𝑎𝑥 %00vòng/phút; Tốc độ cắt lớn nhất:
𝑉 𝑚𝑎𝑥 =2.000vòng/phút; Đườngkínhdaophaylớnnhất: D(mm) =B(bềrộngcắt); Số lưỡi dao cắt: Z = 4;
Chiềusâucắtlớnnhất:t=5mm; Hệ số an toàn: 2.5.
Tlàchukỳbềncủa dao(phút) k v = k MV k nv k uv =1.0.9.1=0,9
Thiếtkếcơkhí
Thiếtkếkhungmáy
ChọnphươngánthiếtkếkhungmáygiacôngcácloạivậtliệumềmnhưMica, gỗ, phục vụ trong công tác đào tạo Khung máy được thiết kế bằng vật nhôm định hình, thiết kế nhỏ gọn dễ di chuyển, hình ảnh thiết kế khung máy:
Chiềucaokhung:455mm Chiều dài khung: 540mm
Khung máydùngđể chứahệthống điều khiển, độngcơcủa trụcchính và rất nhiều hệ thống khác.
Chịu toàn bộ máy và khối lượng phôi tác dụng lên tạo sự ổn định vàc â n b ằ n g c h o m á y
TruyềnđộngtrụcX
TruyềnđộngtrụcY
Hình3.3.ThiếtkếtruyềnđộngtrụcY Vùng làm việc như sau:
TruyềnđộngtrụcZ
Hình3.4.ThiếtkếtruyềnđộngtrụcZ Vùng làm việc như sau:
Tổngthểthiếtkếcơkhí
Hình lắp ráp tổng thể khung máy, trục truyền động theo phương X, Y, Z,động cơ trục chính:
Hình3.5.Thiếtkếtổngthểcơkhí Chiều cao khung : 475.6 mm
Thiếtkếđiệnvàphầnđiềukhiển
Chọnđộngcơtruyềnđộngcáctrục
Mạchdriver Mạchđơngiản Mạch phức tạp, thường phảimuadrivertừnhàsảnxuất
Tốcđộ TrungBình(2000-4000rpm) Nhanh(3000-5000rpm)
Vònghở(khôngcóencoder) Điềukhiểnvòngkín(cóencod er) Độphângiải 2phaPM:7.5°(48ppr)
2phaHB:1.8°(200ppr) hoặc0.9°(400ppr) 5phaHB:0.72°(500ppr) hoặc0.36°(1000ppr)
Bảng3.1SosánhđộngcơbướcvàđộngcơservoTrongđồán nàydo máychỉ gia công vật liệu mềm,nênchúng emchọnđộng cơ bước (Step) để dẫn động cho các trục.
Giớithiệuđộngcơbước(Step): Độngcơbước(stepper motor),thực chấtlà mộtđộngcơđồngbộdùngđể biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay.
Về cấu tạo động cơ bước gồm có các bộ phận là stato, roto là nam châm vĩnh cửu hoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở là những khối răng làm bằng vật liệu nhẹcótừtính.Độngcơbướcđượcđiềukhiểnbởibộ điềukhiểnbên ngoài.Độngcơ bước và bộ điều khiển được thiết kế sao cho động cơ có thể giữ nguyên bất kỳvị trí cố định nào cũng như quay đến một vị trí bất kỳ nào. Độngcơbướccóthểsửdụngtronghệthốngđiềukhiểnvònghởđơngiản,hoặcvòng kín,tuynhiên khi sửdụngđộngcơbướctronghệ điều khiển vònghởkhi quá tải, tất cả các giá trị của động cơ đều bị mất và hệ thống cần nhận diện lại.
Hình3.7.Cấutạođộngcơbước Ưu-nhượcđiểmcủađộngcơbước Ưu điểm :
Không chổi than : Không xảy ra hiện tượng đánh lửa chổi than làm tổn hao năng lượng, tại một số môi trường đặc biệt (hầm lò ) có thể gây nguy hiểm.
