6. Phương phỏp nghiờn cứu
1.6.2. Thụng số gia cụng
Thụng số gia cụng của mỏy CNC là tốc độ chuyển động của cỏc cơ cấu chấp hành và cụng suất động cơ. Người ta dựa vào cỏc thụng số hỡnh học vựng gia cụng như kớch thước bàn mỏy tiện hay chiều cao của tõm mỏy tiện để chọn cụng suất động cơ, tốc độ quay của trục chớnh và lượng chạy dao. Năng suất gia cụng được xỏc định là số lượng chi tiết được gia cụng trong một đơn vị thời gian. Năng suất gia cụng đó được nghiờn cứu tổng hợp trong: “giỏo trỡnh cụng nghệ CNC” của tỏc giả Trần Văn Địch viết dưới dạng cụng thức 1.1 :
1 1 1 1 0 1 cbkt i td k kt tc t t t t n m T Q (1.1) Trong đú:
Ttc- Thời gian từng chiếc trung bỡnh phỳt ; m- Số loạt chi tiết được sản xuất trong một năm; n- Số lượng chi tiết được sản xuất trong một năm;
i- Số lượng nguyờn cụng cần thiết để gia cụng một chi tiết; k- Số lượng cỏc nguyờn cụng kiểm tra;
tct- Thời gian thay đổi chi tiết gia cụng; ttd- Thời gian thay dao;
t0- Thời gian cơ bản; tkt- Thời gian kiểm tra;
tcbkt-Thời gian chu n bị- kết thỳc;
Để tăng năng suất phải giảm thời gian tcbkt. Muốn giảm thời gian tcbkt phải dựng đồ gỏ vệ tinh và giảm số lượng cỏc loạt chi tiết gia cụng trờn mỏy trờn một mỏy CNC khụng nờn gia cụng quỏ 30ữ50 loạt chi tiết trong một năm .
Để tăng năng suất phải giảm ttd. Phương phỏp làm giảm ttd là dựng hệ thống thay dao tự động. Trờn cỏc mỏy thay dao bằng tay, nờn dụng cỏc hệ thống kẹp nhanh.
Để tăng năng suất cũn phải giảm thời gian thay đổi cỏc chi tiết gia cụng. Việc này cú thể đạt được nhờ cỏc cơ cấu nhiều vị trớ để thay chi tiết tự động và đồ gỏ vệ tinh, đồng thời, để tăng năng suất cũn phải giảm thời gian t0: tăng tốc độ cắt, sử dụng dao cú khả năng cắt với tốc độ cao, đồng thời gia cụng bằng nhiều dao.
Một phương phỏp nữa để tăng năng suất là phải giảm thời gian phụ. Thời gian phụ được giảm bằng cỏch tăng tốc độ chạy nhanh của cỏc cơ cấu chấp hành ho c của dao.
1.6.3. Đ chớnh ỏc c a mỏy CNC
Sai số gia cụng tổng cộng trờn cỏc mỏy CNC xuất hiện trờn cỏc hệ thống truyền động của mỏy, trong cỏc hệ thống điều khiển, kiểm tra và trong bản thõn chi tiết gia cụng. Kết quả nghiờn cứu lý thuyết và thực nghiệm của nhiều tỏc giả đó được tổng hợp trong “Giỏo trỡnh cụng nghệ CNC” của tỏc giả PGS.TS. Trần Văn Địch.
Cỏc sai số gia cụng được ký hiệu và giải thớch như sau:
1, 2, 3, 4: Cỏc sai số lập trỡnh, nội suy, hiệu chỉnh nội suy, và sai số “lệch trở về điểm 0”;
5, 6: Sai số của bước bờn trong và sai số tớch lũy của datric;
7: Sai số của cỏc cơ cấu chuyển đổi tớn hiệu;
8 : Sai số của dreipha đ c tớnh truyền động sai số thời gian phỏt xung ;
9, 10, 11 : Cỏc sai số truyền động lực, mụmen, tốc độ ;
12 : Sai số trục vit-bi;
13 : Sai số hỡnh học của mỏy;
14, 15: Biến dạng đàn hồi của mỏy và đồ gỏ;
16 : Sai số kớch thước gỏ đ t dao;
17 : Sai số do mũn dao;
18 : Biến dạng đàn hồi của dao;
19 : Sai số gỏ đ t chi tiết gia cụng;
21 : Biến dạng nhiệt của chi tiết gia cụng;
Sai số gia cụng tổng cộng cho thấy tỷ lệ cỏc thành phần của sai số núi trờn.
Sai số gia cụng tổng cộng được xỏc định theo cụng thức: = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 (1.2)
Cỏc thành phần của cụng thức được xỏc định như cỏc cụng thức từ 1.3 đến (1.8): 1 = 1+ 2 + 3 + 4 (1.3) 2 = 5 + 6 + 7 (1.4) 3 = 8 + 9 + 10 + 11 + 12 (1.5) 4 = 13 + 14 + 15 (1.6) 5 = 16 + 17 + 18 (1.7) 6 = 19 + 20 + 21 (1.8) Cỏc sai số thành phần đó được giải thớch ở trờn.
1.6.4. Hướng phỏt triển c a mỏy CNC trờn thế giới và Việt Nam
So với cỏc mỏy điều khiển tự động theo chương trỡnh cứng dựng cam, dưỡng, cữ ch n, trục già bi, cụng tắc hành trỡnh... . Mỏy CNC cú tớnh linh hoạt cao trong cụng việc lập trỡnh, đ c biệt cú trợ giỳp của mỏy tớnh, tiết kiệm được thời gian điều chỉnh mỏy, tớnh kinh tế cao ngay cả với loạt sản ph m nhỏ.
Ưu điểm chỉ cú trong mỏy CNC là phương thức làm việc với hệ thống xử lý thụng tin “điện tử-số húa” cho phộp nối hệ thống xử lý số trong phạm vi quản lý toàn doanh nghiệp, tạo điều kiện tự đụng húa toàn bộ quỏ trỡnh sản xuất, ứng dụng cỏc kỹ thuật quản lý hiện đại thụng qua mạng liờn thụng toàn cầu WAN World Area Network).
Cựng với sự phỏt triển của điện tử, cụng nghệ thụng tin, cỏc chức năng tớnh toỏn trong hệ thống CNC là phương thức làm việc và đạt tốc độ xử lý cao nhờ ứng dụng những thành tựu phỏt triển của vi xử lý P. Cỏc hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt theo phương thức xử lý đa chức năng dựng cho nhiều mục đớch điều khiển khỏc nhau.
Sự đa dạng của sản ph m dẫn đến giảm số lượng chi tiết gia cụng trong một loạt và làm tăng giỏ thành. Một số ngành cụng nghiệp chế tạo do số lượng kiểu sản ph m và cỏc phương ỏn mẫu mó ngày càng tăng. Dõy chuyền sản xuất truyền thống khụng mang lại hiệu quả kinh tế đối với khối lượng lớn chủng loại chi tiết.
Cỏc hệ thống gia cụng linh hoạt cú khả năng gia cụng cỏc chi tiết khỏc nhau trong cựng một họ chi tiết với số lượng chi tiết và thứ tự gia cụng tựy ý. Giỏ thành chế tạo chi tiết kể cả trong điều kiện gia cụng loạt nhỏ vẫn đạt hiệu quả kinh tế cao.
Tựy theo tớnh linh hoạt và năng suất, người ta phõn loại cỏc hệ thống gia cụng linh hoạt thành:
- Cỏc tế bào gia cụng linh hoạt - Cỏc cụm gia cụng linh hoạt - Cỏc dõy truyền gia cụng linh hoạt - Một hay nhiều cụm gia cụng
- Cỏc hệ thống vận chuyển chi tiết và dụng cụ
- Mỏy tớnh của hệ thống DNC đúng vai trũ là thiết bị chủ đạo.
Hạt nhõn của tế bào gia cụng là mỏy CNC. Một trung tõm gia cụng cú trang bị ổ chứa dụng cụ cắt, cỏc trang bị thay đổi gỏ lắp, hệ thống thay đổi dụng cụ và chi tiết tạo thành một tế bào gia cụng linh hoạt. Một hệ thống gia cụng linh hoạt làm việc tự động đũi hỏi cỏc thiết bị giỏm sỏt và đo lường tự động như: Đo kớch thước dụng cụ ở trờn mỏy, theo dừi tự động tuổi bền của dao, đo chi tiết...
