Bai giang May CNC và Robot cong nghiep.pdf

Bài giảng máy CNC và Robot công nghiệp.

Máy CNC

và Robot công nghiệp

Tăng Quốc Nam Học viện Kỹ thuật Quân sự

- Hiểu được cấu trúc hệ thống điều khiển theo chương trình số cho

máy cắt kim loại

- Biết được cấu trúc, động học và ứng dụng của robot công nghiệp

* Kỹ Năng: Vận dụng được các kiến thức để có thể tiếp cận được công nghệ gia công trên máy CNC.

[1] Nguyễn Ngọc Cẩn - Máy điều khiển theo chương trình số

[2] Nguyễn Ngọc Cẩn - Điều khiển tự động - NXB khoa học kỹ thuật

[3] Tạ Duy Liêm - Máy điều khiển theo chương trình số và robot

công nghiệp – Trường ĐHBK Hà Nội - 1996

[4] Tạ Duy Liêm - Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ - NXB

khoa học & kỹ thuật – 1999

[5] Nguyễn Thiện Phúc - Người máy công nghiệp - Trường ĐHBK Hà Nội – 1995

Máy cắt kim loại

điều khiển theo chương trình số

(Máy CNC)

# 1.1 Lịch sử máy CNC và các khái niệm liên quan

# 1.2 Điều khiển theo chương trình số

# 1.3 Kết cấu máy CNC

# 1.4 Hiệu quả sử dụng máy CNC

- Được chia thành các phần đơn giản hơn để gia công

- Sau khi gia công xong, chúng mới được ghép lại với nhau thành

chi tiết hoàn chỉnh bằng phương pháp hàn, tán

- Công nghệ gia công trên máy chép hình vẫn còn nhiều nhược điểm

• độ chính xác không cao (do quán tính của hệ thống lớn, do sai số của

mẫu, ),

• năng suất thấp (do phải hạn chế tốc độ trượt của đầu dò trên mẫu),

• đắt và kém linh hoạt (vì các dưỡng mẫu là các chi tiết cơ khí chính

xác, dùng vật liệu đặc biệt nên khó chế tạo)

- Chương trình không bị mòn như các dưỡng mẫu, mang đi mang lại

dễ dàng

- Việc soạn thảo, sửa đổi chương trình lại dễ, nhanh và rẻ hơn nhiều

so với chế tạo cam, dưỡng,

# 3 nguyên tắc đối với máy NC công nghiệp

- Sử dụng máy tính để tính toán quỹ đạo chạy dao và lưu dữ liệu vào bìa đục lỗ

- Dùng thiết bị đọc tại máy để tự động đọc dữ liệu từ bìa đục lỗ

- Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ xử lý và liên tục đưa ra thông tin

điều khiển các động cơ được gắn lên trục vít me

- Mẫu đầu tiên của máy NC do MIT (Viện công nghệ Massachusetts) thiết

kế và chế tạo theo đặt hàng của Không lực Hoa kỳ, để sản xuất các chi tiết phức tạp và chính xác của máy bay.

# 1952:

- chiếc máy phay đứng 3 trục điều khiển số của hãng Cincinnati Hydrotel

được trưng bày tại MIT

# 1960’s:

- máy NC được sản xuất và sử dụng trong công nghiệp

- các bộ điều khiển số đầu tiên dùng đèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm,

- các linh kiện bán dẫn được sử dụng phổ biến trong công nghiệp

- máy NC gọn hơn, tốc độ xử lý cao hơn, tiêu tốn ít năng lượng hơn,

- các băng đục lỗ sau này được thay bằng băng hoặc đĩa từ,

- tính năng sử dụng của các máy NC vẫn chưa được cải thiện đáng kể, cho

đến khi máy tính được ứng dụng.

# CNC = Computer Numerical Control

# Đầu 1970’s, máy CNC ra đời:

- Các bộ điều khiển số trên máy công cụ được tích hợp máy tính và thuật

ngữ CNC ra đời.

