BÀI tập nộp CADCAMCNC – 101454 bài dịch chương VIII

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ - - BÀI TẬP NỘP CAD/CAM/CNC – 101454 Bài dịch: Chương VIII Giáo viên giảng dạy: TS Trần Vũ Minh Hà Nội, 2018 Chương 8: TÓM TẮT: Máy công cụ cnc thay đổi triệt để ngành công nghiệp chế tạo.Việc đường cong cắt dễ dàng đường thẳng, cấu trúc 3D tương đối dễ dàng sản xuất,số bước gia cơng đòi hỏi hành động người giảm đáng kể Với việc gia tăng tự động hóa quy trình sản xuất cơng nghệ gia cơng CNC,cải thiện đáng kể tính qn chất lượng đạt được.máy cnc tự động làm giảm tần suất sai sót cung cấp cho người vận hành máy cnc thực công việc khác Tự động hóa CNC cho phép linh hoạt cách thức phận tổ chức trình sản xuất thời gian cần thiết để thay đổi máy để sản xuất thành phần khác Trong môi trường sản xuất, loạt máy CNC đượckết hợp thành trạm, thường gọi "tế bào",để máy thực phần công việc yêu cầu Bộ điều khiển CNC "bộ não" máy CNC, hình dáng vật lý máy cơng cụ "bộ xương".Sự am hiểu hình dáng vật lí máy công cụ luôn ưu tiên cho lập trình CNC nhà sản xuất máy CNC Chương bắt đầu với số mốc lịch sử máy CNC Hai loại công cụ máy CNC điển hình (tức chế tạo theo chiều dọc ngang trung tâm) lần thảo luận Hệ thống dụng cụ cho máy công cụ CNC phần hệ thống CNC giải thích chi tiết Cũng thảo luận bốn yếu tố chínhcủa máy cơng cụ CNC Chúng máy cơ, máy trục chính, ổ trục ổ trượt.phần lên gán cho trục tuyến tính quay máy cơng cụ có hai trục tuyến tính? Những câu hỏi trả lời sau chương Để chongười đọc để hiểu rõ trục chuyển hướng định, số máy công cụ sơ đồ đưa MỘT SỐ QUAN ĐIỂM LỊCH SỬ Kiểm soát số máy tính đề cập cụ thể tới "bộ điều khiển" máy tính đọc số hướng dẫn điều khiển máy (ví dụ G-code) điều khiển máy cơng cụ Bộ điều khiển thực nội suy số liệu công cụ cắt bao công việc máy.Bộ điều khiển số (NC) phát triển vào cuối năm 1940 đầu năm 1950 John T Parsons hợp tác với phòng thí nghiệm Các máy CNC đầu tiên, thường gọi hệ frst, trước thiết kế cho hoạt động theo chu trình tay theo chu kỳ Những máy có hệ thống điều khiển số thêm vào, để kiểm soát số vị trí cơng việc liên quan đến cơng cụ Thời gian đáng kể lưu, nhiên nhà điều hành phải chọn công cụ, tốc độ nguồn cấp liệu Máy hệ thứ hai loại máy mà vật liệu loại bỏ xảy lúc với việc kiểm sốt mối quan hệ cơng việc / cơng cụ Những máy NC gọi máy điều khiển băng, thơng tin lưu trữ hai băng đục lỗ băng từ Hình 8.1 minh họa đặc tính loại đục lỗ Nó rườm rà để chỉnh sửa thơng tin máy; máy có dung lượng nhớ hạn chế Sự phát triển máy tính tạo máy hệ thứ ba có khả mở rộng phạm vi hoạt động gia công Những máy thường gọi Computer Numerical Control Direct Numerical Control (DNC) machines NGUYÊN TẮC KIỂM SOÁT Một hệ thống CNC thường chứa đơn vị điều khiển máy (MCU) công cụ máy MCU chia thành hai phần: xử lý liệu (DPU) phận điều khiển (CLU) DPU xử lý liệu mã hoá truyền thơng tin vị trí trục, hướng chuyển động, nguồn cấp liệu tín hiệu điều khiển phụ trợ cho CLU CLU vận hành chế lái máy, nhận tín hiệu phản hồi vị trí thực tế vận tốc trục, thơng báo thao tác hồn thành DPU đọc liệu dòng hoàn thành thực lưu ý CLU Hình 8.1: DPU bao gồm số tất phận sau đây, • Thiết bị nhập liệu đầu đọc băng từ giấy (như phần cũ), cổng RS-232-C, vân vân; • Các mạch đọc liệu logic kiểm tra chẵn lẻ; • Các mạch giải mã để mô tả liệu trục điều khiển; • Một biên tập viên Một CLU, mặt khác, bao gồm điều sau đây, • Một máy nội suy cung cấp lệnh chuyển động điểm liệu cho chuyển động cơng cụ; • Phần cứng điều khiển vị trí cho tất trục chuyển động, trục có vòng kiểm sốt riêng biệt; • Vòng kiểm soát vận tốc, nơi cần kiểm soát thức ăn; • Mạch giảm tốc giảm tốc; • Kiểm soát chức phụ, chẳng hạn bật / tắt chất làm mát, thay đổi hộp số, điều khiển bật / tắt trục MÁY CƠNG CỤ ĐIỂN HÌNH Máy cơng cụ CNC phân loại máy nghiền CNC, máy tiện CNC trung tâm nghiền CNC Trên thực tế, trở thành quen thuộc đề cập đến máy có khả hoạt động nhiều loại quay, phay, khoan, khoan