Báo cáo tìm hiểu công nghệ phay cnc

CNC là gì CNG là viết tat cua Computer Numerical Control là công nghệ sử dụng máy tính để điệu khiên chuyên động và độ chính xác của máy móc trong quá trình sản xuất.. Công cụ này giúp

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HO CHÍ MINH TRUONG DAI HQC BACH KHOA

TIM HIEU CONG NGHE PHAY CNC

Giảng viên hướng dẫn: TS Huỳnh Hữu Nghị

Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên Nội dung Nhiệm vụ

I3 0 an â aÄ1 5

; xin 7ồ»n¬-ỉỷÏỪỪỪnỪẠỖỤẠ43ŸÃ4 5 2.2 Phần điều khiễn: +: cà tt HH HH HH rệt 5

3 Kha nang c6ng nghé cua phay CNC cee ee iin i i i ii iii ieee 6

4.1 Phân loại máy phay CNC theo cấu trÚC 5552 <++e+e+eeeerereesreereree 7 4.2 Phân loại máy phay CNC theo sỐ trục .- 5-5-552Se c2 +evecereeereeererreee 7 4.3 Phần loại máy phay CNC theo tính năng + -S Sky 9

5 Ứng dụng của máy CNC trong sản Xuất . + 2S sce sex terererrrrerrrrrerrs 9

11 Quy trình gia cơng trên cnc khác gì với gia cơng truyền thống 29

HP cv 0 10 i9 30

11.3 Ưu điểm của máy phay truyền thống: . 5 555 +=+ssece+sreeseereersree 30

11.4 Nhược điểm của máy phay truyền thống: -. +: ©ccc+ececcereeeeereee 30 11.5 So sánh công nghệ phay CNC va công nghệ phay truyền thống 31

I CNC là gì

CNG là viết tat cua Computer Numerical Control là công nghệ sử dụng máy tính để

điệu khiên chuyên động và độ chính xác của máy móc trong quá trình sản xuất

2 Cấu tạo của máy CNC

2.1 Phần cơ bản:

Khung máy (Frame): Là bộ phận chịu lực chính cho toàn bộ máy, đảm bảo độ cứng vững và chính xác trong quá trình gia công

Bàn máy (work table): Là nơi cô định phôi gia công và đi chuyển theo các trục X, Y,

Z dé thực hiện các thao tác gia công

Trục chính (Spindle): Là bộ phận gắn dao cắt và truyền động quay cho dao Trục chính có thê di chuyên theo chiều dọc hoặc chiều ngang tùy theo cấu tạo máy

Bộ truyền động(power transmission system): Bao gồm động cơ servo, vít me, thanh ray trượt tuyên tính, khớp nôi, v.v có chức năng truyện chuyên động từ động cơ servo đên các trục di chuyên của máy

Hệ thống bôi trơn và làm mát (coolant lubrication system): Giúp quá trình gia công được diễn ra trơn tru và liên tục và giảm lượng nhiệt sinh ra tử đó g1a tăng tuôi thọ dụng cụ Chất lỏng bôi trơn và làm mát thường được sử dụng là dầu tưới nguội ( chỉ phủ hợp một số loại máy ), được cấp từ hệ thống vòi phun và được chứa trong một thùng cấp liệu

Bộ thay dao tự động (automatic tool changer): Có chức năng tự động thay đổi dao hiện tại bằng một dao khác đã được lập trình sẵn Công cụ này giúp giảm thời gian gá dao thủ công và hạn chê sai sót trong quá trình g1a công

Gá đỡ đao (tool holder) : Gá đỡ dao được gắn vào trục chính của máy phay CNC Nhiệm vụ của nó là giữ dao chắc chắn, đảm bảo dao không bị rung hay di chuyển để quá trình gia công chính xác nhât

Vít me bi (lead screw): là một hệ thông truyền động nhằm biến đôi chuyên động quay thành chuyền động tịnh tiến theo cơ chế con vít — bu lông Giữa trục vít và đai vít là một lớp bí thép để giảm ma sát xuống mức thấp nhất

Dao phay (milling tool):Là công cụ chính để bóc tách vật liệu

Hệ thống bôi trơn (lubrication system): hỗ trợ máy CNC hoạt động một cách mượt

mà và ôn định, giảm ma sát và mài mòn của các bộ phận trong máy Nó cũng giúp duy tri độ chính xác và tin cậy trong quá trình gia công