# Máy CNC ưu việt hơn máy NC thông thường về nhiều mặt

- tốc độ xử lý cao, kết cấu gọn,

- ưu điểm quan trọng nhất của chúng là ở tính năng sử dụng, giao diện với

người dùng và các thiết bị ngoại vi khác

# Các máy CNC ngày nay

- có màn hình, bàn phím và nhiều thiết bị khác để trao đổi thông tin với

người dùng

- nhờ màn hình, người dùng được thông báo thường xuyên về tình trạng của máy, cảnh báo báo lỗi và nguy hiểm có thể xảy ra, có thể mô phỏng để

kiểm tra trước quá trình gia công,

- có thể làm việc đồng bộ với các thiết bị sản xuất khác như robot, băng tải, thiết bị đo, trong hệ thống sản xuất

- có thể trao đổi thông tin trong mạng máy tính các loại, từ mạng cục bộ

(LAN) đến mạng diện rộng (WAN) và Internet

# CAD (Computer Aided Design) - "thiết kế có trợ giúp của máy tính“

- là một lĩnh vực ứng dụng của CNTT vào thiết kế

- trợ giúp cho các nhà thiết kế trong việc mô hình hoá, lập và xuất

các tài liệu thiết kế dựa trên kỹ thuật đồ hoạ

# CAM (Computer Aided Manufacturing) - "sản xuất có trợ giúp của

máy tính“

- xuất hiện do nhu cầu lập trình cho các thiết bị điều khiển số (máy

CNC, robot, thiết bị vận chuyển, kho tàng, kiểm tra) và điều khiển

chúng

# CAD/CAM

- vốn xuất hiện độc lập với nhau, nhưng ngày càng xích lại gần nhau

- là thuật ngữ ghép, dùng để chỉ một môi trường thiết kế - sản xuất

với sự trợ giúp của máy tính.

# Sự phát triển của máy CNC và công nghệ gia công trên máy CNC

liên quan đến:

- kỹ thuật điều khiển tự động,

- kỹ thuật thiết kế và sản xuất có trợ giúp của máy tính (CAD/CAM)

- FMS gåm m¸y c¸c CNC, robot, c¸c thiÕt bÞ vËn chuyÓn, thiÕt bÞ

kiÓm tra, ®o l−êng, lµm viÖc d−íi sù ®iÒu khiÓn cña mét m¹ng

m¸y tÝnh

# CIM

- Sù tÝch hîp mäi hÖ thèng thiÕt bÞ s¶n xuÊt vµ tÝch hîp mäi qu¸ tr×nh thiÕt kÕ - s¶n xuÊt - qu¶n trÞ kinh doanhnhê m¹ng m¸y tÝnh víi c¸c phÇn mÒm trî gióp c«ng t¸c thiÕt kÕ vµ c«ng nghÖ, kinh doanh,

t¹o nªn hÖ thèng s¶n xuÊt tÝch hîp nhê m¸y tÝnh (Computer

Integrated Manufacturing - CIM)

1 §iÒu khiÓn theo ®iÓm

2 §iÒu khiÓn theo ®−êng

3 §iÒu khiÓn theo phi tuyÕn (contour)

1.2.3 VËt mang tin vµ cèt m· ho¸

# Nguyên tắc điều khiển CNC:

Bộ điều khiển trung tâm (MCU

Machine Control Unit) đảm

nhiệm việc điều khiển toàn

bộ hoạt động của hệ thống

# Nhiệm vụ của MCU:

- Đọc, giải mã các lệnh trong chương trình NC,

- Lọc và xử lý các thông tin hình học và thông tin công nghệ, tính

toán các thông số điều khiển,

- Xuất các tín hiệu điều khiển cho các cơ cấu tương ứng: trục chính,

chạy dao, thay dao và các thiết bị phụ trợ khác;

- Giám sát quá trình để đảm bảo yêu cầu công nghệ và sự an toàn của thiết bị Chức năng giám sát và một phần chức năng điều khiển

thường được thực hiện thông qua PLC

- trao đổi dữ liệu với các thiết bị lưu trữ bên ngoài

qua giao diện truyền thông chuẩn, như RS 232, RS

485.

