Thiết kế và vận hành máy phay CNC 2D

MỤC LỤC

Hộp giảm tốc M

Quá trình phát triển của máy CNC 1. Quá trình phát triển

  • Khác nhau

    Rồi từ thập niên 80 trở đi, với sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các mạng cục bộ và liên thông đã tạo điều kiện cho các nhà chế tạo thực hiện việc nối kết giữa các máy CNC riêng lẽ (CNC Machine Tools) lại với nhau tạo thành các trung tâm gia công DNC (Directe Numerical Control) nhằm khai thác một cách có hiệu quả nhất như: cách bố trí, sắp xếp các công việc trên từng máy,. Từ những ứng dụng gia công đơn giản như việc di chuyển từ điểm đến điểm của máy khoan đến những máy công cụ điều khiển 2 trục như máy tiện, điều khiển 3 trục như máy phay,..và cho đến những nhiệm vụ tự động gia công nhiều trục và độ phức tạp cao như: các khuôn rèn dập, các khuôn đúc áp lực, cánh tuabin và những chi tiết phức tạp của máy bay, tàu thuỷ,.

    Các hệ điều khiển số và các dạng điều khiển số 1. Các hệ điều khiển số

    • Điều khiển theo biên dạng ( Contour )

      HTĐK thích nghi là hệ thống điều khiển có tính đến những tác động bên ngoài của hệ thống công nghệ để hiệu chỉnh chu kì gia công, nhằm loại những ảnh hưởng của các yếu tố đến độ chính xác gia công như : lượng dư gia công, độ mòn dụng cụ, lượng chạy dao,. Với hệ thống điều khiển ACC chủ yếu dùng để điều khiển giới hạn các thông số cắt gọt còn hệ thống điều khiển ACO dùng cho việc điều khiển tối ưu hoá các quá trình gia công nhằm giảm thời gian gia công và giá thành sản phẩm.

      Hình 1.5: Điều khiển đường 2D 3.2.3.2. Điều khiển biên dạng 2.5D
      Hình 1.5: Điều khiển đường 2D 3.2.3.2. Điều khiển biên dạng 2.5D

      Hệ tọa độ trên máy CNC và các điểm chuẩn 1. Hệ tọa độ trên máy CNC

        Quá trình gia công trên máy ĐKS được thiết lập bằng một chương trình biểu diễn mối quan hệ giữa dao và chi tiết. Do vậy để đảm bảo độ chính xác gia công thì các chuyển các chuyển động của dao phải được so sánh với điểm gốc của máy M.

        Những khái niệm cơ bản về lập trình gia công trên máy CNC

        • Thông số công nghệ (Technological Information) 1. Tốc độ chạy dao F (Feedrate)
          • Chương trình gia công

            Quĩ đạo của tâm dao có thể trùng với biên dạng của chi tiết, có thể theo đường cách điều biên dạng chi tiết hoặc có thể thay đổi vị trí theo một qui luật xác định so với biên dạng của chi tiết. Còn trên máy phay CNC thì mọi quá trình gia công được thực hiện một cách tự động, nhờ hệ thống điều khiển theo chương trỡnh số điều khiển và theo dừi.

            Ký tự/Dấu

            Một chương trình được thiết lập để gia công một chi tiết gọi là chương trình chi tiết. Câu lệnh là sự ghép nối giữa các từ lệnh lại với nhau để thực hiện một chuyển động hay một chức năng nào đó của máy.

            A Chuyển động quay quanh trục X

            Nó bao gồm nhiều từ lệnh và các từ lệnh này nằm trong các câu lệnh. Ví dụ: Cho biên dạng gia công trên máy CNC như hình bên G01: Nội suy tuyến tính.