2.2 Phần điều khiển:

Bộ điều khiển CNC: Là bộ não của máy CNC, có chức năng điều khiển chuyền động

và độ chính xác của máy theo chương trình đã được lập trình

Màn hình hiển thị: Hién thi thong tin về trạng thái hoạt động của máy, chương trình

gia công, v.v

Ban phím: Dùng để nhập thông tin và điều khiển máy

Bộ nhớ: Lưu trữ chương trình gia công và các dữ liệu khác

Bộ điều khiến bao gồm:

s Bộ lưu dữ liệu

« Bộ phân phối dữ liệu

» Bộ liên hệ ngược FME

« Bộ điều khiển tuần tự dé phối hợp hoạt động của các phần tử trên

Xét về mặt chức năng, bộ điều khiển CNC bao gồm ba bộ phận:

+ MMI (Man Machine Interface): Bộ phận giao tiếp giữa người và máy

+ MMI: Chịu trách nhiệm giao tiếp giữa máy CNC và người vận hành máy, thi hành các lệnh vận hành máy, hiên thị thông tin trạng thái của máy và thực hiện các chức năng soạn thảo chương trình gia công

+NCK (Numerical Control Kernel): Phần lõi điều khiển số

+NCK: là lõi của hệ thống CNC, nó thông dịch chương trình gia công và tiễn hành nội suy, điều khiên vỊ trí và bù trừ sai số dựa trên chương trình đã được thông dịch Cuôi cùng nó điều khiên chuyên động các động co servo dé gia công chi tiết

+ PLC (Programmable Logic Control): Bộ điều khiến có khả năng lập trình

+PLC: điều khiển việc thay dao, tốc độ trục chính, thay đổi phôi và xử lý các tín hiệu vào/ra Nó đóng vai trò điêu khiên các hoạt động của mây ngoại trừ điêu khiên động

CƠ S€TVO

Ngoài ra, máy CNC có thể được trang bị thêm một số bộ phận khác như:

Bộ thay dao tự động: Giúp tự động thay dao cắt trong quá trình gia công

Bộ đo quang: Giúp đo chính xác vị trí của phôi gia công

Hệ thống lọc bụi: Giúp lọc bụi bản trong quá trình gia công

3 Khả năng công nghệ của phay CNC

Có thể gia công được các dạng mặt:

+ Phay mặt phẳng: đây chính là phương pháp phay phô biến nhất

+ Phay mặt trụ bằng cách sử dụng dao phay có lưỡi dao phăng hay lưỡi dao xoắn

+ Phay rãnh, phay rãnh then: sử dụng dao phay đĩa hoặc một tổ hợp dao phay đĩa + Phay ren: sử dụng loại phay ren riêng, có thê kết hợp với các dụng cụ khoan cắt khác đê tiệt kiệm thời gian và chi phí cho người dùng

+ Phay các mặt định hình: sử dụng các loại dao định hình, chép hình hoặc

hardened see General copy

milling and die Producing keyways making

Multl edge endmil for super fintstuing In hardened steel

4 Phan loai may phay CNC

Có nhiều cách phân loại máy phay CNC dựa trên từng tiêu chí cụ thể Dưới đây là ba cách phân loại phô biến trên thị trường

4.1 Phân loại máy phay CNC theo cấu trúc

Máy phay đứng CNC: trục chính xoay dọc theo hướng vuông góc với bàn máy Dao phay di chuyền ngang theo trục X

Máy phay ngang CNC: truc chinh xoay ngang hướng song song với bàn máy Dao phay di chuyền dọc theo trục Z

4.2 Phân loại máy phay CNC theo số trục

May phay CNC 3 truce (3-axis CNC milling machine): g6m true X, Y, Z, cho phép

di chuyển dao phay theo ba hướng

« _ Thích hợp dùng cho các hoạt động tương tác hay tự động, cắt các cạnh sắc, khe phay, lỗ khoan,

« _ Cho thiết lập máy đơn giản nhất, chỉ yêu cầu một máy trạm

« - Khi sử dụng máy phay này cần đòi hỏi người sử dụng phải có kiến thức cao hơn

« _ Cho mức độ hiệu quả và chất lượng thấp hơn so với các loại máy phay nhiều trục