- Tính toán công nghệ (2): Các thông tin công nghệ, như chọn dao,

chiều và tốc độ quay trục chính, tưới dung dịch hoặc dừng, được

chuyển tới hệ thống tương ứng thông qua bộ hiệu chỉnh (4), thường

# Điều khiển trục (điều khiển vị trí)

- Lệnh chạy dao từ bộ nội suy được đưa đến mạch điều khiển

vị trí (Position Control Loop)

- gồm các bộ điều khiển động cơ, động cơ, thiết bị đo vị trí,

mạch phản hồi vị trí

# Sơ đồ của một hệ điều khiển vị trí cho 1 trục

- Nhận tín hiệu (lệnh chuyển động) từ bộ nội suy, so sánh với tín

hiệu phản hồi từ sensor giám sát vị trí thực của dao

- Chênh lệch giữa 2 tín hiệu trên được dùng làm tín hiệu điều khiển,

qua khuyếch đại điều khiển và khuyếch đại công suất, biến đổi

thành đại lượng tương tự (điện áp), làm cho động cơ chuyển động

# Điều khiển điểm - điểm (điều khiển điểm)

- Là kiểu điều khiển đơn giản nhất: dụng cụ

(dao) được điều khiển chạy nhanh – không

cắt (với tốc độ quy định trước, không điều

khiển được từ chương trình) theo đường

thẳng từ điểm này tới điểm kia

- Quá trình công tác (cắt) chỉ thực hiện tại

# Điều khiển đường (tuyến tính)

- Kiểu điều khiển này cho phép chạy dao

có gia công (điều khiển được tốc độ từ

chương trình) theo từng trục

- Tại một thời điểm chỉ có thể chạy dao tự

động theo một trục, nên chỉ gia công tự

động theo các đường song song với các

trục toạ độ

- ứng dụng trên các máy phay, tiện đơn

giản

- Ví dụ: điều khiển đường

• (a) máy tiện

• (b) máy phay

# Điều khiển theo contour (biên dạng, phi tuyến)

- Điều khiển có gia công đồng thời theo nhiều trụckhác nhau

- Nhờ vậy có thể gia công đường thẳng hoặc đường cong bất kỳ

- Phần lớn các bộ điều khiển trong công nghiệp hiện nay là điều

khiển contour

- Bộ điều khiển contour có thể làm được các việc của 2 kiểu điều

khiển trước (điểm, đường)

- Các bộ điều khiển contour được phân loại theo số số trục có thể

điều khiển đồng thời: 2D, ,3D hoặc nhiều hơn

- Máy có khả năng điều khiển đồng thời 2

trục Vì vậy chỉ có thể gia công đường

thẳng hoặc đường cong trong một mặt

phẳng

- VD: máy có thể điều khiển đồng thời 2

trục X, Y Chạy dao theo trục Z phải thực

hiện bằng tay hoặc sau khi dừng 2 trục

kia

- Điểm khác là có thể thay đổi phương trục dao, nghĩa là có thể gia

công trong mặt phẳng X-Y, X-Z, Y-Z

- Trục thứ ba có thể được điều khiển tự động khi dừng 2 trục kia

- Bộ điều khiển 3D có thể điều khiển đồng thời 3 trục

- Nhờ vậy có thể gia công các đường, mặt không gian, ví dụ mặt cầu, mặt xoắn vít trụ

- Tuy nhiên, trên một số máy chỉ có thể gia công đường thẳng 3D,

đường xoắn ốc (nội suy cung tròn theo 2 trục và đường thẳng theo

trục thứ ba)

- Chú ý: số trục được điều khiển đồng thời không nhất thiết bằng số

trục của máy

- Điều khiển dịch chuyển theo 3 trục (3D)

- Có thêm 1 – 2 chuyển động quay của dao (hoặc chi tiết) xung

quanh 1 trục nào đó

- Điều khiển điểm - điểm

- Điều khiển đường

- Điều khiển contour

• 2D

• 2

• 3D

• 4D, 5D

# Lựa chọn kiểu điều khiển

phụ thuộc vào hình dáng

1.2.3 VËt mang tin vµ cèt m· ho¸

# VËt mang tin (phÇn tö mang ch−¬ng tr×nh)

# T¹i sao ng−êi ta hay dïng kh¸i niÖm CAD/CAM/CNC?

# Ph©n tÝch cÊu tróc bé ®iÒu khiÓn CNC

Máy cắt kim loại

điều khiển theo chương trình số

(Máy CNC)

# 1.1 Lịch sử máy CNC và các khái niệm liên quan

# 1.2 Điều khiển theo chương trình số

- phần cơ sở (thân máy, bàn máy, hệ thống truyền động trục chính,

hệ thống chạy dao, hệ thống điều khiển, hệ thống gá kẹp

- các thiết bị phụ trợ (làm mát, bôi trơn, chiếu sáng, )

