- Máy mài tròn Studer CNC S31 là một nền tảng sản xuất để sản xuất hàng loạt phôi gia cơng cỡ trung bình. Nó được trang bị tự động hóa, nhờ vào tính phổ qt nên đặc biệt thích hợp để sử dụng trong các ngành công nghiệp chế tạo máy và hàng không vũ trụ.
- Cấu tạo chính :
+ Chiều cao trung tâm 175 mm, khoảng cách giữa các tâm 650 hoặc 1000 mm + Đầu rơvonve có thể xoay thủ cơng hoặc tự động
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 27
+ Trục nghiền động cơ được điều khiển bằng tần số để mài bên ngoài và bên trong + Trục C giúp tạo hình và cắt ren
+ Đa dạng đầu máy có sẵn phục vụ cho mục đích mài khác nhau + Thiết bị được bảo vệ bọc hoàn toàn với 2 cửa trượt
+ Thân máy cơ sở đúc từ đá Granitan
- Thông số kỹ thuật :
Khoảng cách giữa tâm 400/650/1000 mm.
Đường kính phơi 0-349 mm
Chiều dài phôi 0-400/650/1000 mm.
Chiều cao trung tâm 175 mm.
Trọng lượng phôi tối đa 150 Kg.
Bảng 1. 5 Thông số kỹ thuật máy mài tròn Studer CNC S31
Máy mài vơ tâm CNC JAGUAR CLG6020
Hình 1. 11 Máy mài vơ tâm CNC JAGUAR CLG6020
- Máy mài Jaguar CLG6020 đáp ứng tốt các tiêu chí để trở thành một trung tâm mài năng suất cao. Kích thước đá mài lớn đến Ø610 mm. Máy được trang bị các thành phần khác nhau để tối ưu việc tự động hóa. Thích hợp để mài các chi tiết như mài van động cơ, chi tiết dạng xoắn…
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 28
- Tính năng của máy:
Vận hành kiểu Manual
Trục đá mài và trục chính chi tiết hoạt động độc lập
Tốc độ trục mài vô cấp, cho phép vận hành Auto hoặc Manual Làm mát giải nhiệt bằng dầu
Tốc độ trục đá mài hoạt động ổn định
Bàn làm việc cho phép quay nghiêng tạo góc. Cho phép mài góc ±30°
Kết cấu máy bằng gang đúc liền, được nhiệt luyện đảm bảo độ bền và độ cứng vững cao
Trục mài sử dụng ổ bi hợp kim, đảm bảo độ cứng vững và chịu mài mòn tốt Hệ thống bơm dầu mỡ tự động tới các thanh trượt, đảm bảo máy hoạt động
trơn tru và kéo dài tuổi thọ
Thơng số kỹ thuật chính của máy mài CNC JAGUAR CLG6020:
Đường kính đá mài lớn nhất 610 mm Bề dày đá mài lớn nhất 200 mm Bề dày đá dẫn lớn nhất 200 mm Đường kính đá dẫn lớn nhất 305 mm
Đường kính phơi: 3-120 mm
Cơng suất trục chính: 20 kW
Tốc độ cắt lớn nhất: 45 m/s
Bảng 1. 6 Thông số kỹ thuật của máy mài CNC JAGUAR CLG6020
Máy mài tọa độ WAIDA JG35:
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 29
Máy mài tọa độ WAIDA JG35 là loại máy mài trục đứng sử dụng đá mài trụ có khả năng mài các biên dạng phức tạp. Tốc độ trục đá rất cao có thể lên đến 45000 vg/ph, nhờ đó tốc độ cắt đạt được cao hơn giúp chất lượng bề mặt chi tiết được nâng cao.
Thơng số kỹ thuật chính của máy mài tọa độ WAIDA JG35:
Kích thước bàn máy 600x320 mm Hành trình trục X 450 mm Hành trình trục Y 280 mm Hành trình trục Z 280 mm
Tốc độ trục đá 8000-45000 vg/ph Công suất động cơ dẫn động trục
đá
0,5 kW
Bảng 1. 7 Thơng số kỹ thuật chính của máy mài tọa độ WAIDA JG35.
1.4.5 Máy mài CNC 4 trục BK 2022-01
- Máy mài CNC 4 trục là loại máy sử dụng công nghệ CNC để mài phẳng , mài các
chi tiêt có biên dạng phức tạp thơng qua chương trình sửa đá định hình . Đặc điểm của máy này là có một viên đá đứng ở vị trí cố định, viên đá có thể thay đổi độ cao lớn hay nhỏ so với bàn làm việc. Mang nhiều ưu điểm vượt trội như :
- Xử lý vật liệu có độ cứng cao như thép cứng , hợp kim cứng ,.. đến những vật liệu
có độ giịn như thủy tinh, đá granit, ..