Máy phay CNC 4 trục (4-axis CNC milling machine): ngoài trục X, Y, Z, máy phay 4 trục còn có thêm một trục quay (trục A) cho phép phôi hoặc dao có thê di chuyền, xoay, lật nhằm tạo sự linh hoạt khi gia cong

¢ Cho chite nang nhiéu hon loai may phay 3 truc

« Thích hợp dùng để thiết kế quảng cáo, tạo nên các thiết bi y tế, sáng tạo nghệ thuật, nghiên cứu công nghệ, các ứng dụng công nghiệp

« _ Có tính chính xác và hiệu quả tốt hơn máy phay 3 trục

« _ Thiết lập của máy phức tạp hơn so với loại máy phay trục

« - Mức giá thành đắt hơn loại máy phay 3 trục

Máy phay CNC 5 trục (5- axis CNC milling machine): máy phay 5 trục có thêm hai

trục A, B quay quanh ba trục X, Y, Z2 cho phép dao phay theo nhiêu hướng khác nhau,

hỗ trợ gia công các bề mặt phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao

« May phay có sẵn nhiều cầu hình trục khác nhau

« _ Thích hợp dùng cho các ngành kiến trúc, hàng không vũ trụ, quân sự, y tế, dau khí, ứng dụng nghệ thuật

« _ Tùy thuộc vảo từng cấu hình mà có chức năng khác nhau

« _ Hoạt động tốt, nhanh hơn so với 2 loại máy phay 3 trục và 4 trục

« Cho độ chính xác, chất lượng cao nhất trong 3 loại

« - Hoạt động chậm hơn so với 2 loại máy pha còn lại

« - Mức giá đắt hơn so với máy pha 3 trục và máy pha CNC 4 trục

4.3 Phân loại máy phay CNC theo tính năng

Máy phay CNC chuyên dụng: dùng đề gia công một dạng bề mặt nhất định như phay răng, then hoa, chép hình

Máy phay CNC đa chức năng: có thể gia công nhiều bề mặt khác nhau trên cùng một máy Ngoài ra, máy này cũng có thê thực hiện các chức năng khác như khoan, mai, ren

5 Ung dung cua may CNC trong san xuat

May phay CNC ngày càng phô biến và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm:

+ Ngành cơ khí & chế tạo máy: gia công các chi tiết cơ khí như bánh răng, trục, khuôn mâu, vỏ máy,

+ Ngành khuôn mẫu: gia công các loại khuôn mẫu cho các ngành công nghiệp khác nhau như nhựa, cao su, kim loại

+ Ngành điện tử: g1a công các chi tiết điện tử như vi mạch, tụ điện, điện trở

+ Ngành y tế: gia công các thiết bị, vật tư y tế như van, ông, vít, 6c, các bộ phận trong máy điều trị y tế, máy quét hình ảnh y tế

+ Ngành gia dụng: gia céng nồi, chảo, dao, kéo

6 Yêu cầu về dụng cụ cắt

Yêu cầu về dụng cụ cắt trên máy phay:- Phải đảm bảo việc sử dụng với thời gian lâu nhật các mảnh hợp kưn không mài lại đề đảm bảo cho các thông số hình học của dao

cô định trong quá trình sử dụng

Trong mọi trường hợp cô gắng sử dụng mảnh dụng cụ cắt đã phủ lớp bề mặt Hình dáng của các mảnh hợp kim phải hợp lý đề nâng cao tính vạn năng, có nghĩa là cho phép băng một dao có thê gia công được nhiêu bê mặt khác nhau

Có thê chia các loại dụng cụ cắt trên máy phay CNC thành hai loại cơ bản:

+ Loại l: là loại có kết cầu lắp ghép giữa mảnh dụng cụ cắt và thân dao cắt nhờ cơ cầu kẹp tương ứng, một số đao phay có kết cấu lắp ghép giữa mảnh dụng cụ cắt và thân dao bằng cơ cấu kẹp cơ khí

+ Loại 2: là loại mà phần lưỡi cắt và thân dao làm bằng cùng một vật liệu, dụng cụ cắt (như dao thép gió đường kính nhỏ) hoặc giữa lưỡi cắt và thân dao được hản (ví dụ mảnh carbide được hàn đồng với thân dao)