# Tuy nhiên, kết cấu của từng hệ thống của máy CNC có nhiều điểm khác so với máy thông thường.

- Hệ thống điều khiển trục chính

- Hệ thống điều khiển chạy dao

- Hệ thống gá kẹp chi tiết

- Hệ thống thay dao

1.3.1 Đặc điểm kết cấu chung

# Hệ truyền động cơ khí được chế tạo cứng vững, chính xác, giảm

thiểu ma sát Các đường trượt thường được nhiệt luyện, phủ hợp

kim giảm ma sát và mài mòn hoặc dùng con lăn

# Các truyền động vít me thường được dùng vít me - đai ốc bi để

giảm ma sát và triệt tiêu khe hở

# Hệ thống hộ số, hộp tốc độ gần như không còn vì các động cơ đều

được điều khiển vô cấp.

# Vùng làm việc của máy CNC thường được bao kín để đảm báo an

toàn tối đa cho người sử dụng

# Việc thay dao, thay và kẹp phôi, tải phoi, thường được thực hiện

1.3.1 Đặc điểm kết cấu chung

# Máy CNC hầu như không còn các tay quay, cần gạt cơ khí vì các

chức năng thay đổi chế độ gia công, dịch chuyển bàn máy (hoặc

dao) đều được thực hiện tự động hoặc dùng các phím điều khiển,

tay quay điện tử.

# Thay vì kết cấu đúc, hệ thống khung sườn của máy CNC thường có kết cấu khung hàn, cho phép giảm khối lượng, ít bị biến dạng nhiệt

mà vẫn cứng vững và ổn định.

# Các máy và các trung tâm gia công CNC thường được trang bị các

hệ thống thay dao tự động, cấp phôi tự động, tải phoi tự động

# Vị trí của đài dao thường được chuyển về phía sau máy để thuận

tiện cho điều khiển và không cản trở quan sát của công nhân

# Băng máy tiện thường được đặt nghiêng để tăng độ ổn định, giảm

kích thước chiều ngang và dễ thoát phoi.

1.3.2 Hệ thống điều khiển trục chính

# Cũng như trên các máy thông thường, trục chính trên máy CNC

đảm bảo chuyển động cắt chính

- Trên máy phay, đó là trục mang dao phay,

- Trên máy tiện là trục mang phôi

- Trên máy mài, trục chính mang đá mài

# Trục chính là bộ phận tiêu tốn năng lượng nhiều nhất trên máy Vì vậy công suất trục chính thường được dùng làm chỉ tiêu đánh giá

công suất gia công của máy.

# Yêu cầu cơ bản đối với trục chính là có khoảng thay đổi số vòng

quay rộng, với momen lớn, ổn định và khả năng quá tải cao

# Trên các máy thông thường: dùng động cơ xoay chiều không đồng

bộ hoặc đồng bộ kèm hộp số cơ khí có cấp và vô cấp.

1.3.2 Hệ thống điều khiển trục chính

# Trên máy CNC, tốc độ trục chính cần được điều khiển vô cấp, tự

động theo chương trình, trong phạm vi rộng

- Rất cần thiết khi thay đổi đường kính dao phay hoặc đường kính

phôi tiện mà lại cần duy trì vận tốc cắt không đổi

- Gia công ren bằng đầu ta rô cứng, gia công ren nhiều đầu mối,

còn đòi hỏi phải định vị chính xác góc trục chính

# Sử dụng các loại động cơ dễ điều khiển tự động tốc độ:

- động cơ một chiều, xoay chiều đồng bộ

- động cơ không đồng bộ điều khiển bằng biến tần được sử dụng

1.3.3 Hệ thống điều khiển chạy dao

# Hệ thống chạy dao đảm bảo chuyển động tạo hình, nên nó quyết

định khả năng công nghệ (tức là kích thước, hình dạng, độ chính

xác của bề mặt gia công) của máy

# Trên thực tế, chuyển động tạo hình có thể do dao hoặc phôi thực

hiện, nhưng người ta quy ước trong mọi trường hợp coi phôi đứng

yên, còn dao chuyển động.

# So với các hệ thống khác, hệ thống chạy dao của máy CNC có

nhiều thay đổi nhất so với máy thông thường.