            LF Kết thúc câu lệnh (Line feed) CR Lùi giá bút (Car Reture)

            • Lập trình bằng tay

              Tuy nhiên, thời gian lập trình và các lỗi được giảm xuống một cách đáng kể nhờ các bộ vi xử lí, bộ nội suy và một số khối lượng lớn các dữ liệu cần thiết được cài đặt sẵn trong máy khi cần chỉ việc truy cập theo địa chỉ và sử dụng. Về mặc cấu trúc, qui trình công nghệ trên các máy CNC cũng được chia ra các nguyên công, các bước, nhưng các bước ở đây lại phải chia ra các lớp cắt, mỗi lớp cắt được thực hiện sau mỗi quĩ đạo dịch chuyển của dụng cụ cắt.

              Kích thước chi

              Đối với các chi tiết gia công trên máy phay CNC điều kiện cần thiết nhất là phải đảm bảo được vị trí chính xác so với các trục toạ độ của máy. Nếu trên chi tiết không có các lỗ để làm chuẩn (theo kết cấu của chi tiết) thì ta phải tạo ra các lỗ phụ để làm chuẩn và khoảng cách giữa các lỗ phải là xa nhất mà ta có thể tạo ra.

              Kim loại

              CƠ SỞ TỰ ĐỘNG CỦA MÁY CNC 1. Hệ thống đo chuyển vị trên máy công cụ CNC

                Các hệ thống đo không những làm nhiệm vụ đo đại lượng ra mà còn biến đổi thông số đo được thành các tín hiệu điều khiển tương thích phản hồi gởi đến bộ điều khiển số. Khi bàn máy dịch chuyển tín hiệu ra từ hệ thống đo sẽ cấp các xung nhọn lệch pha 900 và qua bộ đếm đếm số xung biểu thị quãng đường dịch chuyển (1xung ¿τ4 ) và có chiều dài là sớm pha hoặc trễ pha.

                Máy đếm giá trị phản hồi Bộ biến đổi DA

                Thông qua truyền động bằng tay, người ta xác định vị trí chính xác của dụng cụ trên điểm 0 của chi tiết, tức 2 điểm 0 này trùng nhau. Tại vị trí giá trị X chỉ báo trên thước mã tương ứng với vị trí của điểm 0 trên dụng cụ thước đo, giá trị các toạ độ điểm 0 được truyền vào bộ nhớ điểm 0 và sau đó cộng thêm vào cho từng kích thước đã được lập trình.

                Hệ thống đo dịch chuyển

                  Ngoài ra, để xác đinh khoảng dịch chuyển của bàn máy và góc quay của các bàn quay được thực hiện bỡi các cảm biến đo gia số hay các thước mã đo dịch chuyển và bằng các bộ mã góc hay là các xenxin với độ chính xác rất cao. Đặc biệt là khả năng gia công các bề mặt định hình phức tạp, các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao; cũng như tổ chức lập trình và chuẩn bị gia công tốt để giảm tối thiểu thời gian dừng máy nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất.

                  MILL-155

                  Sơ lược máy chuẩn

                  • Ba trục trong hộp chạy dao điều khiển độc lập và tương quan với nhau. • Truyền động từ động cơ điện đến trục chính qua hộp giảm tốc Hình 1-1 Máy phay điều khiển số PC MILL-155.

                  1.2) Khi dùng vận tốc V max để gia công chi tiết có đường kính dao d min thì số

                  Đối với chi tiết gia công có cùng chu vi, nhưng cơ lý tính của nó khác nhau, thì cần phải gia công với vận tốc khác nhau.

                  1.4) Trong đó

                  Do máy truyền động phân cấp nên số vòng quay ở đầu ra cuả trục chính rất ít khi trùng với số vòng quay n0 yêu cầu mà chỉ nằm ở một vị trí nào đó trong khoảng nK≤n0≤nk+1. Do đó, ứng với bất kì đường kính nào của chi tiết máy cũng có thể có khả năng đáp ứng được số vòng quay mong muốn (sai lệch cho phép ≤ 5%).

