Máy phay đứng CNC là gì?
Máy phay đứng CNC (tên tiếng Anh là CNC Vertical Milling Machine) hay tên gọi khác là trung tâm gia công đứng (tiếng anh là Vertical Milling Center) là một trong các loại máy phay CNC và có phương thức gia công theo phương thẳng đứng.
Khác với máy phay đứng truyền thống, máy phay đứng CNC được vận hành và thao tác trên các điều khiển máy tính nhờ vào công nghệ CNC. Máy có cấu tạo trục chính vuông góc với bàn máy.
Hình 2.1 Máy phay CNC gia công chi tiết
Nguyên lý hoạt động của máy cũng tương tự các máy phay CNC khác. Chuyển động chính của máy là là chuyển động quay của trục chính. Ngoài ra còn có các chuyển động của các trục khác thường là các trục X, Y, Z với loại máy 3 trục.
Máy được sử dụng phổ biến tại các nhà máy Cơ khí Công nghiệp trong và ngoài nước. Máy có khả năng cắt gọt trên nhiều loại vật liệu khác nhau như kim loại, nhựa, gỗ, thủy tinh, PVC, nilon, đá, titan, ván ép, …
15
Có các loại như máy phay đứng CNC 3 trục, 4 trục, 5 trục, … Cấu tạo càng nhiều trục, máy có thể gia công các chi tiết được càng phức tạp và giá thành các máy càng cao.
Các bộ phận cấu tạo máy phay đứng CNC
Máy có cấu tạo giống với các máy phay CNC khác, máy gồm những bộ phận cơ bản sau:
- Trục chính: Là thành phần quan trọng, có tính chất quyết định khả năng gia công chính xác của máy. Trục chính được đặt vuông góc với bàn máy.
- Ụ trục chính: Có đường trượt dẫn hướng cho đầu dao di chuyển lên xuống theo phương Z.
- Bàn máy: Dùng để đặt vật liệu cần gia công (Phôi), cho phép di chuyển theo hướng ngang và dọc (Phương X và Y).
- Thân và đế máy: Đỡ các bộ phận của máy, đảm bảo máy gia công không rung lắc đạt độ chính xác cao.
- Bộ phận thay dao tự động (ATC): Bao gồm ổ tích dao và tay máy. - Động cơ/ hệ thống điều khiển/ encoder: Đảm bảo sự đồng bộ giữa bộ
điều khiển và động cơ nhằm giúp máy vận hành ổn định và hạn chế xảy ra lỗi.
- Bộ điều khiển: thành phần trung tâm của máy phay CNC, có chức năng điều khiển hoạt động cắt của máy, tất cả mọi chuyển động đều được lập trình sẵn và khởi tạo, điều khiển từ bộ phận này.
- Ngoài các bộ phận trên, máy còn có các bộ phận khác như ổ tích dụng cụ, băng dẫn hướng, ổ tích dao, motor chính, vòng phun nước, hộp công tắc, …
16
Các thông số cơ bản của máy phay đứng CNC
Dưới đây là ví dụ một bảng thông số kỹ thuật của máy phay đứng HISION VMC760II/P
Bảng 2.1Bảng thông số kỹ thuật máy phay đứng HISION
Model VMC760II/P Hệ điều khiển Mitsubishi M80B Kích thước bàn 900×400 mm Tốc độ trục chính 8000 rpm Số sao dự trữ lớn nhất 24
Loại đầu dao BT40 Thời gian thay dao 2,5s Công suất động cơ trục chính 5.5/7.5 kW
Trọng lượng máy 5.5 ton Kích thước (DxRxC) 230×325×255m
Hành trình X 760 mm Hành trình Y 2400 mm Hành trình Z 500 mm
Công dụng máy phay đứng CNC
Máy thực hiện các thao tác phay, cắt gọt các vật liệu khác nhau (kim loại, thép, …) tạo thành các sản phẩm như mô hình CAD đã được thiết kế trước đó. Máy có thể thực hiện các thao tác gia công như: làm nhẵn, làm phẳng hay định hình các bề mặt khác nhau như mặt khoét, khoan, bánh răng, rãnh, …
17
Hình 2.2 Gia công rãnh chi tiết
Ưu điểm máy phay đứng CNC
- Thiết kế của máy giúp dễ dàng quan sát và theo dõi đảm bảo quá trình gia công ổn định.