- Sự thay đổi rõ nhất là mỗi trục chạy dao được điều khiển bằng một

động cơ riêng

- Sự phối hợp giữa các chuyển động tạo hình theo các phương là do

bộ điều khiển đảm nhiệm

- Hệ thống truyền động cơ khí liên kết động học giữa các trục, kể cả

các tay quay là không cần thiết

Các trục được điều khiển

# Trên máy phay, thường có 3 trục được điều khiển là X, Y, Z

# Trên máy tiện, số trục điều khiển thường là 2 - trục X và Z

# Các máy hiện đại và các trung tâm gia công thường có tới 4, 5, 6

trục điều khiển hoặc hơn

# Theo tiêu chuẩn quốc tế, người ta đặt tên 3 trục quay quanh các

trục X, Y, Z là A, B, C Nếu có các trục tịnh tiến song song với X,

Y, Z thì người ta gọi chúng là U, V, W

- Để đảm bảo độ chính xác và êm dịu chuyển động, trong các xích

truyền động cơ khí máy CNC đều dùng cơ cấu vít me - đai ốc bi

# Kết cấu

- Động cơ (1) thường được lắp trực tiếp lên trục vít me hoặc qua bộ

truyền đai răng, có khả năng truyền động êm và chống trượt

- Một đầu của trục có thể (nếu không dùng thước thẳng) được gắn

thiết bị đo vị trí, encoder quay (3)

1.3.4 Thiết bị gá kẹp chi tiết (phôi)

# Về cơ bản, cơ cấu kẹp chi tiết trên máy CNC không khác với trên

máy thông thường

Một số điểm khác:

# Máy CNC làm việc ở tốc độ cao, gia tốc góc lớn

- Vì vậy độ cân bằng động phải rất cao để giảm lực ly tâm cũng như

# Nhiệm vụ của hệ thống thay dao là cất trữ được một số lượng dao cần thiết

và đưa nhanh mỗi dao vào vị trí làm việc khi có yêu cầu Các máy CNC

hiện đại thường được trang bị hệ thống thay dao tự động theo chương

trình (Automatic Tool Changer - ATC)

# Các yêu cầu đối với hệ thống thay dao tự động:

1 Quản lý và thay đổi chính xác dao theo chương trình

- Mỗi dụng cụ đều có các đặc trưng hình học và cơ học riêng Nếu hệ thống lắp nhầm dụng cụ thì không chỉ ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng gia

công mà còn gây nguy hiểm

- Trên máy CNC, mỗi dụng cụ được đặc trưng bởi một mã riêng Mã đó

cùng với các thông số bù dao được lưu trữ trong một CSDL đặc biệt

- Bình thường các dao được lắp sẵn trên đài dao, tại một vị trí xác định Khi dao được đưa vào vị trí làm việc thì bộ điều khiển phải tham chiếu đến dữ

liệu của nó để tính toán lượng bù.

2 Thay nhanh để giảm thời gian chờ

- đầu quay dạng đĩa (như đài revolver)

- kho chứa (gọi là Tool Magazine)

- hay được dùng trên máy tiện,

- đôi khi dùng cho máy phay

- các dao được lắp trên mặt ngoài hoặc

trên mặt đầu của đĩa quay

- có động cơ truyền động riêng, được điều

khiển theo chương trình

- mỗi đài dao có thể chứa 8 đến 16 dao

Máy lớn có thể có 2 - 3 đài dao

# Khi một dao nào đó được gọi theo lệnh

trong chương trình thì đài sẽ quay cho

đến khi dao đó ở vị trí chờ gia công.

# Thời gian thay dao rất nhanh: chỉ tính

bằng phần mười giây

# Trên một số máy, bộ điều khiển có khả

năng xác định chiều quay sao cho góc

quay của đài nhỏ hơn 180 o

Kho chứa dao

# Khi có trên 48 dao thì thường dùng kho chứa

# Có nhiều dạng kho chứa:

- dạng thẳng với các dao xếp theo hàng;

- dạng vòng với các dao xếp theo các vòng tròn đồng tâm;

- dạng đĩa với các dao xếp trên mặt đầu của đĩa;