khai thác, làm việc nhiều mặt phận, trung tâm gia công Đây loại máy công cụ CNC phổ biến Như tên nó, trung tâm gia cơng có nhiều tính linh hoạt gia cơng Các máy có khả hoạt động nhiều loại máy tiện thơng thường có sẵn máy tiện gọi trung tâm quay Các máy CNC biết đến trung tâm xay xát có khả chế tạo hồn chỉnh Những máy có đầu xoay trục xoay điện nhỏ gắn tháp pháo để thực thao tác khoan chéo hoạt động xay xát khác phận gắn trung tâm xoay Cần phải trung tâm gia cơng thiết kế để có khả làm việc xay xát làm việc, có khuynh hướng phận, tính chất (có thể xoay lăng trụ) gia công máy công cụ đơn Bằng cách này, số lượng thiết lập phần vận chuyển phận giảm đáng kể KHẢ NĂNG GIA CƠNG CỦA MÁY CNC Các cơng cụ máy CNC khác chuyên hoạt động gia công khác Một hệ thống CAD / CAM hỗ trợ hoạt động gia công / máy công cụ khác Ví dụ, hỗ trợ máy tiện CNC 2- trục, trung tâm gia công từ đến trục trung tâm nghiền (Bảng 8.1) Hai loại trung tâm gia công chiếm ưu trung tâm gia công đứng ngang TRUNG TÂM GIA CƠNG ĐỨNG Một trung tâm gia cơng đứng có trục định hướng vị trí thẳng đứng Một công cụ thay đổi tự động gắn vào máy phép công cụ nạp vào trục mà khơng cần can thiệp người vận hành Các trung tâm gia công dọc cho phép ba hướng trục chuyển động Bảng di chuyển từ trái sang phải (trục X), và ngoài, hướng từ tốn tử (trục Y) Đầu trục trục di chuyển lên xuống (trục Z) Một thảo luận chi tiết định trục máy cơng cụ cung cấp vào cuối chương Hình 8.2 cho thấy ba trục trung tâm gia công đứng Một số trung tâm gia công đứng có bàn xoay mục đặt bàn phép phận quay q trình gia cơng Các thiết bị cho phép nhiều mặt phơi gia cơng q trình gia công Nếu bảng xoay (trục) thực gắn, việc xoay vòng bàn quay cung cấp thêm khéo léo Trục quay thường gọi trục C, trục B phụ thuộc vào trục quay gắn vào máy Giới hạn lớn trung tâm gia công đứng trục tiếp cận mặt phơi thời điểm, trừ thiết lập nhiều phần máy có thiết bị quay gắn vào Điều có nghĩa nhiều mặt phôi gia công, thiết lập khác phải thực máy tính (yêu cầu chương trình khác) Đây lý trung tâm gia công CNC đứng coi dễ dàng cho chương trình Bảng 8.1 Máy cơng cụ gia công Máy công Miêu tả cụ Máy tiện trục khoan xoay Máy khoan Phay đến trục Làm lỗ Gia công khí Phay Làm lỗ mặt phẳng,khối , rãnh ren khoan,lỗ khoan rộng Khoan lỗ lớn, Bề mặt thông thường, Bề mặt đường viền,khối, Làm lỗ khoan ,mặt phẳng,taro ren,làm lỗ ream Máy Trung tâm khoan/Xoay khoan/tiện 2trục trục làm lỗ Khoan lỗ, bề mặt thong thường bề mặt đường viền mặt phẳng khối Khoan lỗ mặt phẳng rãnh Làm lỗ khoan khoan, mặt phẳng, tazo ren Hình 8.3 Ba trục trung tâm gia công nằm ngang Y, Z giống cho hai loại máy Điều có nghĩa chuyển động (X, Y, Z) lập trình cho trung tâm gia cơng đứng gây ảnh hưởng tương tự lên trung tâm gia công nằm ngang Nhiều trung tâm gia công ngang sản xuất ngày hơm có số dạng tự động thay đổi pallet phép toàn bảng thiết lập xáo trộn vào khỏi khu vực làm việc Điều cho phép nhà điều hành tải phôi máy chạy khác Nhìn chung, trung tâm gia cơng nằm ngang đòi hỏi nhiều cơng việc so với trung tâm gia cơng đứng Vì trung tâm gia cơng nằm ngang cho phép tiếp cận mặt phơi, thực nhiều thao tác gia cơng thiết bị Điều làm cho chương trình trung tâm gia cơng trung gian điển hình dài nhiều cho trung tâm gia cơng đứng CƠNG CỤ CHO CƠNG CỤ MÁY CNC Máy CNC ngày có khả làm việc với tốc độ loại bỏ kim loại nhanh Các dụng cụ cắt có khả chịu tải cao thời gian lập mục chúng ngắn giây Việc thay đổi cơng cụ tự động cung cấp thời gian "chip-to-chip" khoảng giây Đây lý dụng cụ coi khía cạnh quan trọng máy móc Vật liệu cho dụng cụ cắt Nhiều loại vật liệu dụng cụ, từ thép cacbon cao đến gốm sứ kim cương, sử dụng để chế tạo dụng cụ cắt Điều quan trọng cần lưu ý có khác biệt vật liệu dụng cụ, khác ứng dụng xác cho loại vật liệu Một cơng cụ cắt phải có đặc điểm sau,  Độ cứng nóng: Độ cứng độ bền dụng cụ cắt phải trì nhiệt độ cao Đây gọi độ cứng nóng  Độ cứng: Cần phải có cơng cụ cắt để dụng cụ không bị vỡ gãy, đặc biệt trình cắt  Mang sức đề kháng: Mang sức đề kháng có nghĩa đạt tuổi thọ dụng cụ chấp nhận trước cần phải thay dụng cụ Thép tốc độ cao cứng cacbua xi măng không cứng khơng thể sử dụng tốc độ cao việc loại bỏ kim loại Mặt khác, thiếu dẻo dai cacbua xi măng có vấn đề, điều có nghĩa lượng lớn nghiên cứu vào việc phát triển lớp cacbua, hỗ trợ đầy đủ, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật gia công đại Độ cứng cacbua xi măng gần với kim cương Nó phát độ cứng từ thành phần nó, cacbua vonfram Carbide tráng mang lại đặc tính ưu việt Nhiều loại vật liệu phủ sử dụng, loại cho ứng dụng cụ thể Các vật liệu phủ phổ biến cacbua titan, nitrit nitrit, lớp phủ gốm, lớp phủ kim cương nitrit cacbon-titan Nói chung, q trình phủ thực cách lắng đọng hóa học (CVD) Chất đặt buồng có kiểm sốt mơi trường có nhiệt độ cao Vật liệu lớp phủ sau đưa vào buồng làm hóa học Vật liệu phủ rút lắng đọng bề mặt từ trường xung quanh bề mặt Một trình khác Hơi Bốc Vật lý (PVD) Quá trình tương tự lắng đọng hóa học, ngoại trừ nguyên liệu / tiền chất, nghĩa vật liệu lắng đọng bắt đầu dạng rắn PVD thường kết hợp trình lớp phủ tán xạ lắng đọng laze xung (PLD) Quá trình PVD thực điều kiện chân khơng Có bốn bước liên quan, bốc hơi, vận chuyển, phản ứng lắng đọng Ngoài ra, kim cương, nitơ boric boron (CBN) gọi dụng cụ gia cố râu sử dụng số điều kiện khắc nghiệt Hai loại kim cương sử dụng làm dụng cụ cắt, kim cương tự nhiên công nghiệp kim cương tổng hợp đa tinh thể Bởi kim cương carbon nguyên chất, chúng có lực với cacbon kim loại đen Do đó, chúng sử dụng kim loại màu CBN tương tự kim cương cấu trúc đa tinh thể liên kết với đế cacbua Ngoại trừ titan, vật liệu hợp kim titan, CBN làm việc hiệu công cụ cắt hầu hết vật liệu làm việc thông thường Tuy nhiên, việc sử dụng CBN nên dành riêng cho vật liệu cứng khó khăn để máy CBN chạy tốc độ thấp hơn, có vết cắt nặng với góc dẫn lớn kim cương Tuy nhiên, CBN nên chủ yếu xem vật liệu công cụ hồn thiện độ cứng độ dẻo dai Cơng cụ máy móc thiết lập cứng nhắc cho CBN, kim cương, không phần quan trọng Để nâng cao hiệu suất khả chống mài mòn dụng cụ cắt để chế tạo vật liệu làm việc vật liệu composite mới, vật liệu dụng cụ cắt hỗn hợp râu phát triển Các vật liệu gia cố râu bao gồm dụng cụ sở silicon nitride dụng cụ nhôm oxit, gia cố râu silic-cacbua (SiC) Những dụng cụ có hiệu gia cơng composite vật liệu phi kim loại, khơng thích hợp cho việc gia công sắt thép Hệ thống dụng cụ Việc sản xuất phận ln đòi hỏi phải sử dụng nhiều loại dụng cụ cắt máy phải đáp ứng cho việc sử dụng Cách thức mà loạt cơng cụ cắt đặt giữ an tồn vị trí gọi hệ thống dụng cụ thường tính quan trọng máy công cụ đại Việc sử dụng dụng cụ với tiêu chuẩn tapers hữu ích việc giữ chi phí dụng cụ mức tối thiểu Hình 8.4 cho thấy số mặt bích cuộn hệ thống dụng cụ cho trung tâm gia công Một hệ thống dụng cụ cho trung tâm gia công phạm vi dụng cụ cần cung cấp máy Hai hệ thống minh họa Hình 8.5 Hệ thống ba mảnh đơn giản thường bao gồm phận giữ dụng cụ, phận trung gian khoan máy cắt phay kiểu chèn, máy cắt chèn lập thị (Hình 8.5) Cơng cụ thay đổi tự động dụng cụ giữ thiết bị đa thiết kế để,  Dễ dàng thao tác công cụ thay đổi chế;  Đảm bảo khả lặp lại công cụ, tức đặt cơng cụ vào trục để mối quan hệ dụng cụ với công việc lặp lại phạm vi dung sai lần sử dụng công cụ;  Cung cấp lắp ráp cơng cụ off-line nhanh chóng dễ dàng Hệ thống Changer tự động Nhiều loại chế khác thiết kế để lưu trữ thay đổi công cụ Ba điều quan trọng đầu tháp, lưu trữ carousel với thay đổi trực tiếp trục chính, lưu trữ tạp chí ma trận với công cụ thay đổi trục chèn Các tạp chí lưu trữ cơng cụ nằm ngang dọc Hình 8.4 Hệ thống dụng cụ cho trung tâm gia cơng Mặt bích Vỏ bọc Hình 8.5 Sơ đồ giao diện hệ thống dụng cụ Đầu tháp pháo Các công cụ loại hệ thống lưu trữ cọc thiết bị gọi đầu tháp pháo (Hình 8.6) Khi cơng cụ gọi chương trình, tháp pháo xoay (hoặc lập mục) vào vị trí Cơng cụ sử dụng mà khơng cần phải chèn vào trục Vì vậy, thiết kế đầu tháp cung cấp thay đổi cơng cụ nhanh Nhược điểm đầu cắt tháp pháo giới hạn số trục cơng cụ gắn Bộ nhớ lưu trữ Carousel với Công cụ Chạy trực tiếp trục Các hệ thống loại thường tìm thấy trung tâm gia công thẳng đứng Công cụ lưu trữ trống mã hố gọi băng chuyền (hình 8.7) Trống quay đến vị trí lưu trữ cơng cụ Nó di chuyển lên loại bỏ cơng cụ tại, sau xoay cơng cụ vào vị trí đặt vào trục Trên hệ thống lớn hơn, trục di chuyển đến băng chuyền thay đổi dụng cụ Hình 8.6 Hệ thống thay đổi đầu dao Hình 8.7 Bộ lưu trữ carousel với đổi cơng cụ trực tiếp trục 10 CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA CÔNG CỤ MÁY CNC Các yếu tố máy cơng cụ máy, trục chính, ổ trục ổ trượt Những điều thảo luận phần Cơ máy Trong nhiều năm, sắt đúc xem vật liệu phù hợp với cấu trúc máy cơng cụ Nó có đầy đủ sức mạnh độ cứng có xu hướng hấp thụ rung động Ngồi ra, hình dạng phức tạp u cầu sản xuất dễ dàng cách đúc phương pháp khác Gang đúc sử dụng rộng rãi, vị trí truyền thống vật liệu phù hợp bị thách thức thép bê tông Các cấu kiện thép chế tạo ngày ưa thích cho máy móc lớn Các thép có độ dày cấu trúc gang có sức mạnh gấp đôi Bằng cách giảm dày-ness, trọng lượng cấu trúc giảm đáng kể, cung cấp neces-sary sức mạnh Trong sử dụng, tính cứng cáp cấu trúc chứng tỏ đầy đủ Tuy nhiên, việc sử dụng thép nói chung bị giới hạn vấn đề tạo hình dạng phức tạp chất lượng cộng hưởng nó, điều khơng làm giảm độ rung động hiệu Việc sử dụng bê tông gốm sứ làm sở máy móc phát triển tương đối Lợi bê tông chi phí thấp đặc tính giảm xóc tốt Cấu trúc lớn đúc chỗ, làm giảm chi phí tổng thể nữa, khơng có vận chuyển có liên quan Các cấu trúc nhỏ cung cấp với ống thép đúc vào bê tông phép xử lý dễ dàng Máy cưa Trục máy tính thiết kế quan trọng Ngồi tải xuyên tâm gây chệch hướng, phận trục phải chịu lực đẩy tác động dọc theo trục Thiết kế trục quay phải đảm bảo tải chứa đầy Kết hỗ trợ không đầy đủ không không xác kích thước mà việc hồn thiện bề mặt nói nhảm Lưu ý tràn trục cần phải giữ mức tối thiểu, tính chung máy tiện máy ngang Trục trung tâm gia cơng đứng đưa vấn đề bổ sung, tính truyền thống loại máy cho trục để di chuyển lên xuống Rõ ràng, nhiều trục mở rộng, có 12 nhiều nguy bị lệch Một số nhà sản xuất di chuyển khỏi khái niệm trục di chuyển thay vào tồn đầu là-sembly di chuyển lên xuống Điều chắn nhiều máy cơng cụ trục có trục quay cung cấp trục Một vấn đề thiết kế khác trung tâm gia công đứng để cung cấp khu vực làm việc thích hợp, đầu trục phải nhô Chiều dài nhô phải giữ mức tối thiểu Hình 8.9 cho thấy nhà sản xuất cải tiến thiết kế truyền thống mà khơng làm giảm diện tích làm việc (Crandell, 2003) Các lực tạo lệch hướng trục dẫn đến xu hướng cho việc lắp ráp trục hồn chỉnh để xoắn Điều dẫn đến việc sử dụng cấu trúc gấp đơi hai trụ, nơi mà vỏ trục nằm hai đường trượt đáng kể làm giảm xu hướng xoắn Hai phương pháp xác định công cụ sử dụng Một định mã vạch Mã in gắn vào cơng cụ Khi chương trình gọi cho công cụ specifc, điều khiển tìm kiếm mã cơng cụ cụ thể, khơng phải vị trí cụ thể Một hệ thống xác định công cụ khác sử dụng vi mạch máy tính, phần cơng cụ dụng cụ giữ Các vi mạch chứa số nhận dạng công cụ thông tin liên quan đến thông số công cụ Một cảm biến đặc biệt đọc liệu chuyển đến điều khiển máy (Valentino & Goldenberg, 2003) Các lực tạo lệch hướng trục dẫn đến xu hướng cho việc lắp ráp trục hồn chỉnh để xoắn Điều dẫn đến việc sử dụng cấu trúc gấp đôi hai trụ cột nơi mà vỏ trục nằm hai trượt trượt đáng kể làm giảm xu hướng xoắn Động trục Hai loại động điện sử dụng cho ổ trục chính: dòng điện chiều (DC) dòng điện xoay chiều (AC) Chúng kết hợp trực tiếp với trục qua thắt lưng bánh Nhiều máy có ổ đai cuối êm rung động ổ bánh lái (Crandell, 2003) Nhiều máy móc đại sử dụng động DC Bằng cách thay đổi điện áp đầu vào, tốc độ chúng vơ hạn biến đổi chúng xoay trì tốc độ cắt liên tục Có số máy trang bị động AC