Tạođượcmômengiữ:Mộtvấnđềkhótrongđiềukhiểnlàđiềukhiểnđộngcơ ở tốc độ thấp mà vẫn giữ được mômen tải lớn Động cơ bước là thiết bị làm việc tốt trongvùngtốcđộnhỏ.Nócóthểgiữđượcmômenthậmchícảvịtrítrừvàotácdụng hãm lại của từ trường rotor. Điều khiển vị trí theo vòng hở : Một lợi thế rất lớn của động cơ bước là ta có thểđiềuchỉnhvịtríquaycủarototheoýmuốnmàkhôngcầnđếnphảnhồivịtrínhư các động cơ khác, không phải dùng đến encoder hay máy phát tốc (khác với servo). Độc lậpvớitải:Vớicác loạiđộngcơkhác, đặc tínhcủa tảirất ảnhhưởngtới chấtlượngđiềukhiển.Vớiđộngcơbước,tốcđộquaycủarotorkhôngphụthuộcvào tải(khivẫnnằmtrong vùngmomencóthểkéođược).Khimomentảiquálớngâyra hiện tượng trượt, do đó không thể kiểm soát được góc quay.
Vềcơbảndòngtừdrivertớicuộndâyđộngcơkhôngthểtănghoặcgiảmtrong lúchoạtđộng.Dođó,nếubịquátảiđộngcơsẽbịtrượtbướcgâysailệchđiềukhiển. Độngcơbướcgâyra nhiềunhiễuvàrung độnghơnđộngcơservo Động cơ bước không thích hợp cho các ứng dụng cần tốc độ cao.
Mộtsốđặcđiểmcủađộngcơbước: Động cơ bước hoạt động dưới tác dụng của các xung rời rạc và kế tiếp nhau. Khi có dòng điện hayđiện áp đặt vào cuộn dâyphần ứng của động cơ bước làmcho roto của động cơ quay một góc nhất định gọi là bước của động cơ.
Gócbướclàgócquaycủatrụcđộngcơtươngứngvớimộtxungđiềukhiển.Gócbước được xác định dựa vào cấu trúc của động cơ bước và phương pháp điều khiển động cơ bước.
Tính năng mở máy của động cơ được đặc trưng bởi tần số xung cực đại có thể mở máy mà không làm cho roto mất đồng bộ.
Chiều quay động cơ bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện mà phụ thuộc vào thứ tự cấp xung cho các cuộn dây. Độngcơbướcđượcchiathành3loạichínhlà:
Độngcơbướcnamchâmvĩnhcửu
Độngcơbướcnamchâmvĩnhcửucórotolànamchâmvĩnhcửu,statocónhiềurăng trên mỗi răng có quấn các vòng dây Các cuộn dây pha có cực tính khác nhau.
Nguyên lýhoạtđộngcủa độngcơ bước namchâmvĩnhcửucó 2cặp cuộnpha được trình bày ở hình:
Ban đầu vị trí của stato và roto đang ở phase A Khi cấp điện cho 2 cuộn dâypha B vàDtrong2cuộnsẽxuấthiệncựctính.Docựctínhcủacuộndâyphavàrotongược nhau dẫn đến roto chuyển động đến vị trí như hình phase B on Khi cuộn dâypha B vàDngắtđiệncuộndâyAvàBđượccấpđiệnthìrotolạichuyểnđộngđếnvịtrínhư hình phase C on.
Hình3.9.Nguyênlýhoạtđộngđộngcơbướcnamchâmvĩnhcửu Gọi số răng trên stato là Zs, góc bước của động cơ là Sđc, góc bước của động cơ này được tính theo công thức sau:
Độngcơbướcbiếntừtrở
Động cơ bước biến từ trở có cấu tạo giống với động cơ bước nam châm vĩnh cửu.Cấutạocủa stato cũngcó cáccuộnphađốixứngnhau,nhưngcáccuộnpha đối xứng có cùng cực tính khác với động cơ bước nam châm vĩnh cửu Góc bước của stato là Ss.
Roto của động cơ bước biến từ trở được cấu tạo từ thép non có khả năng dẫn từ cao, do đó khi động cơ mất điện roto vẫn tiếp tục quay tự do rồi mới dừng hẳn.