Kho chứa dao

# Khi có lệnh thay dao, hệ thống làm việc theo trình tự sau:

- Chuyển dao cần lắp trên kho đến vị trí thay;

- Di chuyển trục chính đến vị trí tương ứng, chờ thay dao;

- Quay tay gắp đối diện với dao cũ

trên trục chính và dao mới trên kho;

- Chuyển động dọc trục để rút dao

cũ khỏi trục chính và dao mới khỏi

kho chứa;

- Quay 180ođể đổi chỗ 2 dao;

- Đặt các dao vào vị trí mới trên

trục và trên kho chứa;

- Chuyển động về vị trí chờ

# Thường thời gia thay dao kéo dài

khoảng vài giây Trên các máy hiện

đại và số dao ít, thời gian thay dao

chỉ cỡ 0,1 giây.

Kho chứa dao

# Trung tâm gia công 5 trục với kho chứa dao dạng đĩa

Kho chứa dao

# Trung tâm gia công 5 trục với hệ thống chuyển phôi và thay dao tự

động, kho chứa dạng xích

1.4 Hiệu quả sử dụng máy CNC

# Về bản chất vật lý, quá trình gia công trên máy thông thường và

máy CNC hoàn toàn như nhau:

- Vì: kích thước và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công được hình thành và điều khiển bởi sự tương tác cơ, lý, hoá giữa dụng cụ và chi tiết gia công

- Do đó: lý thuyết cắt gọt kim loại được nghiên cứu và ứng dụng

hàng trăm năm nay dựa trên máy truyền thống vẫn đúng cho máy

CNC

# Hiệu quả do điều khiển số mang lại:

- Cho phép thực hiện hợp lý hơn các chế độ gia công, phát huy năng lực của máy ở mức độ cao hơn mà trên máy thông thường, do hạn

chế của điều khiển thủ công, không thực hiện được

- Sự tích hợp giữa kỹ thuật cơ khí, điều khiển tự động và công nghệ

thông tin đã tạo ra cho máy CNC các tính năng mới, vượt trội so

với máy thông thường

- Việc chuyển vai trò điều khiển của con người cho máy tạo nên sự

chính xác, linh hoạt, nhanh nhạy, bền vững của hệ thống

từ băng hoặc bìa

đục lỗ.

Chương trình NC được

- nhập vào bộ nhớ từ bàn phím, đĩa từ, đường truyền thông

- lưu ở bộ nhớ trong hoặc bộ nhớ ngoài (đĩa cứng, card nhớ)

Bộ điều khiển thường xuyên giám sát kích thước gia công theo chương trình, nhờ tín hiệu phản hồi vị trí và

điều khiển động cơ

servo

Ngoài ra có thể can thiệp vào quá trình gia công nhờ các thiết

bị đo khác, ví dụ đầu

dò, máy đo 3 chiều.

Máy thông thường

Bộ điều khiển đọc, tính toán tốc độ chuyển động và truyền lệnh cho các hệ truyền

động tương ứng.

Máy tính với phần mềm chuyên dùng thực hiện mọi chức năng tính toán công nghệ (nhờ chương trình và dữ liệu công nghệ, thông số máy, dao, được lưu sẵn trong máy) và điều khiển gia công

- Phần mềm có cả chức năng giám sát quá trình, cảnh báo lỗi và sự cố

- Có thể trực tiếp thay

đổi chế độ công nghệ từ bên ngoài chương trình.

1.4.2 Năng suất gia công cao

# Tổng thời gian gia công một loạt chi tiết T gồm 3 thành phần:

T = Tc + Tp + Tck

- Tc - thời gian chính (trực tiếp cắt gọt);

- Tp - thời gian phụ (thời gian chạy không, thay dao, thay đổi chế độ

cắt, kiểm tra, );

- Tck - thời gian chuẩn bị - kết thúc loạt gia công (chuẩn bị dao cụ,

đồ gá, dụng cụ đo, phôi liệu, )

# Về lý thuyết, điều khiển số không làm giảm thời gian chính mà chỉ

giảm 2 thành phần thời gian còn lại

# Trên thực tế máy CNC cho phép giảm cả 3 loại thời gian so với

máy công cụ truyền thống.

# Thời gian trực tiếp gia công (Tc) trên máy thông thường chỉ chiếm không quá 10% trong tổng số thời gian gia công (T) Trên máy

CNC thời gian đó lên tới 70%.

