Hỡnh 4.1. Quy ước hệ trục tọa độ
Để cú thể tớnh toỏn quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, cần thiết phải gắn vào chi tiết một hệ trục tọa độ. Thụng thường trờn cỏc mỏy điều khiển theo chương trỡnh
số, người ta thường sử dụng hệ tọa độ Dộcard OXYZ theo quy tắc bàn tay
phải (hệ tọa độ thuận) và nú được gắn vào chi tiết gia cụng. Gốc của hệ trục tọa độ cú thể đặt tại bất kỳ một điểm nào đú trờn chi tiết (về mặt nguyờn tắc) nhưng thụng thường người ta sẽ chọn tại những điểm thuận lợi cho việc lập trỡnh, đồng thời dễ dàng kiểm tra kớch thước theo bản vẽ của chi tiết gia cụng mà khụng phải thực hiện nhiều bước tớnh toỏn bổ sung. Một đặc điểm mang tớnh quy ước là trờn cỏc mỏy điều khiển theo chương trỡnh số, chi tiết gia cụng được xem là luụn luụn là cố định và luụn gắn với hệ thống tọa độ cố định núi trờn, cũn mọi chuyển động tạo hỡnh và cắt gọt đều do dụng cụ thực hiện. Trong thực tế, điều này đụi khi là ngược lại, vớ dụ như trờn mỏy phay thỡ chớnh bàn mỏy mang phụi thực hiện chuyển động tạo hỡnh, cũn dụng cụ chỉ thực hiện chuyển động cắt gọt. Vỡ vậy khi sử dụng mỏy điều khiển theo chương trỡnh số cần phải luụn luụn tạo nờn một thúi quen để trỏnh những nhầm lẫn đỏng tiếc cú thể gõy ra nguy hiểm cho mỏy, dụng cụ và con người.
Hỡnh 4.2. Hướng dương trục tọa độ
Theo quy ước chung, phương của trục chớnh của mỏy là phương của trục
OZ,cũn chiều dương của nú được quy ước khi dao tiến ra xa chi tiết. Vớ dụ, với mỏy tiện 2D thụng thường thỡ trục chớnh của nú nằm ngang và trựng với phương
OZ của hệ tọa độ, chiều dương của nú hướng ra khỏi ụ trục chớnh (hướng về
phớa bàn dao).
Phương chuyển động của bàn xe dao theo hướng kớnh là phương OX và chiều dương của nú là hướng ra xa bề mặt chi tiết gia cụng. Đối với mỏy phay thẳng đứng, trục Z hướng theo phương thẳng đứng lờn trờn, cũn trục X và trục Y được xỏc định theo quy tắc bàn tay phải, tuy nhiờn trong thực tế cỏc nhà chế tạo mỏy lại thường ưu tiờn chọn trục X là trục mà cú chuyển động bàn mỏy dài
hơn... Đối với cỏc chuyển động quay xung quanh cỏc trục tương ứng X, Y, Z
được xỏc định bằng cỏc địa chỉ A, B, C sẽ được xỏc định là dương khi chiều
quay đú cú hướng thuận chiều kim đồng hồ khi nhỡn theo chiều dương của cỏc trục tương ứng (khi nhỡn vào gốc của hệ trục toạ độ từ phớa cỏc trục thỡ chiều quay của chỳng là ngược chiều kim đồng hồ). Ngoài
ra, cũn một số chuyển động phụ song song với cỏc trục tương ứng với cỏc trục
X, Y, Z là cỏc địa chỉ U, V, W và hướng của chỳng được biểu diễn như trờn hỡnh 3-2.
Mỏy tiện thường cú loại 2D và 3D, trong đú loại 2D là phổ biến hơn cả vỡ nú cú thể gia cụng được tất cả cỏc bề mặt trụ ngoài hoặc trụ trong cú đường sinh bất kỳ. Cỏc mỏy tiện 3D ngoài cỏc chức năng như ở mỏy 2D, người ta cũn bố trớ thờm một trục quay thứ 3 là của trục chớnh (người ta gọi là trục C - quay xung
quanh trục OZ ) và trờn đầu dao Rơvonve cũn cú một chuyển động quay của dụng cụ tạo nờn vận tốc cắt để thực hiện cỏc cụng việc như khoan, khúet, doa cỏc lỗ đồng tõm hay lệch tõm với tõm chi tiết hoặc phay cỏc rĩnh then, rĩnh cam thựng trờn chi tiết gia cụng. Chiều dương của trục C được biểu diễn theo hướng mũi tờn như hỡnh vẽ.và cú bố trớ trục C (3D)
Hỡnh 4.3. Hệ trục tọa độ trờn mỏy tiện
2. Cỏc điểm 0 ( Zờrụ ) và điểm chuẩn 2.1 Điểm gốc của mỏy M (machine zero)`
Quỏ trỡnh gia cụng trờn mỏy điều khiển theo chương trỡnh số được thiết lập bằng một chương trỡnh mụ tả quỹ đạo chuyển động tương đối giữa lưỡi cắt của dụng cụ và phụi. Vỡ thế, để đảm bảo việc gia cụng đạt được độ chớnh xỏc thỡ cỏc dịch chuyển của dụng cụ phải được so sỏnh với điểm 0(zero) của hệ thống
đo lường và người ta gọi là điểm gốc cuả hệ toạ độ của mỏy hay gốc đo lường M (ký hiệu Machine reference zero ). Cỏc điểm M được cỏc nhà chế tạo mỏy quy định trước.