Kết luận chương:
- Cụng nghệ CNC được dựng phổ biến khụng những trờn thế giới mà cũn ở Việt Nam hiện nay vỡ xu hướng sản xuất tự động húa.
- Cỏc mỏy CNC được kết hợp với nhau và tạo thành mạng lưới sản xuất linh hoạt FMS.
- Với sự trợ giỳp của cỏc phần mềm CAD/CAM cụng nghệ CNC trở nờn vụ cựng linh hoạt giỳp cỏc danh nghiệp thớch ứng với cỏc thay đổi nhanh chúng và liờn tục về mẫu mó và chủng loại sản ph m của khỏch hàng
1.7. Kết luận chƣơng 1
Sự ra đời của cụng nghệ CNC đó làm thay đổi mạnh mẽ ngành Cơ khớ, từ nền sản xuất cơ khớ thuần tỳy chuyển sang kết hợp giữa Cơ khớ, Cụng nghệ thụng tin và điện tử. Quỏ trỡnh gia cụng phức tạp trở nờn dễ dàng hơn, cỏc đường cong 3D khụng gõy khú khăn khi gia cụng nữa và một lượng lớn cỏc thao tỏc do con người làm được giảm thiểu. Việc ứng dụng cụng nghệ CNC trong sản xuất đó tạo ra được những sản ph m Cơ khớ cú độ chớnh xỏc cao, giảm thiểu được sai sút, tăng khả năng lắp lẫn hoàn toàn của sản ph m, giảm sức lao động của con người…
Chƣơng 2: NGHIấN CỨU MÁY TIỆN CNC CTX310
2.1. Giới thiệu khỏi quỏt về mỏy tiện CTX310
Hỡnh 2.1 mỏy tiện CTX310
2.1.1. Đặc tớnh k thu t c a mỏy
- Mỏy cú thể thực hiện tiện 3D ngoài ra mỏy cú thể thực hiện cỏc chu trỡnh gia cụng như, khoan, doa, cắt ren, ta rụ, khoột cụn., gia cụng phay trờn cỏc m t trụ và m t đầu nhờ hệ thống dao quay được gỏ đ t trờn đài gỏ dao.
- Độ chớnh xỏc l p lại là 0.01, điều khiển 3 trục X, Z, C hiệu quả và cú thể tiện theo chiều nằm ngang, tiện, doa, cắt ren, khoột cụn theo cỏc trục X, Y, Z.
- Khung mỏy được thiết kế vững chắc đảm bảo trong quỏ trỡnh gia cụng cắt gọt khụng bị rung và gõy sai số. Chất lượng bề m t gia cụng cao
2.1.2.Thụng số k thu t c a mỏy TT Thụng số k thu t Đơn vị Giỏ trị 1 Độ phõn giải cỏc trục X, Z mm 0,001 2 Số gia nhập nhỏ nhất: cho cỏc trục X, Z mm 0,001 3 Dung sai định vị trớ: cỏc trục X, Z mm 0,01 4 Kớch mỏy (LXWXH) mm 2900X1651X2200
5 Hệ điều khiển Siemens
6 Khoảng cỏch dịch chuyển cho trục X mm
325
hành trỡnh từ X-200 đến X125)
7 Khoảng cỏch dịch chuyển cho trục Z mm
425 Hành trỡnh từ Z0 đến Z425 8 Khoảng cỏch dịch chuyển cho trục y mm
325
hành trỡnh từ Y-200 đến Y125
9 Trọng lượng mỏy Kg 3200
Bảng 2.1. Thụng số kỹ thuật của mỏy tiện CTX-310
2.1.2.1. Truyền đ ng chớnh
- Động cơ chớnh 10 - 10000 vũng/phỳt
- Động cơ trục dao phay gỏ trờn đầu Rovolves 20 – 6300 vũng/phỳt - Động cơ AC vụ cấp điều khiển bằng biến tần
2.1.2.2. Đ ng cơ bước tiến
- Động cơ AC vụ cấp điều khiển cho tốc độ chuyển động cỏc trục X, Z, Y - Tốc độ: Trục X, Z
- Cú thể nhập: 10 – 10000 mm/phỳt Chạy dao nhanh: Cho trục X : 20 m/phỳt Cho trục Z: 30 m/phỳt