Hình3.10.NguyênlýhoạtđộngđộngcơbướcbiếntrừtrởKhicấpđiệnchophaA(hìnha),từngcặpcuộndâyAbốtríđốixứngnhaucó cùng cực tính là nam (S) và bắc (N) Lúc này các cuộn dây hình thành các vòng từ đối xứng.
KhicấpđiệnchophaB(hìnhb) Lúcnàytừtrởtrongđộngcơlớn,momentừ tác động lên trục roto làm cho roto quay theo chiều giảm từ trở Roto quay cho tới khitừ trở nhỏ nhất và khi momen bằng khôngthì trục động cơ dừng,roto đạt đến vị trí cân bằng mới.
Tươngtựnhưvậtkhicấpđiệncho pha C,độngcơhoạtđộngtheonguyêntắc trên và roto ở vị trí như hình c Quá trình trên lặp lại và động cơ quay liên tục theo thứtựphaA- B-C.Đểđộngcơquayngượcchiềuchỉcầncấpđiệnchocácphatheo thứ tự ngược lại.
Gọi số pha của động cơ là Np, ổ răng trên roto là Zr, góc bước của động cơ bước biến từ trở là S ta tính được công thức sau:
Độngcơbướchỗnhợp
Động cơ bước hỗn hợp (còn gọi là động ơ bước lai) có đặc trưng cấu trúc của động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước biến từ Stato và roto có cấu tạo tươngtựđộngcơbướcbiếntừtrởnhưngsốrăngcủastato vàroto khôngbằng nhau Roto của động cơ bước thường có 2 phần: phần trong là nam châm vĩnh cửu được gắn chặt lên trục động cơ, phần ngoài là 2 đoạn roto được chế tạo từ lá thép non và răng của 2 đoạn roto được đặt lệch nhau.
Trong đó: S là góc bước của động cơ, Sr là góc giữa 2 răng kề nhau, Zs là sốc ặ p c ự c t r ê n s t a t o Độngcơbướchỗnhợpđượcsửdụngrộngrãivìkếthợpcácưuđiểmcủa2loại động cơ trên là động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước biến từ trở.
Độngcơbước2pha
Hiện naycác độngcơ bước2pha đượcsử dụngrất thôngdụng,có kếtcấu như độngcơbướchỗnhợpvàđộngcơbướcnamchâmvĩnhcửu.Tuynhiênđộngcơbước 2 pha còn được phân loại dựa vào cách đấu dây các cặp cực. Động cơ bước đơn cực: cuộn dây pha có ba dây đầu ra Điểm trung tâm của cuộndâyđượcđấurangoài.Khicấpđiện,dâytrungtâmđượcnốivớiđầudươngcủa nguồn điện, hai đầu dây còn lại được nối với đầu âm. Động cơ bước lưỡng cực: cuộn dây pha của loại động cơ này chỉ có 2 đầu ra. Mộtđầudâyđượcnốivớinguồndươngvàđầucònlạiđượcnốivớiđầuâmcủanguồn điện Động cơ bước lưỡng cực có kết cấu đơn giản nhưng điều khiển phức tạp hơn động cơ bước đơn cực.
Cácphươngphápđiềukhiểnđộngcơbước
Hình3.13.Phươngphápđiềukhiểnđộngcơbước Điềukhiểndạngsóng(Wave):làphươngphápđiềukhiểncấpxungđiềukhiển lần lượt theo thứ tự chon từng cuộn dây pha. Điềukhiển bướcđủ(Fullstep):làphươngphápđiềukhiểncấpxung đồngthời cho 2 cuộn dây pha kế tiếp nhau. Điều khiển nửa bước (Half step): là phương pháp điều khiển kết hợp cả 2 phươngphápđềukhiểndạngsóngvàđiềukhiểnbướcđủ.Khiđiềukhiểntheophương pháp này thì giá trị góc bước nhỏ hơn hai lần và số bước của động cơ bước tăng lên 2lầnsovớiphươngphápđiều khiểnbướcđủtuynhiênphươngpháp nàycóbộphát xung điều khiển phức tạp. Điềukhiểnvibước(Microstep):l à p h ư ơ n g pháp mớiđượcápdụng trongviệc điều khiển động cơ bước cho phép động cơ bước dừng và định vị tại vị trí nửa bước giữa 2 bước đủ. Ưuđiểmcủaphươngphápnàylàđộngcơcóthểhoạtđộngvớigócbướcnhỏ,độ chính xác cao.