1.4.2 Năng suất gia công cao

# Thời gian chính Tc được cải thiện nhờ phát huy tối đa công suất

gia công của máy.

- Tốc độ gia công cao

• Không phụ thuộc tay nghề, tình trạng tâm sinh lý của công nhân

• Máy CNC có kết cấu cơ khí cứng vững, ổn định về cơ, nhiệt nên tốc

độ và công suất gia công có thể phát huy tối đa

• Chế độ công nghệ trên máy CNC dường như chỉ phụ thuộc vào yêu

cầu kỹ thuật của chi tiết gia công

• Ví dụ, tốc độ trục chính trên máy tiện CNC có thể tới hàng vạn

vòng/phút, còn khi làm việc trên máy thông thường, công nhân chỉ có thể chạy tới vài ngàn vòng/phút.

- Việc gia công bằng nhiều dao, nhiều vị trí đồng thời cũng làm

giảm đáng kể thời gian chính

1.4.2 Năng suất gia công cao

# Giảm thời gian phụ Tp

- tăng tốc độ chạy không, giảm thời gian định vị: G0 XX m/ph

- thay dao tự động: thời gian thay dao chỉ tính bằng giây

- Chế độ công nghệ được thay đổi từ chương trình, công nhân không mất thời gian gạt số

- Loại bỏ việc dừng máy để kiểm tra kích thước trong các nguyên

công

- Cấp phôi, kẹp nhả phôi, lấy chi tiết tự động nên thời gian gá kẹp

phôi rất ngắn

- Khi làm việc với máy CNC, công nhân chỉ đóng vai trò giám sát

chứ không tham gia trực tiếp vào quá trình gia công nên máy có thểlàm việc cả khi vắng mặt công nhân và một công nhân có thể trông coi nhiều máy

1.4.2 Năng suất gia công cao

# Giảm thời gian chuẩn bị Tck:

- Việc chuẩn bị máy CNC để gia công một loại sản phẩm mới rất nhẹ

nhàng: nạp chương trình gia công và chuẩn lại các toạ độ.

- Toàn bộ thời gian trên chỉ cần không quá 30 phút

- Trong khi đó, nếu chi tiết đòi hỏi thiết kế và chế tạo đồ gá thì thời gian

trên có thể kéo dài hàng tuần

- Khả năng điều khiển và phối hợp chính xác các trục theo chương trình cho phép loại bỏ các đồ gá và dao định hình phức tạp

- Nhờ vậy không những giảm được thời gian lắp đặt, căn chỉnh đồ gá mà

còn loại bỏ các sai số truyền động do chế tạo và hao mòn cơ khí, tăng độ

chính xác gia công

- Việc lập chương trình mới có thể tiến hành ngoài máy (trên máy tính độc

lập) hoặc thực hiện ngay trong khi máy gia công nên chiếm thời gian máy không đáng kể.

- Các máy và các trung tâm gia công CNC cho phép tập trung nguyên công

cao độ Trên một máy có thể gia công nhiều bề mặt, bằng các phương

pháp công nghệ khác nhau; có thể gia công thô và tinh trên cùng một máy, trong cùng một lần gá, bằng nhiều dao, nhiều trục đồng thời Điều đó giảm bớt việc vận chuyển, gá đặt nên không những làm tăng năng suất mà còn

giảm sai số gia công.

1.4.3 Chất lượng gia công cao

# Chất lượng gia công (độ chính xác kích thước, hình dáng và chất lượng bề

mặt gia công) phụ thuộc 3 yếu tố: nguyên vật liệu, thiết bị và công nhân.

# Thiết bị:

- Máy CNC đảm bảo độ chính xác cao và đồng đều nhờ hệ thống điều khiển

- đo lường rất chính xác (cỡ 0,01 - 0,001 mm),

- Trên máy thông thường, tay nghề và tình trạng tâm, sinh lý của người thợ

ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng gia công

- Khi gia công trên máy CNC, công nhân chỉ có nhiệm vụ nạp chương trình, giám sát việc gá phôi, thay dao và tình trạng làm việc của máy Vì vậy tâm sinh lý, tay nghề của công nhân hoàn toàn không ảnh hưởng đến chất

lượng gia công

1.4.4 Tính linh hoạt cao

# 1 Trên một máy CNC có thể thực hiện nhiều chức năng công nghệ khác nhau và việc chuyển đổi giữa các chức năng rất dễ dàng