Hỡnh 4.4. Điểm gốc của mỏy M
2.2 Điểm chuẩn của mỏy R
Để giỏm sỏt và điều chỉnh kịp thời quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, cần thiết phải bố trớ một hệ thống đo lường để xỏc định quĩng đường thực tế (tọa độ thực) so với tọa độ lập trỡnh. Trờn cỏc mỏy CNC người ta đặt cỏc mốc để theo giỏi cỏc toạ độ thực của dụng cụ trong quỏ trỡnh dịch chuyển, vị trớ của dụng cụ luụn luụn được so sỏnh với gốc đo lường của mỏy M. Khi bắt đầu đúng mạch điều khiển của mỏy thỡ tất cả cỏc trục phải được chạy về một điểm chuẩn mà giỏ trị toạ độ của nú so với điểm gốc M phải luụn luụn khụng đổi và do cỏc nhà chế tạo mỏy quy định. Điểm đú gọi là điểm chuẩn của mỏy R (ký hiệu Machine
reference point ).Vị trớ của điểm chuẩn này được tớnh toỏn chớnh xỏc từ trước bởi 1 cỏ (cữ chặn) lắp trờn bàn trượt và cỏc cụng tắc giới hạn hành trỡnh. Do độ chớnh xỏc vị trớ của của cỏc mỏy CNC là rất cao (thường với hệ thống đo là hệ
Metre thỡ giỏ trị của nú là 0,001mm và hệ Inch là 0,0001 inch) nờn khi dịch
chuyển trở về điểm chuẩn của cỏc trục thỡ ban đầu nú chạy nhanh cho đến khi gần đến vị trớ thỡ chuyển sang chế độ chạy chậm để định vị một cỏch chớnh xỏc.
2.3 Điểm zero của phụi W và điểm gốc chương trỡnh P.
a. Điểm gốc của phụi W
Khi bắt đầu gia cụng, cần phải tiến hành xỏc định tọa độ của điểm zero của
chi tiết hay gốc chương trỡnh so với điểm M để xỏc định và hiệu chỉnh hệ thống đo đường dịch chuyển. Điểm zero (0) của phụi W (ký hiệu Workpiece zero point ) xỏc định hệ tọa độ của phụi trong quan hệ với điểm zero của mỏy (M). Điểm W
của phụi được chọn bởi người lập trỡnh và được đưa vào hệ thống CNC khi đặt số liệu mỏy trước khi gia cụng.
Hỡnh 4.5. Điểm zero của phụi W và điểm gốc chương trỡnh P.
Điểm W của phụi cú thể được chọn tựy ý bởi người lập trỡnh trong phạm vi khụng gian làm việc của mỏy và của chi tiết. Tuy vậy, nờn chọn điểm nào ở trờn phụi cho thuận tiện khi xỏc định cỏc thụng số giữa nú với M. Giả sử với chi
tiết tiện, người ta chọn điểm W đặt dọc theo trục quay (tõm trục chớnh mỏy tiện) và cú thể chọn đầu mỳt trỏi hay đầu mỳt phải của phụi.
b. Điểm gốc của chương trỡnh P
Tựy thuộc vào bản vẽ chi tiết gia cụng mà người ta sẽ cú một hay một số điểm chuẩn để xỏc định tọa độ của cỏc bề mặt khỏc. Trong trường hợp đú, điểm này gọi là điểm gốc chương trỡnh P (Programmed ⊕ ). Thực tế trong quỏ trỡnh gia cụng, nếu chọn điểm gốc W của phụi trựng với điểm gốc P của chương trỡnh thỡ sẽ càng thuận lợi cho quỏ trỡnh lập trỡnh vỡ khụng phải thực hiện nhiều phộp tớnh toỏn bổ sung.
c. Điểm gỏ đặt C
Là điểm tiếp xỳc giữa phụi và đồ gỏ trờn mỏy, nú cú thể trựng với điểm gốc của phụi W trờn mỏy tiện. Thụng thường khi gia cụng người ta phải tớnh đến lượng dư và do vậy điểm gỏ đặt C chớnh là bề mặt chuẩn để xỏc định kớch thước
của phụi.
