1.3.3.1. Phương phỏp phay CNC [2], [3], [7]
a) Nguyờn lý gia cụng trờn mỏy CNC
CNC – viết tắt cho Computer Numerical Control (điều khiển bằng mỏy tớnh) – Sử dụng mỏy tớnh để trợ giỳp cho quỏ trỡnh thiết kế.
Một hệ thống CNC bao gồm những thành phần cơ bản sau :
Hỡnh 1.18. Cỏc thành phần cơ bản trong hệ thống CNC
Mỏy CNC giống nhƣ cỏc mỏy gia cụng cổ điển khỏc nhƣ mỏy tiện, mỏy phay, cắt dõy……đều cú tỏc dụng tạo nờn hỡnh dạng hỡnh học của chi tiết. Nhƣng điểm khỏc biệt ở chỗ nhờ sự trợ giỳp của mỏy tớnh hệ dữ liệu đầu vào đƣợc số húa (cụ thể dƣới dạng file G code). File CAD chứa thụng số hỡnh học của chi tiết đƣợc chuyển đổi thành file Gcode mụ tả quỏ trỡnh đƣờng dẫn của dụng cụ. Hệ điều khiển trung tõm sẽ chạy từng lệnh Gcode để điều khiển cơ cấu chấp hành tạo ra biờn dạng của vật thể. Để vật thể đạt cỏc yờu cầu về cụng nghệ tớn hiệu từ cơ cấu chấp hành đƣợc phản hồi về hệ thống cảm biến đảm bảo cơ cấu chấp hành luụn hoạt động chớnh xỏc.
Dữ liệu đầu vào Hệ điều khiển
trung tõm
Cơ cấu chấp hành Hệ thống cảm
Mỏy CNC đƣợc chia thành nhiều loại : 2D, 3D, 4D, 5D…..
b) Cỏc bước gia cụng trờn mỏy CNC
Mỏy CNC chia làm khỏ nhiều loại nhƣ: tiện, phay, bào, xọc…số trục mỏy cú thể là 2, 3, 4, 5 trục.Tựy theo mục đớch sử dụng cũng nhƣ cỏch thiết kế của nhà sản xuất. Nhƣng về bản chất cỏc bƣớc thực hiện là giống nhau.
Để tiện so sỏnh và hiểu rừ ràng hơn về mỏy CNC ta quay lại một chỳt về sơ đồ gia cụng trờn cỏc mỏy gia cụng kiểu cũ.
Hỡnh 1.19. Sơ đồ quy trỡnh gia cụng trờn mỏy tiện, phay cơ khớ
File CAD : là file chứa cỏc thụng số kỹ thuật về hỡnh dỏng hỡnh học của chi tiết gia cụng.
Chuẩn bị điều kiện gia cụng : Chuẩn bị phụi, mỏy múc , nhà xƣởng. Gỏ đặt phụi : gỏ phụi lờn mỏy gia cụng để chuẩn bị tạo hỡnh chi tiết
Dịch chuyển dụng cụ cắt : đõy là bƣớc cuối cựng và là bƣớc quan trọng nhất để tạo ra sản phẩm cơ khớ.Chất lƣợng của sản phẩm cơ khớ cú đỏp ứng đƣợc cỏc cỏc yờu cầu kỹ thuật hay khụng chủ yếu là phụ thuộc vào bƣớc gỏ đặt và bƣớc dịch chuyển dụng cụ cắt.
Đối với cỏc mỏy cụng cụ cổ điển chỳng ta sử dụng cỏc kết cấu cơ khớ để tạo ra đƣờng dẫn dụng cụ cắt, hành trỡnh cắt chiều sõu cắt đƣợc thiết lập bằng thƣớc đo cỏc cơ cấu xớch động học.
Bản chất sự khỏc biệt của mỏy CNC chớnh là nhờ sự trợ giỳp của mỏy tớnh mụ tả cỏc đƣờng dẫn dụng cụ cắt bằng cỏc cõu lệnh. Tập hợp những lệnh này thành một file gọi là file Gcode ( Mụ tả quỏ trỡnh của đƣờng dẫn dụng cụ). Sau đú mới truyền file Gcode này vào bộ nhớ của mỏy CNC. Mỏy CNC sẽ nhận dạng cỏc cõu lệnh này tớnh toỏn nội suy để đƣa ra đƣợc tốc độ, đƣờng dẫn cũng nhƣ chiều sõu cắt của dụng cụ. Một số mó lệnh cơ bản : Thiết kế file CAD Chuẩn bị điều kiện gia cụng Gỏ đặt phụi Dịch chuyển dụng cụ cắt
G00 : chạy dao nhanh. G01 : Nội suy tuyến tớnh.