thiết kế đặc biệt cung cấp tốc độ trục quay biến đổi việc sử dụng động AC thường liên quan đến động bước, có nghĩa là, có loạt tốc độ trục lựa chọn tốc độ đặc biệt chuyển đổi từ phạm vi tốc độ sang phạm vi khác 13 Hình 8.9 Các biến thể thiết kế trung tâm gia công thẳng đứng Thiết kế ổ trục ổ trục cho phép gia công tốc độ cao với tốc độ hàng chục ngàn Các nhà sản xuất phát triển trục tốc độ cao cho chất lỏng khơng khí mang lại độ cứng cao hơn, tính hoạt động tốt hơn, hoạt động đầy đủ với công suất cao, giảm bớt, giảm chấn động giảm độ rung, với tuổi thọ vòng bi Tất điều đạt thơng qua việc sử dụng công nghệ chịu lực thủy tĩnh / thuỷ động lực / aerostatic Đơn giản cần đặt, họ loại bỏ vòng bi phần tử cán trục trục chạy phim dầu khơng khí (Crandell, 2003) Trục máy trở thành trục động chạy phim dầu / không khí Cũng sử dụng, khơng phải rộng, vòng bi thủy tĩnh, nơi bề mặt chịu lực luôn phân cách dầu khơng khí cung cấp áp suất Trình cắm trang trình bày Cả điện thuỷ lực sử dụng để đạt chuyển động trượt Có nhiều hệ thống thủy lực hiệu quả, đáp ứng chứng minh hoàn toàn, đến nay, nguồn điện thông dụng động điện, văn bị giới hạn để giải phương pháp Ba loại động DC sử dụng, • Động bước (quay); • Động thơng thường, khơng bước (quay); • Động truyền động tuyến tính từ Động bước loại động đặc biệt thiết kế cho chúng xoay theo bước hữu hạn liên tục kích hoạt xung điện Hệ thống động bước openloop vòng khép kín Hệ thống động bước bước mở có hai hạn chế chính, (a) giới hạn công suất mô men xoắn phù hợp với yêu cầu; (b) Cần tăng vận tốc kích thước so với trượt 14 Một ví dụ động bước 8000 xung giây với hệ thống yêu cầu 0,001 mm Độ xác trượt có vận tốc 0,48 m / phút Do đó, u cầu độ xác máy cao, tốc độ gia công chậm Xem sơ đồ điều khiển servo vòng hở Hình 8.10 Loại động trang bị cho hệ máy móc trước bị thay hệ thống động servo khép kín (Crandell, 2003) Tốc độ động DC vô biến thiên Mơmen xoắn liên tục có sẵn hầu hết phạm vi tốc độ, có nghĩa động tương đối nhỏ sử dụng, chúng kết nối trực tiếp với máy phải có ổ cứng xoắn Động cung cấp phanh tái tạo, dẫn đến tràn trượt gần không tồn Hình 8.10 Sơ đồ khối hệ thống vòng lặp mở Hệ thống vòng khép kín (Hình 8.11) khơng phải động bước, động AC, động DC, động thủy lực bình thủy lực Với loại hệ thống ổ đĩa này, độ phân giải 50 triệu giây tốc độ cao 10m / phút Nghiên cứu đáng kể thực với AC servo động Hiện chúng lớn động DC cung cấp công suất tương đương, tốn Tuy nhiên, họ cần bảo trì yếu tố nhiều lợi họ Hệ thống trượt xuất máy móc hệ thống truyền động tuyến tính Vận động máy thu thơng qua việc kích hoạt lực từ mình, sử dụng động tuyến tính cao Sử dụng hệ thống trục trực tiếp cho phép tăng tốc giảm tốc độ tăng tốc máy cứng cáp cho phép kiểm soát cải thiện (Crandell, 2003) Kiểm soát Numerical trực tiếp DNC hiểu hệ thống chứa số máy CNC máy móc Tất máy kết nối với máy tính lớn gửi thơng tin đến máy riêng lẻ theo yêu cầu Có thể có số loại máy khác liên kết với máy tính lớn Đến thời điểm này, DNC gọi Distributed Numerical Control Máy tính 15 lập trình để chọn thứ tự sản xuất phận DNC có khả tích hợp vào hệ thống sản xuất linh hoạt nhà máy tự động Hình 8.11 Sơ đồ khối hệ thống vòng kín THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY CNC Trục định chuyển động nhấn mạnh thời gian ngắn phần đầu chương Ví dụ, trung tâm gia cơng trục có ba trục tuyến tính: X, Y Z Tuy nhiên, danh pháp trục chuyển động cho máy điều khiển số xác định nhiều cách khác Cuộc thảo luận sau phản ánh tiêu chuẩn quốc tế (ISO 841, 2001), chấp nhận rộng rãi áp dụng Hệ thống phối hợp chuyển động máy định nghĩa theo cách mà lập trình viên ln ln giả định cơng cụ di chuyển tương đối so với hệ thống phối hợp phôi dừng Hệ thống phối hợp tiêu chuẩn Cartesian hình chữ nhật tay phải (hình 8.12), liên quan đến phôi gắn máy phù hợp với đường trượt tuyến máy Khi máy sử dụng để khoan khoan (chỉ sử dụng ba đường chuyển động chính), chuyển động theo hướng âm Z