2.4 Điểm gốc của dụng cụ
Để đảm bảo quỏ trỡnh gia cụng chi tiết với việc sử dụng nhiều dao và mỗi dao cú hỡnh dạng và kớch thước khỏc nhau được chớnh xỏc, cần phải cú cỏc điểm gốc của dụng cụ. Điểm gốc của dụng cụ là những điểm cố định và nú được xỏc định tọa độ chớnh xỏc so với cỏc điểm M và R.
a. Điểm chuẩn của dao p
Điểm chuẩn của dao là điểm mà từ đú chỳng ta lập chương trỡnh chuyển động trong quỏ trỡnh gia cụng. Đối với dao tiện, người ta chọn điểm nhọn của mũi dao và đối với dao phay ngún, dao khoan thỡ người ta chọn điểm p ở tõm trờn đỉnh dao, cũn với dao phay đầu cầu, người ta chọn điểm p là tõm mặt cầu.
Hỡnh 4.6. Điểm chuẩn p của Dao tiện
b. Cỏc điểm gốc của dao (điểm gỏ đặt dao)
Thụng thường người ta sử dụng 2 loại cỏn dao (Tool holder), một loại
chuụi trụ và một loại chuụi cụn theo tiờu chuẩn. Đối với chuụi dao thỡ người ta lấy điểm đặt dụng cụ E (⊕ ).Đối với lỗ gỏ dao thỡ người ta lấy điểm gỏ dụng cụ N (⊕ ). Khi chuụi dao lắp vào lỗ gỏ dao thỡ điểm N và E trựng nhau. Trờn cơ sở của điểm chuẩn này, người ta cú thể xỏc định cỏc kớch thước để đưa vào bộ nhớ lượng bự dao. Cỏc kớch thước này cú thể bao gồm chiều dài của dao tiện theo phương x và z (điểm mũi dao) hay chiều dài của dao phay và bỏn kớnh của nú. Cỏc kớch thước này cú thể được xỏc định từ trước bằng cỏch đo ở trờn cỏc thiết bị đo chuyờn dựng hay xỏc định ngay trờn mỏy rồi đưa vào hệ điều khiển CNC để thực hiện việc bự dao.
Hỡnh 4.7.Cỏc điểm gốc của dao
c. Điểm thay dao
Trong quỏ trỡnh gia cụng, cú thể ta phải dựng đến một số dao và số lượng dao là tuỳ thuộc vào yờu cầu của bề mặt gia cụng, vỡ thế ta phải thực hiện việc thay dao. Trờn cỏc mỏy cú cơ cấu thay dao tự động thỡ yờu cầu khi thay dao phải khụng được để dao chạm vào phụi hoặc mỏy, vỡ thế cần phải cú điểm thay dao. Đối với mỏy phay hoặc cỏc trung tõm gia cụng thỡ thụng thường bàn mỏy phải chạy về điểm chuẩn, cũn với mỏy tiện, thường cỏc dao nằm trờn đầu Rơvonve nờn khụng cần thiết phải chạy đến điểm chuẩn mới thực hiện thay dao mà cú thể đến một vị trớ nào đú đảm bảo an toàn cho quỏ trỡnh quay đầu Rơvonve là cú thể được nhằm mục đớch giảm thời gian phụ. Cú thể núi rằng cỏc điểm chuẩn R,
điểm zero M của mỏy, của chi tiết W và N của dao là rất quan trọng vỡ nú liờn quan đến quỏ trỡnh gia cụng của một chi tiết thực mà trong khi thiết lập chương trỡnh gia cụng người ta đĩ tạm bỏ qua cỏc giỏ trị đú để cho quỏ trỡnh lập trỡnh được thực hiện đơn giản hơn (đú là lập trỡnh theo quỹ đạo của đường viền của chi tiết gia cụng). Vấn đề bỏ qua này sẽ được đưa vào 1 lượng điều chỉnh trong khi tiến hành gia cụng gọi là “dịch điểm chuẩn” hoặc gọi là “zero offset” và đưa thờm vào “ lượng bự dao” gọi là (Tool calibration). Khi đú vị trớ của lưỡi cắt của dao sẽ được đồng nhất với cỏc toạ độ được lập trỡnh mà chỳng ta đĩ tiến hành khi lập chương trỡnh gia cụng.
Bài 5. TRANG BỊ ĐỒ GÁ TRấN MÁY TIỆN CNC