- Khả năng xử lý chính xác cao giúp nâng cao hiệu quả của sản phẩm , sản xuất các
sản phẩm công nghệ tinh vi giúp dễ dàng thực hiện nhiều nhiệm vụ vất vả cho công nhân,đem lại lợi ích cho việc rút ngắn chu kì sản xuất và đẩy nhanh thời gian đưa ra thị trường.
Chức năng của máy mài CNC
+ Làm nhẵn mịn, mài mòn bề mặt vật liệu + Loại bỏ các chất thừa bám trên bề mặt vật liệu + Đánh bóng bề mặt các loại đá, kim loại…
Thông số cơ bản của máy mài CNC 4 trục BK 2022-01
- Hành trình trục X: 560 mm - Hành trình trục Y: 150 mm - Hành trình trục Z: 200 mm
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 30
- Hành trình trục A : 0o-∞
- Vật liệu gia công: Thép C40, C45, …
- Kích thước phơi gia cơng lớn nhất: 200mm x 100mm x 100mm - Tốc độ cắt: Vcắt = 25 -30 m/s
- Độ chính xác của các trục: Trục X, Y: 0.05 mm Trục Z: 0.01 mm Trục A: 0.1° - Động cơ trục chính: Cơng suất: 0.75 kW Tốc độ 2980 vòng/phút Số cực: 2
Hình 1. 13 Máy mài CNC 4 trục BK 2022-01
1.2.4. Sự phát triển của máy CNC và nhu cầu thực tiễn tại Việt Nam
- Một trong những thành tựu lớn của tiến bộ khoa học kỹ thuật là tự động hoá sản xuất. Phương thức cao của tự động sản xuất là sản xuất linh hoạt. Trong dây truyền
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 31
sản xuất linh hoạt thì máy điều khiển số CNC đóng một vai trò rất quan trọng. Sử dụng máy CNC cho phép giảm khối lượng gia cơng chi tiết, nâng cao độ chính xác gia cơng và hiệu quả kinh tế, đồng thời cũng rút ngắn được chu kỳ sản xuất. Chính vì vậy hiện nay nhiều nước trên thế giới đã và đang ứng dụng rộng rãi các máy CNC vào cơ khí chế tạo.
- Ở Việt Nam các máy CNC đang được sử dụng rông rãi để chế tạo các chi tiết cơ khí đặc biệt là chế tạo các khn mẫu chính xác, các chi tiết phục vụ cơng nghiêp quốc phịng, đặc biệt trong các nhà máy đóng tàu máy CNC dùng để gia cơng các tấm tôn cho vỏ tàu.
- Ngoài ra các máy CNC còn đƣợc dùng trong nghiên cứu khoa học, đào tạo đại học sau đại học, học nghề ở các trường kỹ thuật. Trên thực tế ngành khuôn mẫu và ngành nhựa của Việt Nam đang phát triển rất mạnh. Những khuôn mẫu đơn giản thì có thể gia cơng bằng máy tay hoặc máy vạn năng, song để tạo ra các khuôn mẫu, chi tiết máy phức tạp thì bắt buộc phải gia cơng trên các máy công cụ điều khiển số CNC (gọi tắt là máy CNC), chính vì vậy đảng và nhà nước đã có rất nhiều chính sách để đầu tư phát triển CNC. Theo TS Hoàng Vĩnh Sinh Trường ĐHBK Hà Nội cho biết năm 2006 Việt Nam bỏ ra khoảng 4,5 tỷ USD để nhập các máy CNC, cũng năm đó 23 doanh nghiệp Nhật Bản sang Việt Nam tìm nhà cung cấp phụ kiện cho các sản phẩm của họ nhưng khơng được, ngun nhân thì có nhiều song một phần chính là do các doanh nghiệp trong nước còn thiếu những chiếc máy CNC chất lượng cao.