khoan đục vào phôi Khi máy sử dụng cho khoan khoan, quy tắc đặc biệt cung cấp để giảm thiểu không quán máy đa Trên vẽ sơ đồ máy móc, thư khơng đánh thức sử dụng phong trào công cụ xử lý Khi phong trào phôi xử lý, thư sử dụng 16 sử dụng hướng tích cực phong trào trái ngược với phong trào thư không bị nhầm lẫn Chuyển động trục Z Trục Z chuyển động xác định cách tham chiếu đến trục truyền cho lực cắt Nó thường trục xác định Trong trường hợp máy móc máy phay, máy khoan khai thác, trục xoay công cụ Trong trường hợp máy máy tiện, máy mài máy khác tạo bề mặt quay, trục xoay công việc Nếu có nhiều cọc, cần chọn làm trục chính, tốt mặt vng góc với bề mặt làm việc Nếu trục trục liên tục song song với ba trục hệ thống ba trục tiêu chuẩn, trục trục Z Nếu trục trục xoay phạm vi chuyển động cho phép nằm vị trí song song với trục hệ thống ba trục tiêu chuẩn trục tiêu chuẩn trục Z Nếu phạm vi chuyển động xoay trục nằm song song với hai ba trục hệ thống ba trục tiêu chuẩn, trục Z trục tiêu chuẩn vng góc với bề mặt giữ việc bàn làm việc máy, bỏ qua ancillaries góc độ đóng gói miếng Nếu khơng có trục chính, trục Z vng góc với bề mặt giữ việc Chuyển động Positive Z làm tăng khoảng trống phôi phận giữ dụng cụ Hình 8.12 quy tắc bàn tay phải Chuyển động trục x Trường hợp có thể, trục X chuyển động nằm ngang song song với bề mặt giữ việc Đây trục chuyển động mặt phẳng định vị dụng cụ phôi Thông thường trục xác định sau trục Z Trên máy có phơi khơng quay dụng cụ khơng quay khác (ví dụ 17 máy cưa), trục X song song với dương hướng việc cắt Trên máy có phơi quay (ví dụ: máy tiện, máy mài ), chuyển động X xuyên tâm song song với hình trượt ngang Chuyển động X dương xảy dụng cụ, gắn vị trí dụng cụ trượt ngang, rút khỏi trục quay phôi Trên máy có cơng cụ ln phiên, ví dụ: máy phay, • Nếu trục Z nằm ngang, chuyển động X dương sang bên phải nhìn từ trục cơng cụ tới phần phơi • Nếu trục Z thẳng đứng, chuyển động dương X quyền cho máy cột đơn nhìn từ trục máy đến cột, cho loại máy giàn khoan nhìn từ trục đến phần giàn bên trái Chuyển động trục y Chuyển động Y dương nên chọn để hoàn thành với X Z chuyển động hệ tọa độ Cartesian bên tay phải (hình 8.12) Các hành động xoay A, B C A, B C xác định chuyển động quay quanh trục tương ứng với X, Y Z Tích cực A, B C theo hướng để đẩy ốc vít phải vào hướng X, Y Z tương ứng theo dương (hình 8.12) Nguồn gốc hệ thống tọa độ chuẩn Vị trí nguồn gốc (X = 0, Y = 0, Z = 0) hệ thống phối hợp tiêu chuẩn tùy ý Nguồn gốc chuyển động A, B C tương tự; chúng chọn, tốt nhất, song song với trục Y, Z X Các trục bổ sung Nó trở thành tính phổ biến cho máy cơng cụ CNC đại trang bị nhiều trục, trượt, palet phận chuyển động khác  Chuyển động tuyến tính Nếu bên cạnh chuyển động trượt X, Y Z, tồn chuyển động thứ cấp song song với chúng, chúng phải định U, V W Nếu chuyển động bậc ba tồn tại, chúng định P, Q R tương ứng Nếu chuyển động tuyến tính tồn mà khơng khơng 18 thể song song với X, Y Z, chúng U, V, W, P, Q hay R thuận tiện Hình 8.13 minh họa định trục Trong máy nghiền nhàm chán, chuyển động mũi cắt mặt trượt đối diện định U P, chữ có sẵn, chuyển động bảng định X; thực tế, chuyển động cắt, gần trục chính, chuyển động xiên Nguồn gốc hướng xác định theo cách Tốt là, chuyển động tuyến tính trục gần trục chính, chuyển động tuyến tính thứ yếu cạnh gần chuyển động tuyến tính bậc ba xa từ trục Trong trường hợp máy khoan xuyên tâm chẳng hạn, chuyển động cọc kim cánh tay cột định Z W tương ứng Với máy tiện tháp pháo, chuyển động trượt công cụ tháp pháo, mà xa từ trục chính, gọi Z W, tương ứng  Chuyển động quay Nếu chuyển động A, B C, có chuyển động thứ cấp, cho dù song song hay không với A, B C, chúng phải định D E Hình 8.13 Các trục chính, thứ cấp bậc ba Bảng 8.2 Các trung tâm gia công CNC thông thường (ISO 841, 2001, tái với cho phép ISO) Máy công cụ Bản vẽ sơ đồ CNC Nhận xét 19 Máy tiện hai buồng Máy tiện có đường trượt thứ cấp theo hướng Z, W (Z2) sử dụng Nó có đuốc lập trình, R (Z3) Cơng cụ máy có ba toa công cụ, sơ cấp (X, Z), thứ cấp (U, W) thứ ba (P, R) Trục C 'là dọc, tên máy tiện Máy tiện xoay khoan đứng Máy khoan phay với trục ngang Lưu ý Z phụ thứ hai W' Máy phay kiểu đứng Máy có cột chuyển hướng (X) có khả điều khiển trục 20 Máy phay khn hình phay Trục với đầu nghiêng có trục quay (đầu nghiêng) (A) đầu mặt (C ') bàn Hướng quay trục Quy ước xoay theo chiều kim đồng hồ theo hướng đẩy ốc vít vào bên phơi Nếu phần tử máy di chuyển phơi thay cơng cụ, phải đáp lại băng theo hướng đối diện với phần định nghĩa để di chuyển cơng cụ Trong minh hoạ máy móc khác nhau, mũi tên có chữ đầu tiên, chẳng hạn + X ', hướng di chuyển vật phẩy di chuyển, cho lệnh kêu gọi chuyển động tích cực, mũi tên có chữ khơng đánh thức, chẳng hạn + X, hướng chuyển động (cho lệnh tích cực) cơng cụ phơi MỘT SỐ KĨ THUẬT CỦA CƠNG CỤ MÁY CNC Có 31 máy cơng cụ liệt kê tiêu chuẩn bao gồm máy mài, máy cắt nhuyễn, máy dập khn, máy vẽ khn, máy EDM chí phối hợp máy đo Tuy nhiên, danh sách không coi sưu tập toàn diện máy CNC đại có biến thể cấu trúc thể bảng MÁY CÔNG CỤ LOẠI NHỎ Các công cụ máy thông thường đặc trưng xếp nối tiếp trục nguồn cấp liệu xây dựng khác Trục thấp mang người Hầu hết cấu trúc máy dựa nguyên tắc Kể từ trục nguồn cấp liệu chủ yếu xếp trực giao với xếp theo thứ tự, hệ thống phối hợp máy phôi khớp với Tính giúp dễ dàng lập trình loại cơng cụ máy CNC Câu hỏi đặt liệu máy công cụ có đáp ứng yêu cầu gia tăng suất (vd: cắt tốc độ cao) độ linh động (vd: sản xuất phục hồi lại được) 21 Nghiên cứu trước dường gợi ý giới hạn liên quan đến cấu trúc máy nối tiếp thông thường (Warnecke, Neugebauer & Wieland, 1998), Tải trọng uốn loại tải trọng chủ yếu cấu trúc máy; • Khối lượng lớn di chuyển xung quanh; • Các trục thức ăn có hiệu suất động kém; • Lỗi tích lũy trục riêng bố trí nối tiếp; • Có u cầu nghiêm ngặt độ xác cấu trúc; • Có thành phần thay đổi liên tục Cấu trúc song song đại diện cho giải pháp Loại cấu trúc tạo thành từ nhiều chuỗi kinematics đóng có thành phần kết thúc (end effector) đại diện cho tảng Các tảng kết hợp chuỗi hướng dẫn di chuyển độc lập với Các chuỗi hướng dẫn (struts) gắn với tảng fxed khung khung mối nối Đầu chống gắn lại, lần khe nối, với tảng di chuyển hiệu ứng kết thúc Các khớp có khả quay số nhiều độ tự Các dải thay đổi chiều dài, qua chiều dài thay đổi chống lại hiệu ứng cuối định vị không gian tất sáu độ tự Các cấu trúc song song xếp loại theo nhiều cách khác nhau, số mức độ tự cấu trúc Cấu trúc song song với sáu mức độ tự gọi cấu trúc Hexapod Một cách khác để phân loại chúng theo loại ổ đĩa nguồn cấp liệu, tức ổ đĩa quay ổ đĩa tuyến tính Khơng có vấn đề loại ổ đĩa sử dụng, luôn có cấu trúc fnal với chiều dài biến dài xáo trộn chiều dài strut (Hình 8.14) Trong trường hợp cấu trúc có chống dài có độ dài khác nhau, ngang thực cử động kính thiên văn sử dụng để định vị hiệu ứng cuối không gian Các kết cấu với chống xước dài trang bị dầm thiết kế cứng nhắc, di chuyển yếu tố chung diễn Dựa khái niệm ba chân gọi tảng Stewart, thiết kế hexapod dễ dàng đời thiết kế máy móc truyền thống (Rao, Saha & Rao, 2005, Zhang, Wang & Lang 2005, Pritschow & Wurst, 1997, Tlusty , Ziegert & Ridgeway, 1999) Một tảng Stewart có sáu mức tự (x, y, z, pitch, roll yaw) (Hình 8.15) Có sáu chân hoạt động độc lập, chiều dài chân thay đổi vị trí định hướng Vấn đề động học chuyển tiếp, phương trình cho độ dài chân, vị trí hướng nền, có 16 giải pháp Tuy nhiên, vấn đề động học nghịch đảo (nghĩa cho vị trí hướng tảng, fnd chiều dài chân yêu cầu) có giải pháp đơn giản Do đó, 22 trung tâm gia công hexapod phát triển cách đơn giản biến tảng thành giữ dụng cụ đảo ngược cấu trúc (Hình 8.16) Ưu điểm lớn thiết kế độ xác thể tích chế song song Độ xác thể tích gấp đơi từ đến lần Điều có nghĩa yếu tố tồi tệ lỗi máy tính tồi tệ Ngược lại, cấu trúc Cartesian thơng thường lại ngăn xếp lỗi Ví dụ, nhà máy thơng