Chế độ cài đ t: 20 – 30000 mm/phỳt
2.1..3. Hướng chuyển đ ng c a cỏc trục
Hỡnh 2.2. Hướng chuyển động cỏc trục của mỏy tiện CNC
2.2.Cấu trỳc và nguyờn lý hoạt động của mỏy tiện CNC CTX310
2.2.1. Cỏc b ph n chớnh c a mỏy
Hỡnh 2.3 C u trỳc bờn trong của mỏy CTX310
1 Đài gỏ dao rovolve 2 Ụ sau
3 Bàn dao 4 Ụ trước 5 Thõn mỏy
6 Bệ cụng xụn băng trượt ngang 7 Bệ cụng xụn gỏ đài dao
8 Băng trượt dọc
9 Trục vớt băng trượt dọc 10 Động cơ bàn trượt dọc 12 Băng trượt ụ động
13 Trục vớt băng trượt đứng ngang
14 Băng trượt ngang Hỡnh 2.4 C u trỳc tổng thể mỏy tiện
CTX310
2.2.2. Bảng điều khiển mỏy
Hỡnh 2.5 Bảng điều khiển CTX 310 của hóng Siemens
1 Cụng tắc bật nguồn điện dựng để đúng ngắt điện 3 pha cấp vào mỏy 2 Bảng chỉ dẫn dũng điện vào
3 Nỳt dừng kh n cấp Emergency Stop dựng khi mở và tắt mỏy 4 Nỳt mở tắt mỏy ON
2.2.3 Nguyờn lý hoạt đụng mỏy tiờn CNC CTX310
Khi cấp nguồn điện 3 pha 380v 50-60hz bằng cỏch bật cầu dao 3 pha và nỳt power phớa dau mỏy, mỏy sẽ thực hiện việc khởi động cỏc hệ thống PLC, hệ thống thủy lực, khớ nộn
Bấm nỳt Emergency Stop rồi bấm nỳt ON trờn bảng điều khiển để kết thỳc quỏ trỡnh khởi động. Một chương trỡnh NC được lập theo ngụn ngữ của Siemens sẽ được một chương trỡnh dịch thành cỏc tớn hiệu số gửi xuống hệ thống PLC và từ đú sẽ đưa ra cỏc điều khiển cho cỏc cơ cấu chấp hành
2.3. Thao tỏc vận hành mỏy và sử dụng bảng điều khiển
2.3.1 Bảng thao tỏc b t mỏy
Bảng 2.2 Hướng dẫn vận hành bật mỏy
TT Nội dung cụng việc Hỡnh vẽ minh hoạ
Bước 1 Kiểm tra an toàn và cung cấp điện nguồn vào cho mỏy
Bước 2 Bật cụng tắc cấp điện vào mỏy (phớa sau mỏy)
Bước 3 Nhấn nỳt ON trờn bảng điểu khiển đốn ON sỏng và chờ để mỏy khởi động
Bước 4 Mở nỳt dứng kh n cấp “Emergency Stop” trờn bảng điểu khiển và hộp vụ lăng điều khiển dẫn tiến bằng tay
Bước 5 Ấn nỳt LUBE trờn bảng điều khiển để bơm dầu bụi trơn mỏy
Bước 6 Nhấn nỳt ZRN trờn bảng điều khiển mỏy sẽ quay trở lại điểm thao khảo điểm chu n .
2.3.2 Bảng thao tỏc tắt mỏy
Bảng 2.3. Hướng dẫn vận hành tắt mỏy
TT Nội dung cụng việc Hỡnh vẽ minh hoạ
Bước 1 Kiểm tra mỏy
Bước 2 Đúng nỳt dứng kh n cấp “Emergency Stop” trờn bảng điều khiển và hộp vụ lăng điểu khiển dẫn tiến bằng tay
Bước 3 Nhấn nỳt OFF trờn bảng điểu khiển để tắt mỏy màn hỡnh điều khiển
Bước 4 Tắt cụng tắc cấp điện vào mỏy
Bước 5 Tắt điện nguồn cung cấp cho mỏy
2.3.3. Màn hỡnh và bàn phớm trờn mỏy
Màn hỡnh và bàn phớm là cụng cụ để vận hành và điều khiển mỏy. Để tiến hành việc thao tỏc vận hành và lập trỡnh trờn phần mềm SHOPTURN V7.03, ở mỏy tiện CTX 310 trước hết ta hóy xem xột kỹ lưỡng hơn về màn hỡnh và bàn phớm của hệ thống điều khiển mỏy.