Do xung cấp có dạng sóng nên động cơ hoạt động êm hơn,hạn chế được vấn đề cộng hưởng khi động cơ hoạt động
Chọnđộngcơtrụcchính
Mộtsốchitiếtkhác
Chất liệu: nhôm- nhựa Đẩutrục:6.35mm-10mm
Sốngõvào:4ngõIN1,IN2IN3,IN4cáchlyOpto.
Sốngõra:4ngõOUT1,OUT2,OUT3,OUT4cáchlyICđệm.
GiớithiệuphầnmềmđiềukhiểnmáyCNC
Mach3 là phần mềm của hãng ArtSoft, ban đầu được thiết kế dành cho những người chế tạo máyCNC tại nhà theo sở thích nhưng đã nhanh chóng trở thành phần mềm điều khiển linh hoạt trong công nghiệp Dưới đâylà một vài các chức năng và đặc điểm cơ bản được cung cấp bởi Mach3 :
- Biến một máytính cá nhân PC thành một bộ điều khiển máy CNC 6 trục với đầy đủ các tính năng.
- Giao diện phần mềm có khả năng hiển thị ra toàn màn hình bất kỳ đang sửdụng.
GiaodiệnvàmộtsốchứcnăngcủaMach3
TrangProgramRun(Alt-1)
Reset (Emergency Stop):Nếu bạn nhấn Reset, máy sẽ lập tức ngừng hoạt độngvàngắttứcthìmọihoạtđộngcủatấtcả các motor.Chươngtrìnhđượcresetlại từ đầu Reset chỉ nên dùng khi gặp các sự cố rất nguyhiểm cần dừng ngaymọi hoạt độngcủamáynhư:chậpmạch,vađậpnguyhiểm…SaukhidùngResetcầnphảiđưa máy về điểm tham chiếu (hay cài lại hệ toạ độ cắt).
Nhómđiềukhiểncác trục:Nhómnàybaogồmcácnútđể điềukhiểncáctrục và hiển thị vị trí của đầu dao.
- Zero X, Zero Y, Zero Z, Zero 4: Cài đặt tọa độ zero (0) cho mỗi trục ứngvớitọađộcắthiệnhành(có6tọađộcắttừG54đếnG59đượccàiđặttrongtrangOffset).
- Offline:khi chế độ nàyđược chọn đèn offline sẽ sáng lên và Mach3 sẽ khóa tất cả các sự di chuyển của máy.
- Machine Coord’s:Khi nút này được nhấn đèn sẽ sáng lên, lúc này tọa độ của các trục được hiển thị là tọa độ tuyệt đối (tọa độ máy).
- Soft limits:Đâylà chức năng quá cử mềm của máy, tức ta thiết lập các vịtrícử hànhtrìnhbằngphần mềm, máysẽliêntụcgiánsát mọi vịtrídichuyểncủa cáctrụcnếucómộtmãGcodebấtkìhayJogcótọađộnằmngoàivùnglàmviệccho phépthìphầnmềmsẽngắtvàbáolỗi.đểthiếtlậpchoSoftlimitstrênmenubarchọn Config > homing / soft limits.
CycleStart(Alt-R):Khimộtchươngtrìnhcắtbấtkìđượcloadlênchương trình sẽ hiển thị trong vùng G-Code Khi đó nhấn nút trên bảng điều khiểnhoặcnhấntổhợpphím,máysẽtựđộngchạyphaychitiếttheochươngtrình.
Feed Hold (Spc):Khi sử dụng nút này, đầu phay sẽ ngưng di chuyển, để tiếp tục ta nhấn nút Cycle Start, đầu phay tiếp tục di chuyển và mọi hoạt động của máysẽ tiếptục NútFeed Holddùng khigặpcác sự cố cầnphảidừng dichuyểnđầucắt.
Edit G-Code:Hiệu chỉnh G-Code hiện hành Khi một chương trình đơn giảntacóthểlậptrìnhbằngtaybằngcáchnhấnnútnàysaukhiđãđóngG-Codehiện hành Hoặc ta có thể sửa chương trình hiện hành.