- Ví dụ, trên máy phay CNC có thể thực hiện các nguyên công

khoan, khoét, doa, gia công mặt phẳng, định hình, răng, ren, gia

công các rãnh, hốc phức tạp như hốc tròn, chữ nhật, elip,

- Các mặt cong không gian, như mặt cầu, mặt xoắn ốc, cũng có thểgia công trên máy phay 3 trục

- Các máy phay 4-5 trục cải thiện đáng kể năng suất và chất lượng

gia công và có thể gia công các sản phẩm nghệ thuật, như tạc

tượng

- Máy tiện CNC, ngoài các chức năng như máy thường, có thể gia

công ren với bước thay đổi, ren trên mặt côn

- Điều quan trọng là các mặt cong định hình có thể gia công trên

máy CNC một cách dễ dàng, dùng đồ gá và dao thông thường chứ

không cần đồ gá và dao chuyên dùng

- Trên các trung tâm gia công có thể thực hiện các công việc phay,

khoan, doa, tiện, mài, đồng thời

1.4.4 Tính linh hoạt cao

# 2 Việc thay đổi đối tượng gia công trên máy CNC rất dễ dàng, gần như chỉ thay đổi chương trình chứ không cần thay đồ gá, dao cụ

phiền phức như trên máy thông thường

>> Nhờ có khả năng thích ứng linh hoạt với đối tượng gia công mà

máy CNC là thiết bị cơ bản của các hệ thống sản xuất linh hoạt

1.4.5 Chi phí gia công giảm

# Chi phí gia công một loạt N chi tiết:

C = Ctx(1 + p)N + Ccb

Ctx - chi phí cho một chi tiết: nhân công, nguyên vật liệu, năng lượng

p - tỷ lệ phế phẩm trung bình;

N - số lượng chi tiết trong loạt;

Ccb - chi phí cơ bản, gồm khấu hao thiết bị, nhà xưởng,

# Máy CNC có năng suất cao, không đòi hỏi công nhân bậc cao, ít

sinh phế phẩm nên cho phép giảm chi phí thường xuyên

# Chi phí mua sắm, bảo trì, lập trình, đảm bảo môi trường cho máy

CNC lớn hơn nhiều lần so với máy thông thường Vì vậy cần phải

cân nhắc về kinh tế khi mua sắm máy CNC.

- Các máy CNC cỡ trung bình, bộ điều khiển contour đơn giản

không đắt hơn nhiều so với máy vạn năng

- Công nghệ CAD/CAM cho phép lập trình cho máy CNC trở nên

đơn giản

>> Máy CNC ngày càng được sử dụng phổ biến và dần dần thay thế

máy vạn năng cả trong gia công thông thường

III

Sản lượng

Độ phức tạp và độ chính xác của chi tiết

# Đặc điểm (về mặt hình thức) nào giúp ta phân biệt máy thông

thường, máy NC và máy CNC?

# Hệ thống điều khiển trục chính trên máy CNC có điểm gì khác so

với máy thông thường?

# Hệ thống điều khiển chạy dao trên máy CNC có điểm gì khác so

với máy thông thường?

# Cơ cấu nào được dùng trong truyền động chạy dao trên máy CNC, giải pháp tăng chất lượng truyền động?

# Các kiểu hệ thống thay dao và phạm vi áp dụng?

# Khái niệm thông số bù dao? Vẽ, kể tên các thông số bù dao của

dao phay, tiện?

# Dưới góc độ nhà quản lý, khi nào thì anh (chị) sử dụng máy CNC

trong doanh nghiệp của mình? Tại sao?

Máy cắt kim loại

điều khiển theo chương trình số

(Máy CNC)

# 1.1 Lịch sử máy CNC và các khái niệm liên quan

# 1.2 Điều khiển theo chương trình số

# 1.3 Kết cấu máy CNC

# 1.4 Hiệu quả sử dụng máy CNC

# 1.5 Hệ thống toạ độ và các điểm gốc, điểm chuẩn

1.5.2 C¸c ®iÓm gèc, ®iÓm chuÈn

# C¸c ®iÓm gèc, ®iÓm chuÈn trªn m¸y