                  84/TKCTM) (3.11)

                  Thiết kế động lực học đường truyền tốc độ trục chính trong trường hợp này là ta đi tính toán thiết kế bộ tryền đai. Bộ truyền đai trong trường hợp này chỉ có mục đích là truyền chuyển động từ trục động cơ sang trục chính mà không tăng hoặc giảm tốc ( iđ = 1).

                  Trục ĐC Trục I Trục II Tỉ số

                  Xét trường hợp máy đang làm việc ở chế độ cực đại với tốc độ chạy dao cực đại là V = 4 m/ph.

                  Công suất (Kw)

                  Định ứng suất tiếp xỳc và ứng suất mừi uốn cho phộp a. Ứng suất tiếp xúc cho phép

                  Để tính sức bền ta dùng trị số ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn.

                  Đường kính phôi (mm)

                  Ta lần lượt đi tính toán thiết kế ba trục và then lắp các bánh răng lên trục.

                  Độ rắn HB

                  Tốc độ n

                  Để tính gần đúng, ta xét tác dụng đồng thời của các mômen uốn lẫn mômen xoắn đến sức bền của trục.

                  3.42) Suy ra

                  Tập trung ứng suất sinh ra trên bề mặt do lắp có độ dôi với bánh răng khi p.

                  3.48) Tra bảng (7-20) và (7-21)/142/TKCTM, ta có

                  Đường kính phôi

                  • Giá đỡ 2- Vòng ngoài

                    Ta nhận thấy trong ba trục thì trục I và trục II không chịu lực dọc trục và chỉ có trục III (trục vit me) chịu lực dọc trục để di chuyển bàn máy. Trong trường hợp này, lực dọc trục lớn hơn lực hướng tâm rất nhiều lần nên ta chỉ cần chọn ổ đảm bảo chặn được lực dọc trục tác dụng lên vít me, ta có thể xem Fr = 0.

                    Hình  38 Đồ thị xác định ứng suất lớn nhất σ max
                    Hình 38 Đồ thị xác định ứng suất lớn nhất σ max

                    Trụ

                    CÁC CƠ CẤU ĐẶC BIỆT CỦA MÁY 1. Cơ cấu cấp và thay thế dụng cụ

                    Khi gọi chương trình thay đổi dụng cụ thì trống dụng cụ cùng đầu trục chính sẽ đi lên cho đến khi trống dụng đi đến điểm cuối thì trục chính còn tiếp tục đi lên để ra khớp với bộ gá dụng cụ. Khi đã đạt được vị trí chỉ định thì đầu trục chính và trống dụng cụ sẽ đi xuống trở lại để ăn khớp với dụng cụ mới.

                    Trục chính và đầu R đi lên

                    Khi đó trống dụng cụ sẽ quay quanh khớp quay để đưa dao đã được chỉ định vào vị trí ăn khớp với trục chính. Như thế việc thay dụng cụ đã xong máy có thể gia công trở lại.

                    Đảo chiều vít me trục chính đi xuống (Kẹp chặt dao)

                    Cơ cấu gá kẹp phôi (Đồ gá) 1. Phân tích các dạng cơ cấu sinh lực

                      Ngoài ra, với phương pháp kẹp chặt này đòi hỏi người công nhân phải tiêu hao năng lượng lớn trong việc gỏ kẹp chi tiết, dẫn đến sự mệt mừi cho người cụng nhõn. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của loại nàylà cồng kềnh, tốn kém vì khi kẹp đòi hỏi phải có động cơ bơm dầu, xi lanh,bể chứa dầu, hệ thống dẫn dầuvà phải có dầu chuyên dùng.