G02 : Nội suy vũng trũn theo chiều kim đồng hồ…
Từ đú ta cú sơ đồ cỏc bước gia cụng trờn mỏy CNC:
Hỡnh 1.20. Sơ đồ quy trỡnh gia cụng trờn mỏy CNC
- Tạo file Gcode : Tạo ra file mụ tả đƣờng dẫn dụng cụ của mỏy CNC.
- Chuẩn bị điều kiện gia cụng : bao gồm chuẩn bị mỏy CNC, chuẩn bị phụi, chuẩn bị dụng cụ cắt, mỏy tớnh, nguồn điện, đồ gỏ chuyờn dựng…
- Thiết lập tọa độ: bao gồm tọa độ mỏy, tọa độ phụi, điểm thay dao, bƣớc này khỏ quan trọng nếu đƣợc tớnh toỏn kỹ sẽ giảm đƣợc thời gian gia cụng cũng nhƣ cỏc nguy cơ nhƣ sự va chạm đột ngột của dụng cụ cắt vào phụi, đồ gỏ.Hiện tƣợng vƣợt quỏ hành trỡnh mỏy.
- Chạy mụ phỏng : Cần thiết lập cỏc tọa độ và hành trỡnh mỏy, phụi giống hệt nhƣ trong thực tế chỳng ta đó thiết lập sau đú chạy mụ phỏng để xem loại bỏ hết lỗi.
- Gỏ đặt phụi : Gỏ đặt phụi lờn bàn mỏy bằng cỏc thiết bị đồ gỏ chuyờn dựng. Truyền dữ liệu : quỏ trỡnh truyền dữ liệu ở đõy là truyền mó lệnh Gcode từ mỏy tớnh xuống mỏy CNC. Nếu chỳng ta lập trỡnh bằng tay thỡ cú thể bỏ qua cụng đoạn này nhƣng đú chỉ đối với những bề mặt đơn giản và chƣơng trỡnh chạy dung lƣợng nhỏ.
- Chạy mỏy : khởi động chế độ chạy mỏy bắt đầu gia cụng tạo hỡnh sản phẩm.
c) Cỏc phương phỏp lập trỡnh trờn mỏy CNC
Tạo file Gcode
Chạy mỏy Gỏ đặt phụi
Chuẩn bị điều
kiện gia cụng Chạy mụ
phỏng Thiết lập tọa độ mỏy,
tọa độ phụi, điểm thay dao, hành trỡnh mỏy.
Cỏc phƣơng phỏp gia cụng trờn mỏy CNC về bản chất là cỏc phƣơng phỏp tạo ra file Gcode ( file mụ tả đƣờng dẫn của dụng cụ).
Chỳng ta cú hai phƣơng phỏp cơ bản tạo ra file Gcode :
Phương phỏp 1: Lập trỡnh bằng tay
Chỳng ta trực tiếp gừ mó lệnh Gcode bằng tay trờn mỏy tớnh hoặc trờn trực tiếp màn hỡnh dao diện của mỏy CNC. Sau đú làm tuần tự cỏc bƣớc nhƣ trờn sơ đồ. Phƣơng phỏp này tuy dễ làm nhƣng chỉ sử dụng với những chi tiết nhỏ cú bề mặt đơn giản dung lƣợng chƣơng trỡnh khỏ nhỏ.
Phương phỏp 2: Lập trỡnh với sự hỗ trợ của phần mềm:
Ngày nay với cụng nghệ tớch hợp CAD cam cú rất nhiều phần mềm mạnh nhƣ Solidwork, Catia, Pro Engineer, Mastercam cho phộp chỳng ta vừa nhanh chúng thiết kế đƣợc hỡnh dạng 2D, 3D của vật thể lại vừa hỗ trợ đƣa ra đƣợc file Gcode rất nhanh chúng và tiện lợi. Ngoài ra cũn cú thể mụ phỏng với nhiều loại mỏy nhƣ 2 trục, 3 trục, 4 trục…Và một trong những phần mềm mạnh nhất đú là Mastercam. Thụng thƣờng sau khi vẽ vật thể 3D bằng cỏc phần mềm nhƣ solidwork, catia ta cú thể chuyển vật thể đú vào mụi trƣờng của mastercam để tạo file Gcode.
