1. Các nội dung khoa học
1.5.1Hệ thống đồ gá và công nghệ lắp ráp ray X
1.5. Qui trình cơng nghệ chế tạo, lắp ráp, đo l−ờng và kiểm tra phù
1.5.1Hệ thống đồ gá và công nghệ lắp ráp ray X
Kế cấu hệ thống ray X ( dùng dẫn động theo ph−ơng ngang) đã có những cải tiến, do vậy nguyên lý lắp ráp so với kết cấu cũ cũng có sự thay đổi cơ bản.
a, Kết cấu cũ:
Hệ thống ray này đ−ợc hình thành từ việc lắp ghép các thanh ray số (1), bằng cách sử dụng các gujơng số (2), khi đó độ thẳng của ray trên cả chiều dài sẽ đ−ợc điều chỉnh bằng các đai ốc số ( 3) với nguyên lý này độ chính xác đạt đ−ợc sẽ phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề ng−ời công nhân, và mất rất nhiều công để thực hiện.Nh−ợc điểm lớn nhất của nguyên lý này là sau một thời gian làm việc vị trí t−ơng đối của các thanh ray ghép bị xê dịch gây ra sai số trong việc dẫn động mỏ cắt trên chiều dài của ray, do vậy công việc bảo d−ỡng rất khó khăn khi căn chỉnh lại và cũng mất rất nhiều công.
b, Kết cấu mới
3 1 2
Quy trình lắp ráp
Với kết cấu mới này mỏ cắt đ−ợc lắp trên khối tr−ợt số ( 2 ) và đ−ợc dẫn động trên thanh dẫn h−ớng bi số ( 1 ). Với đặc điểm của nguyên lý này là yêu cầu độ chính xác cao nên độ chính xác lắp ráp cũng cần phải đạt độ chính xác cao.Tuy nhiên phần lắp dẫn h−ớng đ−ợc gia công trên máy phay CNC có độ chính xác cao do vây quy trình lắp ráp rất đơn giản nh− sau:
B−ớc 1 : Lắp các thanh dẫn h−ớng số ( 1 ) ( đ−ợc chế tạo tiêu chuẩn ) lên khung theo phần chuẩn đã gia công .
B−ớc 2 : Lắp khối tr−ợt số ( 2 ) lên thanh dẫn h−ớng.
B−ớc 3 : Kiểm tra sai số khoảng cách giữa hai thanh dẫn h−ớng trên toàn bộ chiều
dài thanh dẫn h−ớng bằng đồ gá chuyên dùng, nếu độ sai lệch lớn hơn 0,05 mm thì phải căn chỉnh lại thanh dẫn h−ớng bằng cách cao rà phần chuẩn đã gia công.
B−ớc 4 : Lắp khối tr−ợt bi số ( 2 ) lên thanh dẫn h−ớng bi. B−ớc 5 : Lắp thanh gá mỏ cắt số ( 3 ) lên khối tr−ợt bi.
1.5.2 Hệ thống đồ gá và công nghệ lắp ráp ray Y.
Độ chính xác và độ ổn định của hệ thống ray Y ( dẫn động chiều dai máy ) cũng là một bộ phận ảnh h−ởng trực tiếp đến độ chính xác của máy, do vậy hệ thống ray Y đã đ−ợc cải tiến để tăng độ chính xác độ ổn định , giảm công lắp ráp.
a, Kết cấu cũ :
Hệ thống ray đ−ợc chế tạo bằng cách ghép nối các thanh ray Y số ( 1 )đã lắp thanh răng bằng cách sử dụng các đột đỡ ray số ( 2 ) ( mỗi cột cách nhau 1,5 m ) cột đỡ đ−ợc bắt chặt xuống nền x−ởng và các thanh ray đ−ợc bắt vào chân cột đỡ ray.
Kết cấu này rất khó lắp ráp trên chiều dài lớn
vì phải chỉnh khá chính xác tr−ớc khi chân cột đỡ lắp xuống nền x−ởng vì phạm vi điều chỉnh là rất nhỏ chỉ có thể căn chỉnh trong phạm vi khe hở giữa bulông và lỗ thốt bulơng
b. Kết cấu mới :
Với kết cấu ray kiểu cũ có những nh−ợc điểm là độ cứng vững và độ ổn định thấp, mất nhiều công lắp ráp . Với kết cấu này sau khoảng thời làm việc nếu có sai số thì việc căn chỉnh lại là rất khó. Do vậy việc sử dụng kết cấu có cơ cấu điều chỉnh là cần thiết để khắc phục những hạn chế trên.