7, Dao phay CNC

7.1 Vật liệu làm đao phay CNC

Dao phay CƠNC được làm từ những vật liệu phô biến dưới đây

Thép cacbon: Thép cacbon dễ mài sắt, dé cat got, dé tạo độ bóng Tuy nhiên, chúng

dễ bị nứt, bị cong và chịu mài mòn kém Vì vậy, vật liệu này thường được ứng dụng

để tạo dụng cụ ren, taro, hàn, dụng cụ phay đơn giản

Thép hợp kim dụng cụ: Thép hợp kim dụng cụ chịu va đập tốt, có độ bền cao và chịu được nhiệt độ 300 ~ 400 độ C Chúng được sử dụng để tạo ra các loại dụng cụ như ren taro, khuôn, dụng cụ phay đơn giản

Thép gió: Thép gió có thành phần hợp kim cao và cacbon với lượng vonfam nhiều Thép gió sau nhiệt luyện thì có khả năng chịu mài mòn tốt Dao phay CNC từ thép gió thường được ứng dụng trong các hoạt động có tốc độ gia công thấp như phay định

hình, khoan xoắn, phay và tiện các chỉ tiết có vật liệu mềm

Hợp kim (carbide): Hợp kim cứng có khả năng làm việc trong nhiệt độ khoảng 1000

độ C và có độ cứng rất cao Các loại hợp kim cứng thường được ứng dụng là TH, BK, TTK, hoặc MI0, M20, KOI, K10, P01, P10, P20, Dao phay từ hợp kim cứng là loại dao phay được ưa chuộng nhất trong gia công cơ khí nhờ có độ cứng và độ bên cao

7.2 Cac loai đao phay cnc

Dao phay ngón: Là loại dao rất dễ nhận biết Lưỡi cắt chính của chúng nằm ở mặt trụ của dao và song song với bề mặt gia công Công dụng của dao phay ngón là tạo bề mặt chỉ tiết bóng mịn, đáp ứng các yêu cầu khắt khe nhất trong gia công Loại dao này được ứng dụng phố biến trong hoạt động phay rãnh, phay mặt, phay lễ trên nhiều vật liệu như thép dẻo, thép gang, thép hop kim

Dao phay gắn mảnh: Là loại đao có lưỡi cắt nằm ở mặt đầu và trục dao vuông góc với bề mặt gia công Chúng được ứng dụng trong cả gia công thô và gia công tính nhằm tạo độ bóng mịn cho chỉ tiết Ưu điểm của dao phay gắn mảnh là tốc độ gia công nhanh Chúng giúp tăng hiệu suất làm việc nhưng vẫn đảm bảo chất lượng gia công

Dao phay đĩa: có kết cầu ghép mảnh răng dao Công dụng chính là dùng đề phay rãnh, đặc biệt là các rãnh hẹp và sâu, cho năng suất và độ cứng vững vượt trội hơn so với dao phay ngón Dao phay đĩa được chia thành 5 loại: dao phay cắt đứt kim loại thang, dao phay góc, dao phay định hình, dao cắt hợp kim răng chắp và dao phay bánh

răng

Dao phay cầu hợp kim: chuyên gia công tỉnh, gia công bề mặt, gia công khuôn, ứng dụng cho các bề mặt khuôn có độ phức tạp cao Dao phay cầu hợp kim đảm bảo độ bên và độ chính xác cao Chúng phù hợp đề gia công các loại vật liệu như thép

cacbon, kim loại hợp kim sắt, thép hợp kim gang hoặc các loại vật liệu có độ cứng

đến 60 HRC

Dao phay trụ: Thường được ứng dụng khi gia công mặt phăng, rãnh, hốc, các bề mặt

hạ bậc Lưỡi cắt của loại dao này được xếp theo đường ren có góc nghiêng của rãnh xoăn Chúng được chế tạo với răng lớn và răng bé với răng chắp từng chiếc và rang chắp từng nhóm, thường làm bằng thép gió và hợp kim cứng

Dao phay mặt đầu: Là loại dao có lưỡi cắt được bồ trí trên mặt đầu của dao Chúng thường được dùng để gia công thô và gia công mặt phẳng Dao phay mặt đầu có thể gồm răng chắp hoặc răng liền được lắp trên trục chính hoặc lắp vào khớp nối đặc biệt Dao phay CNC mat đầu có góc 45 độ là loại được phé biến nhất hiện nay