Bộ điều khiển SIEMENS là hệ điều khiển quỹ đạo được sử dụng để lập trỡnh cỏc qui trỡnh cụng nghệ gia cụng tện trực tiếp trờn mỏy bằng ngụn ngữ hội thoại một cỏch dễ hiểu.
2.3.1.1. Màn hỡnh giao diện c a mỏy (Hỡnh 2.6)
Hỡnh 2.6 àn hỡnh giao diện mỏy
2.3.1.2. Bàn phớm điều khiển mỏy
Hỡnh 2.7 Bàn phớm chức năng mỏy tiện CNC CTX310
1- Chỡa khúa mở mỏy 2- Màn hỡnh đồ họa
3- Nỳt bấm menu chớnh để lựa chọn với cỏc chế độ cụng nghệ 4- Nỳt bấm điều khiển ụ sau chuyển động
5- Nỳt bấm đưa về menu điều mỏy gia cụng 6- Nỳt bấm điều khiển quay đầu rovolve 7- Cụng tắc dừng kh n cấp
8- Cụng tắc dịch chuyển ụ sau khi mở cửa 9- Nỳt bấm mở mỏy
10- Nỳt điều khiển bằng tay 11- Nỳt bấm mở cửa
12- Nỳm xoay điều khiển phần trăm tốc độ cắt
13- Nỳm xoay điều khiển cỏc trục bằng tay khi mở của 14- Chuyển sang chế độ chạy khi mở cửa
15- Cỏc phớm điều khiển cỏc chuyển động của mỏy, cỏc chế độ cụng nghệ 16- Cỏc phớm soạn thảo
17- Mẹnu select để cú cỏc lựa chọn
18- Cỏc phớm menu phụ ứng với mỗi menu trờn menu chớnh
2.3.4 L p trỡnh và sửa đổi chương trỡnh
Trong chế độ hoạt động này, bạn cú thể soạn thảo chương trỡnh gia cụng cỏc chi tiết. Với cỏc phớm chức năng, cỏc chu trỡnh gia cụng khỏc nhau và tham số giỳp bạn cỏc thụng tin cần thiết để lập trỡnh.
Mỗi chương trỡnh gia cụng trong Shopturn đều thể hiện dưới dạng cỏc chu trỡnh gia cụng và được gúi vào trong cỏc bảng biểu
Hỡnh 2.8 àn hỡnh ở chế độ lập trỡnh và sửa lỗi chương trỡnh
2.3.5. Chạy thử chương trỡnh (Simulation)
Bằng chế độ chạy thử, SHOPTURN V7.03 tỡm ra cỏc lỗi của chương trỡnh và từng phần của chương trỡnh, sự khụng phự hợp về hỡnh dỏng hỡnh học, những dữ liệu khụng đỳng trong chương trỡnh ho c sự vi phạm khụng gian gia cụng.
Việc mụ phỏng trước chương trỡnh bằng đồ hoạ được mụ tả ở nhiều trạng thỏi khỏc nhau (hỡnh 2.9).
2.3.6. Chạy chương trỡnh (Machining)
Khi chạy chương trỡnh ở chế độ chạy liờn tục Full sequence , bộ điều khiển thực hiện việc chạy chương trỡnh liờn tục cho tới kết thỳc ho c phải ngắt dừng . Việc chạy chương trỡnh bằng tay sau khi dừng bạn phải gọi lại để chạy tiếp. Khi chạy ở chế độ từng cõu lệnh, sau khi thực hiện xong mỗi cõu lệnh bạn phải nhấn phớm START để tiếp tục thực hiện cỏc cõu lệnh sau đú.
Hỡnh 2.10 àn ở chế độ gia cụng