- Trên thị trường Việt Nam, các máy CNC bình thường có sai số vị trí là 0,01mm, các máy CNC do Đài Loan và Trung Quốc sản xuất có phần điều khiển mua của các hãng nổi tiếng nhờ FANUC, MITSHUBISHI... có giá bán khá phù hợp với đại đa số các doanh nghiệp trong nước song còn yếu 3 các khâu nhờ đào tạo, dịch vụ sửa chữa và thay thế sau bán hàng, chất lượng còn chưa đồng đều. Máy CNC của các nước phát triển nhờ Nhật, CHLB Đức,... có chất lượng tốt song giá thành đắt, rất khó bảo trì bảo dưỡng. Giá thành cao, nhu cầu lại lớn nên ở TP Hồ Chí Minh đã hình thành những cơng ty và nhóm chuyên gia chuyên lắp ráp máy CNC cũ hỏng thành máy mới. Ngoài ra, một số cơng ty cơ khí cũng bắt đầu tự nhập bộ điều khiển và chế tạo phần cơ để cho ra đời những chiếc máy CNC "made in Vietnam" đầu tiên. Tuy nhiên do chưa nắm vững công nghệ trong việc quản lý chất lượng cũng nhờ khi lắp ráp, những chiếc máy này thường có độ chính xác khơng cao, độ tin cậy khơng lớn. Khó khăn nhất trong phần chế tạo máy CNC "made in Vietnam" không phải ở phần điều khiển hay phần điện tử mà chính là phần cơ khí, phần kết cấu và dẫn truyền cơ khí . Qua đây ta thấy được nhu cầu về máy CNC ở Việt Nam là rất lớn. Nó khơng những được sử dụng vào sản xuất mà máy CNC ở Việt Nam còn được sử dụng vào đào tạo. Mặc dù CNC Việt Nam đang đứng trước những vận mệnh to lớn nhưng cũng đầy thách thức và khó
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 32
khăn.Việc cần có một chiếc máy CNC “ made in Việt Nam” là việc hết sức cần thiết và cấp bách.
1.3 Kết luận chương 1
- Nghiên cứu tổng quan trong nước và thế giới về công nghệ mài, máy mài phẳng, máy mài điều khiển số CNC.
- Dựa trên cơ sở về máy mài CNC 4 trục BK 2022 để tiến hành nghiên cứu lập trình gia cơng mài những chi tiết có biên dạng đơn giản đến phức tạp.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 33
CHƯƠNG 2 : LẬP TRÌNH GIA CƠNG CHO MÁY MÀI CNC 4 TRỤC BK 2022-01
2.1 Tầm qua trọng của việc lập trình gia cơng cho máy mài CNC
- Trong ngành cơ khí có rất nhiều kiểu biên dạng và hình dáng hình học khác nhau: mặt phẳng, mặt trịn xoay, mặt nón, bề mặt có hình dáng hình học phức tạp.
- Máy mài thông thường chủ yếu gia công được những chi tiết đơn giản như chi tiết dạng phẳng, chi tiết dạng mặt bậc. Đó là những biên dạng cơ bản, dễ thực hiện gia công trên máy. Khi muốn mài các biên dạng phức tạp hơn, ta cần tiến hành sửa đá mài có hình dáng cho phù hợp với chi tiết cần mài. Việc sửa đá cần dùng đến các loại đồ gá phức tạp và qua nhiều lần gá đặt, như vậy rất tốn thời gian và công sức.
- Từ thực tế đó, luận văn này, thay vì dùng các loại đồ gá sửa đá, tác giả tiến hành thiết kế và xây dựng các chương trình sửa đá cho máy mài CNC để làm cho quá trình sửa đá đơn giản và tiết kiệm thời gian.
Đối với các máy mài thông thường chúng ta phải gá đặt đồ gá nhiều lần và tiến hành sửa bằng các loại đồ gá phức tạp để mài nghiêng, mài các biên dạng lồi, biên dạng lõm, côn… Nhưng đối với máy mài CNC sẽ có nhiều ưu điểm hơn vì chúng ta sẽ lập trình để đầu kim cương đi từ điểm này đến điểm kia của biên dạng cần mài nên sẽ tiết kiệm thời gian hơn và độ chính xác cao hơn.
Máy mài CNC có thể thực hiện một lúc nhiều chuyển động khác nhau, tự động điều chỉnh sai sót dao cụ nhờ vào chương trình sửa đá, nhờ đó khơng phải thiết kế đồ gá giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.
- So với máy mài điều khiển bằng tay, kết quả làm việc của máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề thuần thục của người điều khiển. Người điều khiển máy chủ yếu đóng vai trị theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy.
- So với các máy tự động theo chương trình cứng (dùng cam, dưỡng, cữ chặn, công tắc hành tŕnh…), máy mài CNC có tính linh hoạt cao trong cơng việc lập tŕnh, đặc biệt khi có trợ giúp của máy vi tính, tiết kiệm được thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả với loạt sản phẩm nhỏ.
