Công nghệ gia công CNC phay tiện - Chương 4

Trong nửa thập kỷ qua, thế giới đã chứng kiến sự ra đời và phát triển như vũ bão của KTĐK tự động. Và nhanh chóng KTĐK tự động đã được ứng dụng vào công nghệ chế tạo sản phẩm cơ khí. Sự

CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆNCHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ PHAY NC---------------------4.1. Máy phay CNC 4.1.1. Phân loại: Việc phân loại máy phay CNC chỉ mang tính tương đối. Tuỳ thuộc vào tính vạn năng, số dao có thể tích trong ổ tích dao (tool magazine) ta chia máy phay CNC thành các loại cơ bản sau.a. Máy phay CNC (CNC Milling machine)Máy phay CNC thường dùng để chỉ các máy phay có 1 hoặc một vài dao trong ổ tích dao, thông thường ổ tích dao không chứa qúa 12 dao và có dạng mâm xoay (Turet). Dựa vào cấu trúc máy ta phân máy phay loại này làm 2 loại. Loại thứ 1: spindle thẳng đứng (vertical CNC milling machine), Hình 4.1.a. Loại thứ 2: spindle ngang (Horizontal CNC milling machine), Hình 4.1b. Hình 4.1a. máy phay CNC đứng Hình 4.1b. Máy phay CNC ngangb. Trung tâm phay CNC (CNC Milling Center)Là loại máy phay CNC có tính vạn năng cao hơn, thông thường số dao có thể tích trong ổ tích dao từ 12 đến hàng trăm dao. Ổ tích dao (Tool Magazine) thường có dạng xích quay, dao được thay tự động hoặc dùng Robot cấp dao.Hình 4.2 44 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆNHình 4.2. Bộ tích dao trong trung tâm phay CNCTương tự máy phay CNC, trung tâm phay có thể là trung tâm phay đứng (vertical Milling Center) hoặc trung tâm phay ngang (Horizontal Milling Center)c. Trung tâm phay-tiện CNC (Milling-Turning Center)Là trung tâm phay CNC tích hợp và có khả năng làm việc như máy tiện CNC. Loại máy này có tính vạn năng rất cao. Tuy nhiên kết cấu rất phức tạp, đắt tiền. Ngoài ra tuỳ vào khả năng điều khiển theo các trục ta còn chia ra máy phay CNC 2 trục, 2.1/2 trục, 3 trục, 4 trục và 5 trục.4.1. 2. Quy đònh các trục trên máy phay CNCNhững máy công cụ thông thường có 3 trục chính X,Y, Z có chiều nhất đònh.Tuy nhiên có máy 4,5 trục. Thêm 3 trục quay xung quanh các trục tương ứng ký hiệu là A, B hoặc C. Tùy theo loại máy mà các trục bố trí khác nhau và do đó có chiều khác nhau. Phương chiều của các trục máy được xác đònh theo quy tắc bàn tay phải. Hình 4.3a mô tả phương pháp xác đònh phương chiều của các trục X,Y, Z. Hình 4.3b mô tả cách xác đònh chiều quay dương quanh các trục tương ứng Lưu ý: lập trình, vận hành tuân theo nguyên tắc chỉ có dao di chuyển, còn phôi (bàn máy) cố đònh. Mặc dù thực tế có thể dao cố đònh còn bàn máy chuyển động. 45 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆNNgón cái chỉ chiều dương trục X, ngón trỏ chỉ chiều dương trục và ngón giữa chỉ chiều dương trục ZHình 4.3. Quy tắc bàn tay phải4.1.3. Các điểm tham chiếu trên máy phay CNC ( Reference Zero Points )Các điểm tham chiếu trên máy là các điểm cơ sở hoặc điểm bắt đầu được sử dụng để tính toạ độ các điểm khác. Ta còn gọi là điểm không (zero points). Hệ điều khiển CNC dùng 4 loại điểm tham chiếu sau:•Điểm không(zero) của