thường có trục mô dựa trục khác Lỗi từ hai trục tích tụ xếp nối tiếp Trong cấu trúc hexapod nhiên, yếu tố ổ đĩa làm việc song song Thơng thường, khơng có nhiều hai yếu tố kết nối theo chuỗi, xảy lỗi Một yếu tố quan trọng khác thiết kế độ cứng, hầu hết ứng suất căng thẳng nén uốn tất sáu cầu chia tải Do đó, hexapod cắt vật liệu khơng gian khác cách xác độ cứng lớn Nó thường cho thời gian cứng gấp bốn lần so với máy cơng cụ thơng thường Vì cấu trúc mơ đun, nhà sản xuất máy cơng cụ hexapod có khả đáp ứng nhanh chóng nhanh chóng theo nhu cầu khách hàng Hình 8.14 Một tảng Stewart 23 Hình 8.15 Thiết kế biến thể cấu trúc song song Hình 8.16 Hexapod Hexel 24 Các vấn đề thiết kế đối mặt với nhà xây dựng dường kết hợp máy (không gian khung kèm theo), chiều dài chống tối ưu, bồi thường nhiệt Như máy nào, độ lệch xác giãn nở nhiệt thể khu vực quan tâm lớn chuyển động nhanh bóng tạo nhiều nhiệt Hexapod cần nhiều sức mạnh tính tốn nhanh, tức thuật tốn tốc độ xử lý vấn đề lớn Cũng có câu hỏi xử lý chip cho ăn phần Cần có nghiên cứu sâu tiềm công nghệ cấu trúc song song xử lý CAD / CAM thích hợp cho dụng cụ máy hexapod PHẦN KẾT LUẬN Việc chuyển đổi máy công cụ thông thường sang máy công cụ điều khiển số sau trung tâm gia cơng số máy tính làm cho giới sản xuất ngày khác biệt so với cách nửa kỷ Một số đặc điểm đáng ý hệ thống CNC đại sử dụng sở xử lý dụng cụ tự động, khả phản hồi thời gian thực dĩ nhiên kết hợp nhiều trục cho phép thực công việc gia công khác máy công cụ đơn Để làm việc với máy CNC đại ngày nay, cần phải hiểu trục chuyển động máy công cụ Các trục tương ứng với chuyển động chuyển động chuyển động, thường thị khả gia công máy công cụ CNC Kiểm sốt vòng kín trở thành tiêu chuẩn cho nhiều máy CNC đại làm cho gia cơng xác đáng tin cậy Trong cấu trúc kinematics nối tiếp tiếp tục thống trị cấu trúc cơng cụ máy chính, vấn đề liên quan đến loại máy công cụ rõ ràng chờ giải pháp Công cụ Hexapod dường cung cấp giải pháp Chúng có cấu trúc cứng nhắc nhiều xây dựng với độ xác cao TÀI LIỆU THAM KHẢO Childs, J J (1969) Principles of numerical control New York: Industrial Press Crandell, T M (2003) CNC machining and programming: An introduction New York: Industrial Press ISO 841 (2001) Industrial automation systems and integration - Numerical control of machines - Coordinate 25 system and motion nomenclature Geneva, Switzerland: International Organisation for Standardisation (ISO) Pritschow, G., & Wurst, K.-H (1997) Systematic design of hexapods and other parallel link systems CIRP Annals, 46(1), 291-295 Rao, A B K., Saha, S K., & Rao, P V M (2005) Stiffness analysis of hexaslide machine tools Advanced Robotics, 19(6), 671-693 Tlusty, J., Ziegert, J., & Ridgeway, S (1999) Fundamental comparison of the use of serial and parallel kinematics for machines tools, CIRP Annals, 48(1), 351-356 Valentino, J V., & Goldenberg, J (2003) Introduction to computer numerical control(CNC) Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall Warnecke, H J., Neugebauer, R., & Wieland, F (1998) Development of hexapod based machine tool CIRP Annal, 47(1), 337-340 Zhang, D., Wang, L., & Lang, S Y T (2005) Parallel kinematic machines: Design, analysis and simulation in an integrated virtual environment Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME, 127(4), 580-588 26 ... mặt phôi gia công, thiết lập khác phải thực máy tính (yêu cầu chương trình khác) Đây lý trung tâm gia công CNC đứng coi dễ dàng cho chương trình Bảng 8.1 Máy công cụ gia công Máy công Miêu tả cụ... xương".Sự am hiểu hình dáng vật lí máy cơng cụ ln ln ưu tiên cho lập trình CNC nhà sản xuất máy CNC Chương bắt đầu với số mốc lịch sử máy CNC Hai loại công cụ máy CNC điển hình (tức chế tạo theo chiều... lên gán cho trục tuyến tính quay máy cơng cụ có hai trục tuyến tính? Những câu hỏi trả lời sau chương Để chongười đọc để hiểu rõ trục chuyển hướng định, số máy công cụ sơ đồ đưa MỘT SỐ QUAN ĐIỂM