Thanh trượt dẫn hướng và các xích động của máy CNC

BĂNG DẪN HƯỚNG

Hệ thống thanh trượt dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho các chuyển động của bàn theo X,Y và chuyển động lên xuống theo trục Z của trục chính. Yêu cầu của hệ thống thanh trượt trượt phải thẳng, có khả năng tải cao độ cứng vững tốt, không có hiện tượng dính, trơn khi trượt.

CÁC XÍCH ĐỘNG CỦA MÁY CNC

Để thỏa mãn 2 yêu cầu đầu tiên, xích chạy dao cần có tần số dao động riêng lớn nhất theo điều kiện có thể tính ngay từ đầu nguồn động lực của xích. Giả định rằng khối lượng của bàn máy và chi tiết gia công là một dữ kiện, ta cố gắng dùng những cơ cấu có quán tính nhỏ nhất có thể, đồng thời có độ cứng vững cao nhất. Như vậy, ta nhận thấy lí thuyết tính toán thiết kế động học các xích truyền động trong máy công cụ vạn năng thông thường không còn ý nghĩa nhiều đối với máy công cụ điều khiển số.

Những nguyên tắc như truyền dẫn vô cấp, truyền dẫn độc lập và nguyên tắc môđun hóa các kết cấu là những nguyên tắc cơ bản cho tính toán thiết kế máy công cụ điều khiển số.

Kết cấu phần điều khiển

• CÁC CỤM ĐIỀU KHIỂN CHÍNH TRÊN MÁY CNC 1.1. Cụm điều khiển máy MCU (Machine Control Unit)
• CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ TRÊN MÁY CNC 2.1. Động cơ 1 chiều
• ENCODER

Các tín hiệu rời rạc yêu cầu từ số liệu vào như chiều quay trục chính, đóng mở động cơ làm mát, bôi trơn, dừng khẩn cấp, dừng chu trình và các tín hiệu khác từ máy công cụ gửi tới hệ điều khiển CNC. Đối với chuyển động chất lượng cao ta buộc phải sử dụng động cơ servo xoay chiều ba pha, loại là động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc hay đồng bộ kích thích vĩnh cửu ( Hình 1). Một trong những cách đơn giản nhất để kiểm tra hay dẫn động servo là sử dụng máy phát chức năng để tạo xung, có thể dùng hàm xung vuông của máy phát chức năng.

Đối với servo được hiệu chỉnh để quay liên tục, nó sẽ không quay tại độ rộng xung trung hòa, quay theo chiều kim đồng hồ nếu độ rộng xung nhỏ hơn độ rộng xung trung hòa, ngược chiếu kim đồng hồ nếu độ rộng xung lớn hơn (nhưng vẫn phải nằm trong vùng giới hạn trên). Encoder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc đồng thời chuyển đổi vị trí góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác định được vị trí trục hoặc bàn máy. Là hệ thống điều khiển đặc trưng bởi các đại lượng đầu vào là những tín hiệu số nhị phân,chúng được đưa vào hệ điều khiển dưới dạng một chương trình điều khiển có hệ thống.Trong hệ điều khiển số ứng dụng cho điều khiển máy công cụ,các đại lượng đầu vào là những thông tin,dữ liệu hay số liệu nạp vào.

Trong quá trình định vị, dao không vào cắt mà chuyển động trên các trục riêng lẻ lúc này đều không rành buộc bởi các quan hệ hàm số, tốc độ của các chuyển động định vị không phụ thuộc vào các yếu tố công nghệ. Ngoài chức năng điều khiển theo điểm và đoạn thẳng, người ta có thể điều khiển dụng cụ chạy theo các đường bất kỳ trong mặt phẳng hoặc không gian có thực hiện gia công cắt gọt. Tuỳ theo đường được điều khiển là phẳng hay không gian mà ta có thể bố trí trục điều khiển đồng thời là khác nhau, từ đó xuất hiện thuật ngữ máy 2trục, 3, 4, 5 trục (tức là số trục được điều khiển theo quan hệ giàng buộc).

Dạng điều khiển này có khả năng thực hiện các chuyển động của dụng cụ cắt theo bề mặt gia công .Thông qua chức năng G trong chương trình có thể chuyển từ mặt X-Y sang X- Z. Trên cơ sở của chuyển động 3D người ta còn bố trí thêm cho chi tiết hoặc dụng cụ thêm 1 chuyển động quay hoặc 2 chuyển động quay xung quyanh một trục nào đó theo quan hệ giành buộc của các trục khác trên máy 3DS. Đặc tính của hệ điều khiển này là “chương trình hoá các mối quan liên hệ” trong đó mỗi mảng linh kiện điện tử riêng lẻ được xác định một nhiệm vụ nhất định, liên hệ giữa chúng phải thông qua dây nối hàn cứng trên các mạch logic điều khiển.