CloseG-Code:ĐóngG-CodehiệnhànhtrongvùngG-Code.
Set Next Line:Cài đặt dòng sẽ phay tiếp theo khi ta nhấn nút Cycle Start
(đểcàiđặtdòngsẽ cắttiếptheosaukhita nhấnnúyCycleStart tanhấnnútSet Next Line và nhập số dòng vào).
Run From Here:Sau khi đã nhập dòng để bắt đầu phay tiếp ta nhấn nút này hệ thống sẽ tự động chạy tới dòng ta muốn phay tiếp và chờ nhấn Cycle Start. Khi ta nhấn nút Cycle Start hệ thống sẽ xuất hiện hộp thoại Preperational Move to hỏi ta có muốn di chuyển đến tọa độ của câu lệnh trước đó không.
SingleBLK(Alt-N):NhấnnútSingleBlock(hoặcnhấntổhợpphím để bắt đầu chế độ này(đèn single block bật sáng) và nhấn lại nút single block (nhảra)đểbỏchếđộ này Ởchếđộnàykhichươngtrìnhđượcthực thi,daosẽ dừng sau mỗi block chương trình (Câu lệnh) Chức năng này giúp ta kiểm tra từng khốilệnh.
-Return:Trởvềđiểmthayđiệncực.Khinhấnnútnàyxuấthiện mộthộp thoạivàhệthốngsẽhỏitacóbậtSpindle(đầucắt)không.
- JogON/OFFCtrl-Alt-J:Tắtmởchứcnăngchạybằngtay,khichếđộ này được chọn đèn Jog ON/OFF sẽ sáng lên.
- Feed Rate:Hiển thị tốc độ cắt Feedrate Override: Tốc độ cắt (feedrate) trongchươngtrìnhsẽđượchiệuchỉnhtănghoặcgiảmtheophầntrămđượclựachọn trên nút
- Jog feed rate override Thường sử dụng để chạykiểm tra chương trình. Đôikhitrongchươngtrìnhtadùngtốcđộcắtchậmđểđảmbảoantoàn,khigiacông tathấycóthể tăngtốc độcắtmàvẫnđảmbảocác yêucầuthìtadùngchứcnăngnày đểtăngtốcđộcắt(đểtăngtốcđộcắttanhấnvàodấucộngtrongvùngFeedRatehoặc nhấn F11, tương tự để giảm ta nhấn vào dấu trừ trong vùng Feed Rate hoặc nhấn F11).KhisửdụngchếđộnàyđènJogfeedrateoverridesẽnhấpnháy.Đểthoátkhỏi chếđộnàytanhấnResetChứcnăngnàycòndùngđểthaytốcđộcắtởchếđộJogfeed.
FRO:Hiển thị tốc độ cắt thực.Feedrate:
Hiển thị tốc độ cắt lập trình Nhóm điều khiển tốc độ trục chính:
TrangMDIAlt2(ManualDataInput)
Là chế độ điều khiển máy bằng các lệnh NC trong chế độ MDI, chương trình đượcthựchiệncũngcùngđịnhdạngnhưởvùngG-Codenhưngđượcnhậpvàotừng câu lệnh trong vùng Input (chọn nút MDI trên bảng điều khiển máy).
- Mach3cóthểnhớđượctấtcảcácdòngtađãnhậpvàotrongvùngInput và lưu lại thành File MDITech.tap trong “C:\Mach3\GCode\” Ta có thể load File MDITech.tap bằng cách nhấn nút Load/Edit file MDI được load lên vùng G-Code(LưuýtrướckhiloadfileMDITech.taptanênđóngG-Codehiệnhànhlại).
- Để lưu lại các dòng đã nhập thì trước khi nhập ta nhấn nút Start Tech sau khinhập ta nhấn nút Stop Tech để lưu những dòng đã nhập vào file MDITech.tap.Trongquátrìnhnhậpnếumuốnbỏdòngđangnhậptanhấnphím Esc hoặc nhấp chuột vào nút Stop (Esc).