Quy trình lắp ráp :
B−ớc 1: Lắp ghép hệ thống dầm đỡ số ( 5 ) và bắt chặt xuống nền x−ởng đảm bảo
độ đồng phẳng trên toàn bộ hệ thống là nhỏ hơn 3 mm.
B−ớc 2 : Đặt các tấm căn chỉnh số ( 4 ) vào đúng vị trí. B−ớc 3 : Đặt hệ thống ray số ( 1 ) lên các tấm căn chỉnh
B−ớc 4 : Dùng các bulông số ( 2 ) và số ( 3 ) căn chỉnh sơ bộ bề mặt ray. B−ớc 6 : Hàn các tấm căn chỉnh số ( 4 ) vào dầm ray số ( 5 ).
B−ớc 7 : Căn chỉnh lại bề mặt ray số ( 1 ) đạt độ chính xác yêu cầu.
1
2
3 4
1.5.3 Các đồ gá, thiết bị kiểm tra chuyên dùng và ph−ơng pháp kiểm tra các thông số của máy. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.5.3.1 Kiểm tra cum X ( cụm chuyển động ngang )
a, Kiểm tra độ phẳng và độ thẳng phần lắp thanh dẫn h−ớng bi.
+ Sơ đồ kiểm.
Hình 1
+ Yêu cầu độ đồng phẳng 0.05/1000 mm. + Ph−ơng pháp kiểm.
Đặt th−ớc kiểm độ thẳng ( dài 2 m ) lên phần chuẩn lắp dẫn h−ớng bi đã đ−ợc gia công trên máy phay CNC. Dùng mắt th−ờng và căn lá để kiểm tra khe hở giữa th−ớc và bề mặt lắp thanh dẫn h−ớng bi.
b, Kiểm tra khoảng cách giữa hai thanh dẫn h−ớng bi.
+ Sơ đồ kiểm :
Hình 2 Hình 3 + Sai số cho phép : Nhỏ hơn 0,05 mm.
Ph−ơng pháp kiểm. Th−ớc kiểm thẳng Phần gia công lắp dẫn h−ớng bi Đồng hồ so Đế từ Khối tr−ợt bi Thanh dẫn h−ớng Đồng hồ so Đế từ Khối tr−ợt bi Thanh dẫn h−ớng
+ Sau khi thanh dẫn h−ớng bi đ−ợc lắp lên phần chuẩn lắp dẫn h−ớng bi, ta tiến hành lắp khối tr−ợt bi vào thanh dẫn h−ớng bi, sau đó đặt đồng hồ xo có lắp đế từ lên khối tr−ợt bi, đầu tỳ đồng hồ lò xo tỳ vào rãnh tr−ợt bi của thanh còn lại và đẩy khối tr−ợt di chuyển dọc theo chiều dài thanh dẫn h−ớng bi để kiểm tra sai lệch kích th−ớc ( hình 2 ) .Sau đó đặt đầu tỳ của đồng hồ so lên bề mặt của khối tr−ợt còn lại và đẩy khối tr−ợt di chuyển dọc theo chiều dài thanh dẫn h−ớng bi để kiểm tra độ phẳng ( hình 3 ).
c, Kiểm tra sự thay đổi khoảng cách ăn khớp
Sơ đồ kiểm ( hình 4) :
+ Sai số cho phép: Nhỏ hơn 0,1 mm. Ph−ơng pháp kiểm tra.
Đặt đồng hồ so lên tấm gá mỏ cắt và cho đầu
tỳ của loxo chạm vào chốt kiểm sau đó di chuyển khối tr−ợt bi và chốt kiểm dọc theo thanh dẫn h−ớng Hình 4 để xác định sai lệch khoảng cách ăn khớp.
d, Kiểm tra độ võng của ray X.
+ Độ võng lớn nhất cho phép: 2 mm. + Ph−ơng pháp kiểm.
Sử dụng máy đo thuỷ bình kiểm tra độ cao ở hai đàu ray X sau đó căn chỉnh sao cho độ cao hai đầu ray bằng nhau rồi đ−a th−ớc kiểm vào vị trí giữa để xác định độ cao , khi đó giá trị sai lệch về chiều cao chính là độ võng của xà máy.
e, Kiểm tra độ thẳng và độ phẳng của ray Y.