° — 4

Dao phay định hình: được ứng dụng khi gia công các chỉ tiết nhỏ Các răng của dao phay định hình giỗng nhau về biên dạng Trong quá trình gia công, mỗi răng sẽ tham gia vào từng bề mặt cắt, tiếp xúc trên toàn bộ chiều dài của lưỡi cắt, trên từng răng và lực cắt sẽ nhỏ hơn qua cơ cầu khóa cam

7.3 Các thông số cơ bản của đao phay CNC

+®+©————————— Overall Length —————————————*>

1/8”

Tool Shank Diameter

|

Tip

ự Radius

Included Angle (see options

(see options below) below)

“

Split Length

Mô tả thông số của dao

Shoulder Chiều dài của cả phần cắt của đao cắt

7.4 Những lưu ý khi chọn dao phay khi gia công trên máy phay CNC

Chọn một dao phay không phải là một công việc đơn giản Việc chọn đúng dao phay

cho may CNC la mét phan rat quan trong trong gia công chính xác Doanh nghiệp và

hộ kinh doanh nên xem xét, tính toán thật kỹ lưỡng Đề lựa chọn một dao phay phù hợp nhất với ứng dụng và kết quả như mong muốn và giảm chỉ phí sản xuất ti thiếu

Các tiêu chi dé chon dao phay phù hợp:

+ Chiều dài dao: Chọn một công cụ càng ngăn càng tốt, đảm bảo dụng cụ cứng và chắc

nhật có thê Dụng cụ đường kính lớn sẽ tôt hơn và tăng cường độ cứng

Tổng chiều dài dao

Chiều dài lưỡi cắt

Số lưỡi trên dao

+ Càng có nhiều lưỡi cắt thì phay sẽ hiệu quả hơn, nhưng đề đây một con chip là khó

khăn

rr

dao phay 2 lười

«4®?

2 lưỡi 3 lưỡi 4luGi Slười 8§lười

+ Hình dạng của lưỡi cắt trên dao: Có ba loại cơ bản của lưỡi cắt dao phay là xoắn ốc lên, xoăn ốc xuống và thăng Xoắn ốc kiểu lên có thê kéo phoi ra hiệu quả hơn Xoắn

ốc xuống có xu hướng nhấn các phôi chống lại bảng mà có thê làm cho nó ôn định hơn, nhưng có thê ảnh hưởng đến đây chip (phoi) Các đao phay lưỡi thắng không nhắn lên hoặc xuống Tuy chon tốt nhất đề cắt bá ky loai kim loại nào là lưỡi dao có xoắn ốc lên + Lớp phủ của dao: Lớp phủ giúp cải thiện độ cứng của cạnh cắt và giảm ma sát Nếu vật liệu rất cứng, như titan thì nên bao phủ dao phay đề tăng độ cứng và đảm bảo chất lượng sản phẩm

+ Tuổi thọ đao: HSS hiệu quả nhưng tuôi thọ của nó thấp hơn so với Cacbua Dụng cụ cacbua sẽ kéo dài hơn, chạy nhanh hơn và sản xuất ra nhiêu sản phẩm nhanh hơn Giảm thời gian thay đôi và đầu tư thêm vào dụng cụ đê tiệt kiệm chi phi

7,5 Cách bảo quản đao phay CNC hiệu quả

Dao có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình gia công, nó quyết định tới chất lượng của sản phâm, năng suất và giá thành sản phẩm Vì thé, việc bảo quán dao phay ©ONG là việc

rat quan trọng

« - Sử dụng dao cắt phù hợp với từng loại gia công

« - Chỉ thực hiện việc điều chỉnh, thay đôi dao khi đã dừng máy

« - Cất giữ dao ngoài tầm với của trẻ em

« Kiểm tra tỉnh trạng lệch trục, nứt vỡ của dao Thay đổi dao khi xảy ra các tình

trạng trên

« Luôn giữ dao cắt sạch sẽ và sắc bén

« _ Sử dụng dao cắt, phụ tùng và các bộ phận khác theo hướng dan, dé dam bao an toàn