- Máy có kích thước nhỏ, gọn vì vậy cần ít không gian hơn trong xưởng máy.
- Quá trình thiết lập và lập trình đơn giản giúp cho việc vận hành máy được dễ dàng.
- Máy có khả năng gia công linh hoạt và đa dạng, có thể gia công nhiều chi tiết với hình dạng và kích thước khác nhau.
- Mang lại hiệu suất cao vì tốc độ giá công nhanh, rút ngắn thời gian gia công sản xuất các chi tiết, sản phẩm.
- Máy có độ chính xác cao dung sai lên đến +/- 0.001 mm so với máy phay đứng truyền thống +/- 0.1 mm.
- Máy đảm bảo các đường cắt chính xác, giảm rủi ro do lỗi của con người đối với các máy thủ công.
18
Hình 2.3 Gia công bánh răng
Ứng dụng máy phay đứng CNC
Với những tính ưu điểm nổi trội trên, máy được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:
- Công nghiệp: Máy có thể tạo ra nhiều máy móc và công cụ dành riêng. cho ngành công nghiệp được sử dụng trong một loạt các quy trình sản xuất.
- Xây dựng: Các chi tiết được gia công từ máy là một trong những bộ phận cơ sở cho các dụng cụ xây dựng.
- Ô tô: Các bộ phận được gia công theo chiều dọc là nền tảng của trục, chốt, bánh răng, giá đỡ và nhiều thành phần ô tô khác.
- Khuôn mẫu hộp nhựa đựng thực phẩm và đồ uống: Máy tạo ra nhiều loại khuôn mẫu dành cho đa dạng các loại hộp đựng thực phẩm. Đặc biệt là đồ hộp, vì máy phay đứng có thể gia công tạo hình khuôn các chi tiết thân hình trụ và các nắp chai, nắp hộp, …
- Đồ trang sức: Máy được ứng dụng trong việc khắc chữ, tạo hình cho các đồ trang sức.
19
Hình 2.4 Gia công trang sức
- Hàng không vũ trụ
Các sản phẩm được gia công theo phương thẳng đứng nằm trong động cơ và thiết bị lái cũng như các phụ kiện trên máy bay. Các nhà sản xuất hàng không vũ trụ đặc biệt ưa chuộng khả năng gia công của máy phay đứng CNC 5 trục vì có thể cắt qua các vật liệu khó như Inconel.
- Sản xuất
Tùy thuộc vào thiết kế và cơ cấu của dây chuyền lắp ráp hoặc sản xuất mà các bộ phận trên đó cần gia công bằng máy CNC.
Sau đó, các bộ phận này sẽ được lắp ráp, kiểm thử trước khi đưa vào triển khai vận hành.
Phần cứng và phần mềm của máy CNC
Hệ điều khiển sô NC và CNC có hai thành phần cơ bản: Cụm điều khiển máy ( Machine Control Unit – MCU ) và cụm dẫn động động cơ (driving unit). Cụm điều khiển máy được hình thành trên cơ sở thiết bị điều khiển điện tử, thiết bị vào ra và các thiêt bị số. Hệ CNC còn được gọi hệ là NC dây mềm. Hệ được thiết kế thep mục đích riêng, nhiệm vụ của nó hình thành các thuật toán tính toán số học và logic theo trình tự xác định. Trình tự đó là cơ sở để hình thành thuật toán cho hệ CNC. Các thuật toán này được thực hiện trên cơ sở phần cứng và phần mềm MCU. Hệ NC thuật toán được hình thành từ các mạch điện tử còn trong CNC thuật toán được thực hiện nhờ phần mềm máy tính và phàn mềm này được lưu trữ trong Microcomputer.
20
Cụm dẫn động gồm động cơ, phần tử điều khiển, khuếch đại cồn suất và các sensor, mạch phản hồi tốc độ trục chính, vị trí bàn máy và tốc độ chạy dao. Cụm dẫn động còn phải kể đến hệ truyền động cơ khí vít me – đai ốc bi, bộ truyền đai răng hoặc hộp giảm tốc chuyển động chạy dao. Tốc độ trục chính được chia làm hai dải, dải tốc độ thấp và tốc độ cao nhờ hộp tốc độ nối giữa động cơ và trục chính.
Động cơ và sensor phản hồi là thành phần đặc trưng của máy công cụ điều khiển số.