                      Hình 4.1 Cơ cấu kẹp bằng tay
                      Hình 4.1 Cơ cấu kẹp bằng tay

                      SỬ DỤNG BẢO QUẢN VẬN HÀNH MÁY

                      • Sử dụng và các chế độ truy nhập dữ liệu 17.3. Sử dụng

                        • Dụng cụ, tài liệu hướng dẫn và những thiết bị liên quan khác đã được cung cấp bởi công ty EMCO, nếu trong quá trình làm việc dụng có sử dụng những dụng cụ khác mà xảy ra sự cố thì công ty không chịu trách nhiệm. • Để đảm bảo vệ sinh môi trường, nhà máy hay đơn vị sử dụng phải có những biện pháp thích hợp để xử lí chất thải (dầu nhờn, phoi liệu..), và chú ý tới những nguyên tắc an toàn cho những nguyên vật liệu này.

                        Chú thích

                        • Thông qua hàm này ta có thể lấy các chương trình đã có từ đĩa A,B,C (disk drives A, B, hard disk drive C). Hệ thống điều khiển số phân phối với một máy tính chủ trung tâm (DNC), duy trì một cơ sở dữ liệu của các kênh NC và phân phối chúng để đáp ứng yêu cầu của các đơn vị điều khiển máy thông qua mạng giao tiếp.

                        Bôi trơn bằng tay

                        • Với phím DATA IN START bạn có thể khởi động lại chương trình đã nạp. • Nhập vào sau từ Begin là điểm bắt đầu của chương trình và sau từ End là điểm kết thúc của chương trình.

                        Thay đổi

                        Sau một thời gian làm việc các chi tiết của máy bị mòn, và do đó, làm giảm chất lượng gia công, giảm năng suất và làm tăng mức tiêu thụ năng lượng, thậm chí có khi dẫn đến những hư hỏng bất ngờ, là gãy các chi tiết máy. Hệ thống sửa chữa dự phòng theo kế hoạch là một hệ thống bao gồm hàng loạt những vấn đề về tổ chức và kỹ thuật để thực hiện toàn bộ những biện pháp chăm sóc, kiểm tra và sửa chữa thiết bị, nhằm làm chậm lại quá trình hao mòn, nâng cao thời gian phục vụ của máy, ngăn ngừa những hư hỏng bất thường, giữ gìn thiết bị ở trạng thái chính xác cố định, giảm đến mức tối thiểu những chi phí về sửa chữa máy.

                        Độ mòn

                        • LẬP CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG 1. Cấu trúc của chương trình NC

                          Thí dụ: nếu tổng các hiệu số giữa trị số đo được khi kiểm tra và sai số cho phép lớn nhất được quy định trong lý lịch của một máy nào đó chưa đến 0,7 mm thì máy có thể tiếp tục sử dụng mà không cần thực hiện các hình thức sửa chữa liên quan nào đến độ chính xác. (thí dụ như: khử các khe hở; sửa chữa các bộ li hợp; sửa chữa các cơ cấu bôi trơn bị hư, hàn lại hoặc nắn thẳng các ống dẫn dầu; thay các vòng chắn dầu bị hỏng; sửa chữa hộp tốc độ; rữa và làm sạch các nắp đậy; sửa lại các vấu tì; cơ cấu hạn chế hành trình; thay thế các chi tiết an toàn bị hư hỏng như các vòng đàn hồi, các tấm da hoặc nỉ bảo vệ các băng máy, sống trượt..).

                          Hình 1-1 Bề mặt chi tiết gia công
                          Hình 1-1 Bề mặt chi tiết gia công

                          CHỨC NĂNG CHUẨN BỊ G

                          Các chức năng dịch chuyển được biểu thị bằng các chữ cái địa chỉ G và một con số hai chữ số đứng sau. Chức năng dịch chuyển đã được chuẩn hoá và có trong DIN 66025 (quy chuẩn hoá của cộng hoà liên bang Đức).

                          G00 Chạy dao nhanh đến toạ độ đã lập trình G01 Nội suy đường thẳng

                          Người ta cũng gọi các chức năng dịch chuyển là các chức năng chuẩn bị.

                          M71 Mở hệ thống thổi bụi M72 Tắt hệ thống thổi bụi

                          TÀI LIỆU THAM KHẢO

                            Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1999. Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1999.