+ Độ đồng phẳng và độ thẳng của ray Y: nhỏ hơn 1 mm.
Sau khi hệ thống ray Y đ−ợc căn chỉnh t−ơng đối để dảm bảo độ chính xác nh− yêu cầu ta dùng máy đo thuỷ bình để kiểm tra lần cuối và tinh chỉnh bằng các cụm đồ gá ray Y.( ph−ơng pháp kiểm nh− kiểm tra độ võng )
Thanh dẫn h−ớng Đế từ Đồng hồ so Thanh răng Chốt kiểm Tấm gá mỏ cắt
1.6. điều khiển đồng vị
1.6.1 Các nguyên lý điều khiển đồng vị
Hiện nay nguyên lý điều khiển đồng vị đang đ−ợc dùng rất phổ biến trong các máy cắt Gas – Plasma CNC cỡ lớn, các cầu trục. Do khoảng cách giữa hai thanh ray trục Y lớn (từ 3 mét đến 9 mét) nên muốn nâng cao độ chính xác gia cơng, nâng cao tốc độ của máy thì sử dụng nguyên lý điều khiển đồng vị là một giải pháp tối −u.
a, Điều khiển đồng vị gián tiếp
Để nghiên cứu nguyên lý điều khiển đồng vị, tr−ớc hết nghiên cứu hệ điều khiển Servo dùng trong các bộ điều khiển CNC.
Hệ thống điều khiển vịng kín gồm có một mạch vịng điều khiển tốc độ động cơ và một vịng điều khiển vị trí. Mạch vịng tốc độ (cịn gọi là mạch vòng điều khiển tốc độ động cơ sẽ giữ cho tốc độ của các động cơ khơng thay đổi. Mạch vịng này gồm có một tachomet gắn đồng trục với động cơ. Nó có chức năng biến đổi tín hiệu tốc độ của động cơ thành điện áp một chiều và đ−a về bộ điều khiển động cơ. Bộ điều khiển động cơ sẽ so sánh tốc độ thực tế của động cơ và tốc độ đặt sau đó lấy sai số này để điều khiển ng−ợc lại động cơ sao cho sai số giữa tốc độ đặt và tốc độ thực tế của động cơ tiến đến zero. Ngoài chức năng trên, bộ điều khiển động cơ cịn giữ cho mơ men của động cơ không thay đổi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vịng điều khiển vị trí sẽ thu nhận thơng tin về vị trí thực của máy (các trục, Động cơ servo Máy phát xung Trục vít me Vịng phản hồi vị trí Phản hồi vị trí Bàn máy Điện áp phần ứng Vịng tốc độ Phản hồi tốc độ (Máy phát tốc)
Dây đai Bộ điều khiển độngcơ Bộ điều khiển
CNC ANILAM
encoder), sau đó so sánh với vị trí đặt trong ch−ơng trình, và lấy tín hiệu sai số giữa hai đại l−ợng này làm đầu vào cho bộ điều khiển động cơ. Chừng nào sai số này đạt đến giá trị zero thì động cơ sẽ dừng lại. Vịng điều khiển vị trí sẽ quyết định đến độ chính xác khi gia cơng chi tiết.
Hình 1.6.1a là một hệ Servo thực hiện các chức năng nh− sau :
• Nhận thơng tin về vị trí từ các thiết vị đo có độ chính xác cao nh− encoder
• So sánh vị trí thực đo đ−ợc từ rotary encoder và vị trí cần đạt đến trong ch−ơng trình.
• Dùng sai số từ phép so sánh để điều khiển các trục.
Điều khiển đồng vị là một ph−ơng pháp điều khiển dựa trên cơ sở của ph−ơng pháp điều khiển vịng kín (Điều khiển Servo). Khác với ph−ơng pháp điều khiển vịng kín, ph−ơng pháp điều khiển đồng vị sẽ điều khiển từ hai động cơ điện trở lên sao cho vị trí t−ơng đối giữa chúng không thay đổi.