- ĐểnhớvịtríhiệntaitanhấnnútSetVariable Positionvàđểtrởvềvịtrí đã nhớ trước đó ta nhấn nút Goto Variable Position.
TrangToolpath(Alt4)
TrangOffsets(Alt5)
Càiđặthệtọađộcắt:Hệtọađộcắt(workcoordinatesystem)làhệtọađộgắn liền với chi tiết cần phay, hệ tọa ộ này thường được sử dụng khi lập trình phay nên gọilàhệtọađộphay.Khilậptrình,phảinhớxácđịnhlựachọnG54-G59Mach3mặc định là G54
TrangSetting(Alt6)
Trang cho phép ta cài đặt tham số của máy, phần cài đặt này do nhà sản xuấtcài đặt.
Trang cho phép ta quan sát toàn bộ trạng thái IN/OUT khi ta kích hoạt tín hiệu củamáy
CáchsửdụngcácModetrongMach3
ModeJog
Để vào chế độ Jog (điều khiển bằng tay) ta nhấn nút Jog ON/OFF (hoặc bấm tổhợp phím)khi nàyđènJog ON/OFF sánglênvà tacóthểdùngphím để di chuyển đầu cắt Để chọn mode ta click Shuttle mode, ứng với mỗi mode đèn vàng sẽ sáng bên cạnh Có tất cả 3 mode.
Trong mode continuous:có chức năng khibạnnhấnphímtắtjog củat r ụ c n à o t h ì t r ụ c đ ó s ẽ j o g m ộ t k h o ả n g c á c h t ừ l ú c b ạ n n h ấ n v à g i ữ p h í m c h o đ ế n l ú c n h ã r a T ố c đ ộ j o g được thiếtlặptheotỉ lệ phầntrăm trongôDRObên dưới SlowJogRate, bạncóthểnhậpgiátrịtừ0,1%- 100%sauđónhấnenterđểthựcthigiátrịvừađược nhập.Ngoàirabạncóthểthayđổibằngcáchnhấnnúttamgiacobêncạnhđểtăng hay giảm giá trị lưu ý mỗi lần nhấn ứng với giá trị sẽ tăng lên hay giảm xuống 5%. Nếu bạn nhấn giữ phím Shift kèm theo khi đó tốc độ sẽ đạt giá trị 100% tức tốc độ cực đại cho phép giúp di chuyển đến vị trí mong muốn nhanh hơn.
Trong mode Step: Mỗi lần nhấn phím jog ứng với mỗi trục sẽ di chuyển theo tỉ lệ ở DRO bên cạnh Cycle jog Step, bạn có thể thiệt lập giá trị này vào Dro theo ý muốn,dichuyểnsẽ thựcthitheofeedrate hiệnt ạ i , ngoàirabạncó thểchuyểnđộng mà không theo tỉ lệ của mode step mà bạn có thể di chuyển theo tỉ lệ mặc định của nút cycle jog step.
Tacó thểdùngcác phímmũitên lênxuống,qualạiđểđiềukhiển, mặc địnhphím mũi tên nằm ngang được thiết lặp cho việ di chuyển trục X, các phím mũi tên lên xuốngđượcthiếtlặpchodichuyểntrụcY,phímPageup vàPagedownđượcthiết lập cho trục
ModeHandle(MPG)
Muốn sử dụng được mode này bạn phải conect handle với cổng máy in thông qua ngõv à o c ủ a c ổ n g n à y , s a u đ ó v à o c o n f i g / p o r t a n d P i n h ộ p t h o ạ i x u ấ t h i ệ n chọnt a b Encoder/MPG’sđểthiếtlậpđúngchân màbạnkếtnốivớihandalnhư hình bên dưới.
Sau đó quay trở lại chương trình, tại màn hình ô chế độ MPG mode chọn các nútALTA,ALTB,ALTC,mỗilầnnhấnđènvàngsẽnhãyđếnvịtrímỗitrụcmuốn điều khiển mà bạn muốn di chuyển.
Mộtsốchứcnăngkhác
PanningandZoomingtoolpathdisplay:Trêngócmànhình môphỏngcông cụvàbiêndạngbên phảichươngtrìnhtacóthểthayđổigócnhìn cũngnhưthunhỏ và phóng lớn lên bằng cách di chuyển con trỏ đến chi tiết nhấn giữ và xoay theo mong muốn.