máy (Machine zero point )•Điểm rút dao tham chiếu (Reference return point )•Điểm không (zero) của chi tiết (Work zero point )•Điểm không(zero) khi lập trình (Program zero point ) Machine Zero Point Là gốc tọa độ máy. Được cài đặt bởi nhà chế tạo và không thể sữa đổi. Điểm không của máy được đặt tên M và ký hiệu như hình 4.4õ. Với máy tiện, điểm không của máy thường đặt tại tâm mặt đầu của trục chính. Với máy pháy nó thường đặt tại điểm giới hạn của các trục.Thông thường điểm Zero của máy không dùng làm điểm tham chiếu để lập trình. Điểm này thường được dùng vào các mục đích sau. Cài đặt ban đầu cho máy (Initial setup of the machine) Làm tham chiếu cho các điểm tham chiếu khác như: reference return points, work zeros, và program zeros. Làm vò trí an toàn để thay dao. 46 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆNHình 4.4. điểm không của máy Reference Return Point Reference return points là các vò trí mà bàn máy hoặc trục chính sẽ trở về đó nhằm thực hiện một tác vụ nào đó. Điểm này được đặt tên R và được ký hiệu như Hình 4.5. Một số hệ điều hành cho phép chỉ đònh 4 điểm rút dao tham chiếu. Thông thường đối với máy phay điểm không của máy là điểm tham chiếu thứ nhất . Điểm tham chiếu thứ 2,3,4 được chỉ đònh bằng việc cài đặt cho bộ điều khiển máy. Nó có thể được đặt tại bất kỳ điểm thuận tiện nào trong vùng làm việc của máy. Với máy tiện điểm tham chiếu là điểm xa nhất trong vùng làm việc. Hình 4.5. Điểm tham chiếu của máy ( Reference return point) Vò trí của điểm tham chiếu thứ nhất được xác đònh trước, chính xác so với điểm không của máy. Do vậy nó có thể được sử dụng cho việc điều chỉnh, kiểm tra(calibrating and regulating) hệ thống đo lường của băng trượt bàn máy và trục chính. 47 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆNĐiểm tham chiếu được dùng đặc biệt trong 4 tình huống sau:  Khi khởi động máy, tất cả các trục nên luôn được đưa về điểm tham chiếu để kiểm tra hệ thống đo lường. Máy cần đưa lại về điểm tham chiếu để thiết lập lại tọa độ chính xác trong các tình huống như: mất điện, vận hành không đúng… làm mất đi dự liệu hiện tại. Khi thay dao. Khí kết thúc chương trình gia công để Reset lại bộ điều khiển. Work Zero Point Là gốc tọa độ của hệ toạ độ gắn liền với phôi. Vò trí này được cài đặt bởi người vận hành máy và được đặt tại bất kỳ vò trí thuận lợi nào đó trên phôi. Work Zero Point được đặt tên là W và kí hiệu như hình 4.6. a. đặt tại bề mặt mâm cặp b. đặt tại mặt đấu chi tiê’t tiệnc. đặt tại góc chi tiết d. đặt tại tâm chi tiếtHình 4.6. Điểm không của chi tiết. 48 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN Program Zero Points Là gốc tọa độ của chương trình gia công. Nó dùng để xác đònh các vò trí trong chương trình gia công. Do vậy phải được chỉ đònh trước khi thực thi chương trình. Program Zero point được đặt tên P và được ký hiệu như hình vẽ. Program Zero point thường trùng với Work Zero point. Tuy nhiên nó có thể được đặt tại bất kỳ vò trí thuận lợi nào khác như Hình 4.7 Hình 4-7. Điểm Zero lập trìnhTa có thể đònh nghóa