Đối với máy cắt Gas – Plasma CNC cỡ lớn, ph−ơng pháp điều khiển đồng vị sẽ điều khiển hai động cơ của trục Y sao cho khi máy chuyển động trên hai thanh ray sẽ có vị trí nh− nhau tại cùng một thời điểm, nói một cách khác khi máy cắt Gas – Plasma dịch chuyển theo ph−ơng Y thì khung máy sẽ ln vng góc với hai thanh ray của Y.
Nếu phân loại điều khiển đồng vị theo ph−ơng pháp đo vị trí phản hồi sẽ có hai loại sau:
- Điều khiển đồng vị gián tiếp. - Điều khiển đồng vị trực tiếp.
Điều khiển đồng vị gián tiếp là ph−ơng pháp điều khiển đồng vị trong đó thiết bị phản hồi vị trí là các máy phát xung (rotary encoder) gắn đồng trục với động cơ. Khi động cơ quay một vịng thì rotary encoder sẽ phát ra một số l−ợng xung bằng hằng số, Bộ điều khiển CNC căn cứ vào số l−ợng xung thu đ−ợc từ rotary encoder sẽ biết đ−ợc động cơ quay đ−ợc bao nhiêu vịng, dựa vào tỉ số truyền cơ khí bộ điều khiển CNC sẽ biết đ−ợc máy đã dịch chuyển đ−ợc quãng đ−ờng là bao nhiêu đơn bị dài. Sở dĩ gọi là ph−ơng pháp điều khiển đồng vị gián tiếp vì vị trí thực của máy đ−ợc chuyển đổi từ vòng quay của động cơ sang đơn vị dài phải nhân với số Pi là một số vô hạn (3,14...) nên không tránh khỏi sai số.
Bộ điều khiển CNC ANILAM Vịng phản hồi vị Phản hồi vị trí Th−ớc thẳng Bàn máy Trục vít me Đầu đọc Bộ điều khiển Động cơ Động cơ servo Dây đai
Vịng tốc độ Phản hồi tốc độ Điện áp phần ứng
Hình 1.6.1b : Hệ Servo dùng th−ớc điện tử b, Điều khiển đồng vị trực tiếp
Điều khiển đồng vị trực tiếp là ph−ơng pháp điều khiển đồng vị trong đó thiết bị phản hồi vị trí là các th−ớc điện tử (linear encoder, hình 1.6.1b) gắn trên ray (bàn máy). Khi động cơ quay sẽ dịch chuyển máy dọc theo ray và đầu đọc của th−ớc điện tử sẽ phát xung đ−a về bộ điều khiển CNC. Căn cứ vào số l−ợng xung thu đ−ợc từ th−ớc điện tử bộ điều khiển CNC sẽ biết đ−ợc máy đã dịch chuyển đ−ợc quãng đ−ờng là bao nhiêu. Sở dĩ gọi là ph−ơng pháp điều khiển đồng vị trực tiếp vì vị trí thực của máy đo trực tiếp bởi th−ớc điện tử nên sai số gần nh− khơng có.
Ph−ơng pháp điều khiển đồng vị có −u điểm sau: - Nâng cao tốc độ chuyển động của máy ( trục Y) - Giảm chi phí thiết kế, chế tạo, lắp ráp cơ khí - Giảm cơng suất của động cơ trục Y.
- Nâng cao đ−ợc tính ổn định của máy, Có tính thẩm mỹ và kiểu dáng công nghiệp.
1.6.2 Lựa chọn kỹ thuật đồng vị và bộ điều khiển cho máy cắt CP66120CNC
Nh− phần trên đã giới thiệu hai ph−ơng pháp điều khiển đồng vị là điều khiển đồng vị gián tiếp và điều khiển đồng vị gián tiếp. Mỗi ph−ơng pháp có những −u nh−ợc điểm riêng.
- Ph−ơng pháp điều khiển đồng vị gián tiếp có nh−ợc điểm là có sai số ngay trong q trình tính tốn(vì số Pi là số có con số sau dấu phẩy rất lớn và vơ hạn), tuy nhiên nó lại rất dễ thực hiện lắp ráp vì khơng phải căn chỉnh nhiều, đồng thời phù hợp với các loại máy cơng cụ có hành trình bàn máy quá dài (Máy cắt Gas CP66120 có hành trình trục Y dài 12 mét).