Ngoài ra Mach3 còn hỗ trợ một số Modult CAM chuyên dụng như cắt cung tròn,cắtđườngtròn,cắttheobiêndạngSpline…Tagọichươngtrìnhbằngcáchsau: trênmenubarchọnWizards/chọnPickWizardshộpthoạisẽhiệnlênnhưdướihình.
NgoàiraMach3cònmộtsốmodultnhưtronghình.BạnmuốnchạyModultnào thìchỉviệcnhấpchọntênchươngtrìnhđ ó tronghộpthoạirồichọnRun,lúcnàyhộp thoại chương trình tương ứng sẽ hiện diện.
Vídụ:MuốnchạychươngtrìnhCutaCircularpockettanhấpchọnvàotênnhư ô màu đỏ bên trên rồi nhấp Run Lúc này xuất hiện hộp thoại.
LúcnàytachỉviệcnhấpvàocácDROtrênhộpthoạivànhậpvàocáckíchthước mong muốn rồi lưu lại các thiết lập bàng nút Save Setting sau đó nhấn Post code chươngtrìnhsẽtựđộngxuấtrachươngtrìnhGcodechobạn.Nguợclạimuốnxóat a n h ấ p
TínhiệutruyềntừMach3racổngLPT
Nhưđãnói ởtrênt h ì M a c h 3 xuấtra3 cặpxungvàhướng(Pulse/Dir)ứngvới mức logic 1 là 5 volt và mức logic 0 là 0 volt Sơ đồ chân và chức năng của từngchân.
NgoàiratacóthểhiệuchỉnhsốchânvàsốcổngLPTtrênphầnmềmbằngcách: Trên menu bar chọn Config
CáchchuyểnđổitừMastercamsangG-code
LàmviệctrongMastercam
Dùng Mastercam để vẽ các biên dạng cần phay Để phay theo ý muốn ta sắp xếp những nguyên công cần phay theo một cách hợp lý nhất Sau khi lập trình các biên dạng xong ta xuất sang file NC.
Vùngthiếtlậpchươngtrìnhgiacông
VùngchạymôphỏngdaovàxuấtG-code
Chophépmôphỏngdaovàchếđộ chạydao,G1lànơixuấtfileG-codeđểđưavào máy tính tiếp nhận chương trình gia công.
Kếtquảchếtạokếtcấucơkhí
Kếtcấukhungmáy
Vậtliệusửdụnglànhômđịnhhìnhđểtạonên khungmáy Kếtcấuphần khung nhỏ gọn.
Bànmáyvàkhung máyđượcthiếtkếtừnhômđịnhhình Kích thước khung máy: 700x800x480mm
Cơcấuchuyểnđộngcơkhí
Kếtquảthicôngphầnđiềukhiển
ĐộngcơBước(Step)
DriverđiềukhiểnđộngcơBước
Độngcơtrụcchính
Mạchđệmtínhiệu
KếtquảứngdụngmôhìnhmáyCNC
Kiểmtracácnguyêncônggiacôngvàkiểmtrađườngchạydaocắtgọttrêntrên phần mềm trước khi gia công:
ChuyểnchươngtrìnhG-codesxuốngmáytiếnhànhgiacông.Kếtquảthựchiện gia công của nhóm trên mô hình máy CNC:
Kếtluận
Trảiquagần3thángphốihợpnghiêncứugiữagiảngviênvàsinhviên,kếtquả ban đầu đã chế tạo thành công mô hình máy CNC 3 trục, máy chạy ổn định và độ chínhxác ở mức vừaphải.Tuynhiên, môhình máyCNCsauchế tạobanđầucóchi phí thấp, nên khả năng nội suy cũng như độ cứng vững của máy chưa đạt như máy chuẩn công nghiệp trên thị trường thương mại Tuynhiên, qua quá trình chế tạo mô hình máy CNC 3 trục, mô hình máyCNC cũng đủ để gia công các vật liệu độ cứng thấp như gỗ, mica. ƯuđiểmcủamáylàsửdụnghệthốnglệnhG-codethôngquaphầnmềmMach3, nên có thể lập trình bằng tayhoặc lập trình tự động một cách dễ dàng Rủi ro khi có sự cố về hệ thống cơ khí hay điều khiển điều có thể dễ dàng sữa chửa, bảo trì Đây cũng là ưu điểmkhắc phục tâm lý sợ thiếu kinh nghiệm dẫn đến những sai sót trong quá trình làm việc gây ra những hậu quả nghiêm trọng như tổn thương về mặt thân thể hay tổn hại chi phí sữa chữa rất cao như các máy CNC công nghiệp.