nhiều Program Zeros nhằm thuận lợi khi lập trình gia công các chi tiết phức tạp. Trong trường hợp này điểm không đầu tiên được gọi là program zero tất cả các điểm không sau đó (được xác đònh so với Program Zeros) gọi là điểm không cục bộ (local zero point). Hình 4.7. Local Zero Point4.2. Dụng cụ phay CNCHệ thống dụng cụ dùng cho máy CNC nói chung, cho máy phay CNC nó riêng bao gồm các thành phần sau: Hệ thống thay dao tự động (Automatic Tool Changer: ATC), ổ gá dao (Tool Holder), dụng cụ (cutting tool)ï nhằm đảm bảo các yêu cầu sau:- Gá được nhiều dao với độ chính xác cao- Thay dao tự động, nhanh 49 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN- Có thể hoán đổi giữa các dao.4.2.1. Hệ thống thay dao tự động.Có nhiệm vụ lấy dao từ ổ chứa dao, gá vào trục chính và lấy dao từ trục chính cất vào ổ chứa dao một cách nhanh chóng. Ổ chứa dao (Tool magazine) là hệ thống lưu trữ dao có thể nhận biết được các vò trí và truy xuất tự động. Xem lại hình 4.2 4.2.2. Ổ gá dao.Ổ gá dao sẽ giúp thuận lợi cho việc thay đổi nhiều dao vào chục chính máy một cách nhanh chóng, chính xác. Cấu tạo ổ gá dao như hình 4.8Hình 4.8. Ổ gá dao (Tool Holder) Đầu gá côn (Tapered Shank )Đầu gá côn dùng lăùp Ổ gá dao lên trục chính. Theo tiêu chuẩn ANSI có 6 cở ổ gá dao côn cơ bản sau: #30, #35, #40, #45, #50, và #60 máy càng lớn dùng đầu gá côn có số hiệu càng lớn. Độ côn tiêu chuẩn là 3.5 in./ft ( hệ số 7:24). Taper Shank No. Type of Machine #60 Máy rất lớn (Very large machines ) #50 Máy cở trung (Medium size machines) (20 to 50 HPs) #40 Máy cở nhỏ (Small size machines ) #30 Máy cở rất nhỏ (Very small machines) Vành ổ gá dao (Flange )Dùng để ổ gá dao có thể được gắp giử bởi tay gắp thay dao. Có 2loại cơ bản là V-flange and BT-flange. V-falnges thường dùng đối với các dao kích thước hệ inch, BT-flanges Thường dùng gá dao kích thước hệ mét. BT-Flank được dùng nhiều ở nhật và châu âu. V-Flange 50 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN BT-Flange Núm cố đònh ổ dao (Retention Knob )Núm cố đònh ổ dao dùng để thanh khóa của trục chính (locking drawbar ) kéo ổ gá dao cho siết chặt vào trục chính và thả nó ra tự động. Xem hình 4.9Hình 4.9. Kết cấu bộ phận gá dao lên trục chính Adaptors (bộ gá thân dao)Bộ gá thân dao được thiết kế với nhiều kiểu khác nhau nhằm gá được nhiều loại và nhiều cở dao khác nhau. Thông thường ổ gá dao được đặt tên theo bộ gá thân dao tương ứng. Thường gặp là: end mill holders (ổ gá dao phay ngón), face mill holders (ổ gá dao mặt đầu), tap holders (ổ gá tarô), collet holders (ổ gá dùng ống đàn hồi), boring bar holders (ổ gá thanh doa), Morse SHANK SIZE [in.]A GAGE LINE B C D V30 1.250 1.812 1.875 1/2-13V40 1.750 2.500 2.687 5/8-11V45 2.250 3.250 3.250 3/4-10V50 2.750 3.875 4.000 1-8MODEL D1 D2 t1 t2 L1 L2 L3 L d1 d2 G BT20* BT30 46 38 20 2 48.4 34 24 70.4 31.75 12.5 M12BT40 63 53 25 2 65.4 70 30 92.4 44.45 17 M16BT50 100 85 35 3 101.8 90 45 139.8 69.85 25 M2451 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆNtaper holders, Jacob taper holders, và straight shank holders (ổ gá thân dao trụ). Hình 4.10 là sơ đồ phân chia các loại ổ gá dao khác nhau theo bộ gá thân dao. Hình 4.10. Các loại ổ gá dao 52 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN4.2.3. Dụng cụ phayLà bộ phận trực tiếp làm nhiệm vụ cắt gọt. Dụng cụ dùng trong công nghệ phay CNC nói chung đa dạng hơn so với máy công cụ truyền thống. Tùy thuộc vào từng yêu cầu cụ thể ta sử dụng các loại dụng cụ khác nhau. Về cơ bản dụng cụ dùng trong công nghệ phay CNC bao gồm các loại sau.a. Dụng cụ gia công lỗ: Khoan, khoét, doa, ta rô.b. Dao phay ngón (End mill): dao phay ngón đầu phẳng (flat End Mill), đầu chỏm cầu (Ball End Mill), vát mép (Chamfer End Mill), Dao phay côn (Tapper End Mill), Dao cung lïn (Corner End Mill), Dao qủa cầu (Dove Mill)….c. Dao phay mặt đầu (Face Mill)Trên hình 4.11 là một số loại dao thường gặp. Để hiểu rõ hơn về các loại dao này, xem lại môn công nghệ chế tạo máy, nguyên lý cắt.Hình 4.11. Một số dụng cụ dùng trong công nghệ phay4.3. Các quy trình phay CNC ( CNC Milling Process).Trên máy phay CNC ta có thể thực hiện các quy trình sau:•Phay khỏa mặt (Facing ), phay biên dạng bao quanh ( Profiling ), phay hớt phần vật liệu bên trong, phay hóc (Pocketing ), phay rãnh (Slot cutting ), gia công lỗ (Hole machining ), gia công mặt 3D (3-D surface machining). Các Quy trình nay được mô tả củ thể ở các bảng4.1. 53 [...]...CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN Bảng 4. 1 Milling Processes ( Loại quy trình) ( minh hoạ) 54 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN 55 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN 4. 4 Vận hành máy phay CNC Các máy CNC khác nhau, thao tác vận hành sẽ khác nhau Muốn hiểu cụ thể và có thể vận hành thành thạo ngøi vận... bù trừ - Phải thay dao gẫy và không có dao tương tự như đã lập trình - Sự thay đổi kích thước do dao bò mòn, hoặc mài và sửa lại - Thực hiện gia công thô và tinh cho cùng một chương trình + Cách dùng G41,G42, G40 + Cấu trúc lệnh G41, G42, G40: 74 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN Lưu ý: - Phải xác đònh mặt phẳng gia công trước khi thực hiện bù - Lệnh khởi động bù trừ G41,G42 và kết thúc bù trừ G40 phải... P1: G90 G53 G00 X- 340 .0Y-210.0; 67 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN Đến vò trí điểm P2: G90 G53 G00 X-570.0Y- 340 .0; + Hệ tọa độ gia công (work coordinate system) Là hệ tọa độ gắn liền với chi tiết gia công Hệ tọa độ này thường được sự dụng khi lập trình gia công nên gọi là hệ tọa độ gia công Để xác đònh hệ tọa độ gia công có 2 cách sau (1) Dùng lệnh G92 - Là Lệnh hình thức (modal) - Cấu trúc: G92 XxYyZz;... Hình 4. 25 Tool Offset Screen 78 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN 4. 8 Chu trình phay 4. 