- Ph−ơng pháp điều khiển đồng vị trực tiếp có nh−ợc điểm là khi hành trình bàn máy quá dài (Máy cắt Gas CP66120 có hành trình trục Y dài 12 mét) thì loại th−ớc điện tử sẽ khơng phù hợp vì chiều dài của chúng chỉ có hạn, nếu th−ớc dài q thì căn chỉnh khó khăn, hơn nữa cơng nghệ chế tạo khó khăn và tốn kém. Nh−ng nó lại có −u điểm về độ chính xác cao do khơng gặp phải sai số tính tốn.
Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nhà sản xuất chế tạo bộ điều khiển CNC có kỹ thuật điều khiển đồng vị nh−ng cũng có một số yêu cầu sau:
- Bộ điều khiển CNC phù hợp với mơi tr−ờng cơng nghiệp, thích nghi đ−ợc với môi tr−ờng công nghiệp nh− : độ ẩm, nhiệt độ, độ bền khi bị rung động. Bộ điều khiển phải có khả năng tự bảo vệ tr−ớc nhiễu công nghiệp nh− nhiễu khi cắt Plasma, khi hàn hồ quang.
- Tính năng tiện dụng: Thời gian đào tạo và chuyển giao công nghệ ngắn, khơng địi hỏi ng−ời đ−ợc đào tạo có trình độ q cao.
- Dịch vụ bảo d−ỡng, sửa chữa nhanh chóng và kịp thời. - Tính hiện đại:
+ Ngơn ngữ lập trình và sửa đổi ch−ơng trình đơn giản, trực giác (Ngơn ngữ chuẩn ISO).
+ Các phím lập trình dễ thấy, dễ tìm, bố trí thuận tiện thao tác cho ng−ời vận hành.
+ Khả năng trao đổi thơng tin dữ liệu với bên ngồi thơng qua ổ mềm, cổng USB hoặc cổng nối tiếp RS232 hoặc mạng LAN. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Có khả năng đọc và chuyển đổi dạng dữ liệu tệp: *.DXF, *.NC, *.HNC... + Có khả năng tổ chức các ch−ơng trình con (Sub program, Macro...).
xứng g−ơng...
+ Có chức năng mơ phỏng ch−ơng trình bằng đồ họa. + Có đầy đủ các chế độ chạy (Mode).
Các bộ điều khiển đã tích hợp sẵn điều khiển đồng vị của các hãng lớn nh− Heidenhain, Fanuc, Burny th−ờng có giá thành cao hơn hẳn bộ điều khiển CNC dựa trên nền máy tính PC nh− Anilam, Fago... Chính vì vậy có một ph−ơng pháp dung hòa đ−ợc giữa chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật, đó là dùng bộ điều khiển Anilam kết hợp với ph−ơng pháp điều khiển đồng vị gián tiếp.
Hình 1.6.2 là sơ đồ điều khiển đồng vị dùng bộ điều khiển Anilam - Khi bộ điều khiển CNC đ−a ra tín hiệu điều khiển Command signal
(0 -> ± 10VDC) để ra lệnh cho bộ điều khiển động cơ Y1 (truyền dẫn Y1 Master)
- Khi truyền dẫn Y1(Master Drive) nhận đ−ợc lệnh điều khiển nó sẽ ra lệnh cho động cơ Y1 quay ( với một tốc độ nhất định). Khi động cơ Y1 quay thì encoder E1 ( gắn đồng trục với động cơ Y1) cũng quay và phát ra một dẫy xung vng có tần số thay đổi phụ thuộc vào tốc độ của động cơ Y1, tín hiệu này đ−ợc đ−a về bộ điều khiển động cơ Y1. Tại đây tín hiệu này đ−ợc dùng làm tín hiệu phản hồi tốc độ cho vịng tốc độ, đồng thời nó đ−ợc dùng làm tín hiệu điều khiển đ−a sang bộ truyền dần Y2 (Slave Drive)
- Bộ truyền dẫn Y2 nhận đ−ợc tín hiệu từ E1 sẽ ra lệnh cho động cơ Y2 quay với tốc độ đúng bằng tốc độ của động cơ Y1 và encoder E2 cũng phát ra dẫy xung vng có tần số bằng tần số do E1 phát ra. Dẫy xung này một mặt dùng làm tín hiệu phản hồi tốc độ cho mạch vịng tốc độ, đồng thời nó đ−ợc đ−a về bộ điều khiển để so sánh với tín hiệu đặt trong mạch vịng vị trí. Khi sai số giữa tín hiệu đặt và E2