Phƣơng phỏp lập trỡnh với sự hỗ trợ của phần mềm cũng bao gồm 2 phƣơng phỏp chớnh sau :
1) Cỏc chi tiết cú bề mặt đơn giản khụng phức tạp (nhƣ mặt phẳng, đƣờng thẳng, đƣờng trũn…)
Phƣơng phỏp này gần giống với phƣơng phỏp lập trỡnh bằng tay. Chỉ khỏc ở chỗ. Sau khi vẽ đƣợc chi tiết và đƣa ra đƣợc bản vẽ 2d, 3d chứa cỏc thụng số kỹ thuật của sản phẩm phần mềm sẽ tự động đƣa ra file Gcode. Tiện lợi hơn ở chỗ khi thay đổi thiết kế tức thay đổi file CAD thỡ chƣơng trỡnh Gcode cũng thay đổi theo giỳp tiết kiệm thời gian cũng nhƣ trỏnh nhầm lẫn.
2) Cỏc chi tiết với bề mặt phức tạp (đõy cũn đƣợc gọi là phƣơng phỏp chiếu hỡnh)
- Xõy dựng bề mặt thực (surfaces), là bề mặt phức tạp, trờn đú sẽ chứa cỏc đối tƣợng cần gia cụng (là hỡnh khối cú biờn dạng phức tạp), ta gọi là đối tƣợng thực.
- Xõy dựng bề mặt ảo, thƣờng là mặt phẳng, vẽ đối tƣợng cần gia cụng trờn mặt ảo, chớnh là hỡnh chiếu của đối tƣợng thực trờn mặt thực lờn bề mặt ảo, ta gọi là đối tƣợng ảo.
- Sử dụng module Project trong phần mềm Mastercam 9.1 để lập chƣơng trỡnh gia cụng đối tƣợng ảo trờn mặt phẳng ảo.
d) Ưu, nhược đi m của phương phỏp gia cụng CNC * Ưu đi m:
- Độ chớnh xỏc của chi tiết gia cụng rất cao
- Chất lƣợng đảm bảo khụng phụ thuộc vào tay nghề của ngƣời cụng nhõn. - Dễ dàng thay đổi mẫu mó của sản phẩm.
* Nhược đi m:
- Khụng gian gia cụng nhỏ khụng gia cụng đƣợc những sản phẩm lớn. - Chỉ phự hợp với những sản phẩm loạt nhỏ, thay đổi mẫu mó liờn tục. - Giỏ thành đắt, tốn vật liệu.
1.3.3.2. Phương phỏp tạo xốp chất dẻo
Xốp chất dẻo là một kiểu đặc biệt của hệ thống phối hợp khi khụng khớ hoặc một loại khớ nào đú đƣợc đem vào trong chất dẻo.
Theo cấu trỳc xốp đƣợc chia làm ba loại:
a) Xốp dẻo: Cú cấu trỳc đều đặn mà phần trong của nú đƣợc tạo xốp cũn cấu trỳc vỏ thỡ đặc.
b) Xốp cứng là loại xốp cú độ đàn hồi nhờ và giữ hỡnh lớn nhƣ PS, PVC cứng, PF, EP.
c) Xốp mềm: đàn hồi hơn và độ giữ hỡnh dạng nhỏ hơn nhƣ PUR mềm, PVC mềm, PE. Cỏc yờu cầu quan trọng nhất cú liờn hệ với cỏc tớnh chất, ứng dụng vào quỏ trỡnh sản xuất của xốp dẻo:
- Nội ứng suất nhỏ.
- Khả năng cỏch nhiệt, cỏch điện tốt. - Khả năng gia cụng dễ dàng.
- Quỏ trỡnh sản xuất kinh tế.
Cỏc chất tạo xốp ở nhiệt độ nhất định sẽ đƣợc chuyển sang trạng thỏi khớ hoặc trong quỏ trỡnh phản ứng húa học xỏc định chất cú trạng thỏi khớ xuất hiện. Dựa trờn quỏ trỡnh gia cụng xốp ta cú thể chia chất dẻo làm ba nhúm:
- Đƣợc tạo xốp trong trạng thỏi dẫn nhớt nhƣ PS.
- Đƣợc tạo xốp trong trạng thỏi núng chảy nhƣ PVC, PE.
- Quỏ trỡnh tạo xốp tiến hành từ trạng thỏi chất lỏng đƣợc xuất phỏt trong quỏ trỡnh phản ứng húa học nhƣ UF, PF.
Ngƣời ta thƣờng dựng Polystirel và Polyurethan để sản xuất xốp với số lƣợng lớn nhất. Để thực hiện quỏ trỡnh tạo xốp ngƣời ta sử dụng cả chất dẻo lẫn vật liệu cơ bản trong ba dạng sau:
- Nhiệt dẻo trong trạng thỏi núng chảy. - Bột nhóo và Polymer hạt.
- Hạt hoặc nhiều vật liệu ở trạng thỏi lỏng.