8.1 Khái niệm: - Chu trình phay nhằm thực hiện quy trình gia công có tính lặp lại và được sử dụng thường xuyên như khoan, doa, khoét, tarô… - Khai báo quy trình gia công bởi một câu lệnh, lệnh chu trình hạn chế việc nhập tọa độ, tiết kiệm được thời gian lập trình, kích thước chương trình, hạn chế lỗi - Chu trình phay. .. lệnh : (G 54, G55,…) G52 x_y_z_ Bỏ G52 bằng câu lệnh sau: G52x0y0z0 Vdụ G54G90 ……………… (G 54) G52 X60Y50; (sau câu lệnh này G 54 tạm thời dời từ P 1-> P2) 60 …………………………… (Gia công theo tọa độ P2) G00x0y0 (đưa dao về gốc P2) G52 X0Y0 (chuyển G 54 về lại P1) 50 G00x0y0 (đưa dao về lại gốc P1) G 54 70 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN 4. 6.3 Mặt phẳng gia công (G17,G18,G19): Là lệnh Modal Có 3 mặt phẳng gia công chính:XY,ZX,YZ... phương thức: - Dòch chỉnh theo bộ điều khiển CNC: được xác lập bởi các từ lệnh G41, G42, G40 - Dòch chỉnh bằng cách tính lại đường chạy dao: Chương trình gia công không bao hàm các từ lệnh dòch chỉnh G41, G42, G40 i Tưới nguội 60 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN Xác lập chế độ làm nguội bằng phun sương (M07), bằng dung dòch (M08),tắt chế độ làm nguội (M09) • Việc xác đònh chế độ cắt gọt hợp lý là công việc... được nhìn từ chiều Z+ đến Z- Hình 4. 18 Mặt phẳng G17 và quy đònh chiều G18: mặt phẳng ZX được nhìn từ chiều Y+ đến Y- Z X Y Hình .4. 19 Mặt phẳng gia công G18 G19: mặt phẳng YZ được nhìn từ chiều X+ đến X- Z Y X Hình 4. 20 Mặt phẳng gia công G19 71 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN 4. 6 .4 Lệnh trở về điểm tham chiếu (G28,G29,G30): Ngoài thao tác trở về điểm tham chiếu bằng tay, trong chương trình khi cần thiết... Tắt chế độ tưới nguội 4. 6.9 Lệnh tạm dừng di chuyển trục chính G04Pp Dùng để tạm thời dừng di chuyển trục chính trong khoảng thời gian p micro giây Vd: G01z-5F100 G04p200 G01z10 4. 6.10 Lệnh lặp lại một khối lệnh LL Lệnh này dùng để lặp lại một khối lệnh L lần Ví dụ: G91G01X100F100G04P200L3 73 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN 4. 7 Bù trừ trong công nghệ phay (Tool Compensation) 4. 7.1 Bù trừ bán kính... chi tiết chữ nhật G90 G55 G00 X0Y0; … Làm việc với chi tiết hình elipse M30; 68 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN • - Cài đặt G 54 -> G59: Nếu trong chương trình sử dụng G5 4- > G59, trước khi thực thi chương trình ta phải cài đặt vò trí của G5 4- > G59 vào bộ nhớ máy Trình tự các bước cài đặt G 54 như sau Gá đặt chi tiết gia công lên bàn máy Đònh tâm chuẩn (x,y) của chi tiết so với điểm không của hệ tọa... là Z=0 - Đưa giá trò Z1 này vào bộ nhớ hệ điều khiển (màn hình work offset)  Khi G 54 được chỉ đònh, chương trình sẽ sử dụng tâm của workpiece làm điểm chuẩn gia công 69 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆN Vd: O0001; G90 G 54 G00 X0Y0; …… … M30; › Khi lập trình, phải nhớ xác đònh lựa chọn G 5 4- G59 Một số hệ điều khiển mặc đònh G 54 • So sánh giửa G92 và G 54 - 59 Cách cài đặt ưu Nhựơc điểm G92 Bằng chương . CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆNCHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ PHAY NC -- - -- - -- - -- - -- - -- - -- - 4. 1. Máy phay CNC 4. 1.1. Phân loại: Việc phân loại máy phay CNC chỉ. dao.Hình 4. 2 44 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CNC PHAY TIỆNHình 4. 2. Bộ tích dao trong trung tâm phay CNCTương tự máy phay CNC, trung tâm phay có thể là trung tâm phay