Bêncạnhđóvẫncònnhữnghạnchếnhưmáymớichỉgiacôngđượcnhữngvật liệu có độ cứng vừa phải như gỗ, chưa có bộ phận thay dao, sử dụng động cơ bước để truyền động các trục nên có hiện tượng trượt bước khi quá tải, chưa có bộ phận làm mát, hình trình của các bàn máy còn nhỏ.
Hướngpháttriểnđềtài
Trong tương lai hướng phát triển sẽ là thay động cơ bước bằng động cơ Servo để hệ máy chính xác hơn Chế tạo phần cơ khí đồng bộ và chính xác hơn để có thể gia công các vật liệu có độ cứng cao hơn.
Qua quá trình thực hiện và những kết quả đạt được, nhóm em đã đúc kết được rấtnhiềukinhnghiệmcũngnhưkiếnthứcvềchếtạomáy,nhữngkiếnthứcvàkinh nghiệmđúckếtđượcsaonàysẽlàhànhtrangvôcùngquýgiáđồnghànhcùngchúng emtrongcôngviệcsaunày.Nhómemxinchânthànhcảmơnthầy đã đồnghànhcũngnhưhướngdẫn,hỗtrợnhómemhoànthànhđồánnày.
1 SáchCNCROBOTICS[www.books.mcgraw_hill.com]
2 Động cơ Servo,L â m Quỳnh Trang– Lê Trọng Hiền– NguyễnMinh Trung– Đoàn Hiệp Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh
3 Giáo trìnhCôngnghệ CNC- G S TS Trần Văn Dịch, NXBkhoa học và kỹthuật Hà nội 2004.
4 GiáotrìnhCAD-CAM-CNC–NguyễnNgọcĐào–NXBTrườngđạihọcsưphạm kỹ thuật TP HCM
7 Đồánmônhọc:Thiếtkếhệthốngđiềukhiểnhệthốngthaydaotựđộngchomáy CNC – Phạm Quang Khải –Ngành cơ điện tử ĐH Bách Khoa Hà Nội 2013.
8 Luận vănthạc sĩ : Nghiên cứukhảo sátvà nângcao chất lượng chuyềnđộng cho bàn máyCNC- Tạ Minh Tiến – Ngành tự động hóa, Đại học Thái Nguyên 2004.
10 Hệt h ố n g điềukhiểns ố c h o máycôngcụ-TạD u y Liêm,N h à x u ấ t bản.
Phụlục2:SơđồđấunốiBoard,Driver,Nguồn,Độngcơphayvàđộngcơbước
Phụlục3:ThaotáclậptrìnhvàxuấtG-codetrênphầnmềm Lập trình trên Powermill
Click vào biểu tượng Block để tạo phôi.
B5:Chọndaobằngcáchclickvàobiểutượng CreateToolsauđóthiếtlậpphù hợp để gia công.
B6:ClickvàobiểutượngToolPathsđểtạiđườngPathchophôi B7: Thiết lập thông số thích hợp để gia công ở thanh Explorer.
B8:TiếnhànhchạymôphỏngbằngcáchclickvàoSimulation->Path->click vào biểu tưởng đèn cho trạng thái đổi sang ON.
B2:ĐặttênchoG-code->chọntọạđộbanđầuđểxuấtG-codetrongôOutputWorkplane. B3:ClickchọnPathvàkéovàoG-codemớiđặttên->chọnwrite.
B5:NhấnResettrênphầnmềmđèntínhiệusẽkhôngnhấpnháy(nếuvẫncòn nhập nháy thì kiểm tra lại đầu kết nối đã được kêt nối chưa).