Ngoài ra máy CNC còn có khả năng mô phỏng quá trình cắt gọt nên người vận hành có thể quan sát tổng thể trực tiếp các giai đoạn gia công, phát hiện kịp thời sai sót. Máy CNC vừa có khả năng điều khiển trực tiếp trên máy vừa có khả năng lập trình trên phần mềm nên máy CNC hữu dụng kinh tế ngay cả với xí nghiệp có quy mô trung bình và nhỏ. Hệ điều khiển máy CNC hiện nay được thiết kế để khi cần mở rộng hệ điều thì có thể bổ xung thêm cho các chức năng đã có bằng modun khác.Do đó hệ điều khiển được thiết lập thích hợp cho việc lắp đặt vào các phần mềm sử dụng các linh kiện điện tử hiện đại.

Giới thiệu về một số máy CNC

GIA CÔNG BẲNG TIA LỬA ĐIỆN

Gia công bằng tia lửa điện(Electrical Machining Discharge) là phương pháp gia công hớt đi một lượng vật liệu thông qua quá trình ăn mòn điện- nhiệt làm lớp vật liệu đó bị nóng chảy và bốc hơi dựa vào sự phóng điện giữa 2 điện cực của máy gia công. - Để có thể làm phát sinh tia lửa điện, một điều không thể thiếu được là một thời gian ngắn sau khi đã có dòng điện chạy qua 2 điện cực thì phải ngừng cung cấp năng lượng. Hệ thống gia công tia lửa điện (Electrical Discharge Machining -EDM) bao gồm có hai bộ phận chủ yếu: máy công cụ và nguồn cung cấp điện.

Máy công cụ gắn điện cực định hình (đóng vai trò là dao) và điện cực tiến tới bề mặt chi tiết gia công sinh ra một lỗ chép hình hình dạng của dụng cụ. Nguồn năng lượng cung cấp sản sinh ra một tần số cao, tạo ra một loạt tia lửa điện giữa điện cực hình thành kênh phóng điện và kênh này được duy trì trong suốt quá trình gia công chi tiết. Một động cơ servo DC hoặc xylanh thủy lực để điều khiển điện cực theo phương thẳng đứng và duy trì một vị trí thích hợp của điện cực so với chi tiết gia công.

Trong quá trình vận hành máy thông thường điện cực không bao giờ chạm bề mặt chi tiết, giữa chúng có một khe hở phóng điện nhỏ. Trong quá trình vận hành, đầu máy di chuyển điện cực tiến đến bề mặt chi tiết đến khi giữa chúng tạo thành một khoảng cách mà ở đó điện thế có thể làm ion hoá dung dịch điện môi và cho phép một tia lửa điện đi qua từ điện cực đến bề mặt chi tiết gia công. Các tia lửa điện luôn di chuyển trong khe hở phóng điện, từ điện cực đến điểm gần nhất hoặc điểm cao nhất trên chi tiết gia công.

Kim loại nóng chảy này được làm nguội sau đó dung dịch điện môi và hóa rắn thành những hạt hình cầu và được làm phẳng đi bởi áp lực/sự chuyển động của chất điện môi. Trong gia công EDM chất điện môi cũng thực hiện chức năng của môi trường làm nguội và làm giảm nhiệt độ cực kỳ cao trong khe hở phóng điện. Bởi vì EDM ăn mòn kim loại bằng việc phóng tia lửa điện thay cho các dụng cụ cắt gọt tạo phoi nên độ cứng vật liệu không trở thành nhân tố quyết định xem vật liệu đó có thể gia công bằng EDM hay không.

Điểm khác biệt cơ bản là thay vì sử dụng những điện cực có hình dạng phức tạp, trong cắt dây EDM điện cực là những sợi dây có hình dạng đơn giản, đường kính từ 0.006-0.012”. Là khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu phóng tia lửa điện và lúc ngắt điện, nó chính là thời gian có dòng điện Ie trong một lần phóng. Người điều khiển có thể xử lý vector phù hợp với quy trình gia công và cũng có thể điều chỉnh góc bắt đầu gia công với nhiều góc khác nhau.