- Máy mài CNC có thể dễ dàng thay đổi chương trình gia cơng, thiết thực với các loại chi tiết khác nhau, thời gian chuẩn bị và hiệu chỉnh kỹ thuật tại khu vực làm việc giảm đáng kể. Thời gian thay dao được thực hiện nhanh chóng, chính xác có thể chuẩn bị dao ở vùng ngoại vi và nạp trở lại vào ổ tích dao chuyên dùng gắn trên máy.
- Độ chính xác lập lại đặc trưng cho mức độ ổn định trong suốt quá trình đảm bảo chất lượng gia cơng cao, là ưu việt tuyệt đối của các máy mài điều khiển kỹ thuật số.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 34
- Trên máy mài vạn năng khi đá mòn, chúng ta phải sử dụng các loại đồ gá chuyên dụng để sửa đá cho từng loại đá. Cịn trên máy mài CNC thì ta sử dụng các chương trình được lập trình sẵn để sửa đá chỉ với 1 đồ gá sửa đá vạn năng.
Hình 2. 1 Mài định hình trên máy CNC
- Thí dụ đối với biên dạng như hình vẽ, nếu dùng bằng phương pháp mài định hình trên các máy thơng thường thì sẽ rất phức tạp, cần dùng các bộ đồ gá phức tạp để sửa đá. Thay vào đó, chúng ta có thể dùng chương trình CAM để giúp cho việc sửa đá trở nên dễ dàng và tiết kiệm thời gian hơn.
Hình 2. 2 Đồ gá sửa đá mài mặt nghiêng
- Hình 2-3 là đồ gá để sửa đá để mài mặt phẳng nghiêng. Đối với máy thông thường sẽ mất thời gian để gá đặt hơn, cịn khi viết chương trình và sử dụng máy CNC sẽ giảm thời gian hơn nhiều. Do khi viết chương trình để gia cơng một biên bất kỳ thì chúng ta có thể chạy đồng thời 2 hay 3 trục cùng lúc để có thể gia cơng biên dạng phức tạp. Ví dụ như để mài mặt nghiêng thì trên máy phẳng chúng ta phải sửa đá nghiêng theo biên dạng cần gia công hay phải gá chi tiết nghiêng để tạo ra mặt phẳng gia cơng, nhưng với máy mài CNC thì chúng ta có thể chạy đồng thời 2 trục X và Z để gia công mặt nghiêng sẽ giúp chúng ta tiết kiệm được thời gian gia công.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 35
Hình 2. 3 Đồ gá sửa đá mài mặt cong
- Hình 2.4 là đồ gá sửa đá mài mặt cong. Đối với máy mài phẳng thơng thường thì chúng ta sẽ phải gá mũi kim cương sửa đá lên đồ gá sửa đá mài để tiến hành sửa đá nhưng đối với máy CNC thì chúng ta khơng cần phải dung đến đồ gá sửa đá để sửa đá mặt cơng mà chúng ta sẽ viết chương chình chạy đá và sẽ sử dụng đồng thời 2 hay 3 trục cùng lúc để sửa đá có biên dạng phẳng thành đá có biên dạng mặt cong để gia cơng những bề mặt phức tạp như cong lồi, cong lõm hay có biên dạng hình sin, …. - Việc sử dụng máy CNC giúp chúng ta không cần sử dụng những đồ gá sửa đá phức tạp. Tuy nhiên đối với một vài biên dạng định hình việc chỉ sử dụng một đầu kim cương để sửa đá có thể gặp một số vấn đề như đầu kim cương tiếp xúc với đá mài ở những vị trí khơng mong muốn do góc độ cắt khơng đảm bảo.
Sửa đá phẳng Sửa đá profin Hình 2. 4 Góc nghiêng của đầu sửa đá
- Góc nghiêng từ 30-45 giúp bán kính cong R0.4 của đầu sửa đá nằm trong vùng tiếp xúc với đá mài giúp sửa đúng biên dạng đá profin.
GVHD: TS. Lê Đức Bảo Trang 36
Trong đồ án này, nhóm em đã thiết kế và chế tạo đồ gá sửa đá cho máy mài CNC có thể đáp ứng nhu cầu gia công những bề mặt phức tạp kể trên.
Hai dao gắn chip sửa đá được định vị 6 BTD trên thân đồ gá nhờ mặt bên, chốt ống ϕ6 và bu lông M6. Tương tự, thân đồ gá cũng được định vị 6 BTD nhờ mặt đáy, chốt ống ϕ6 và bu lông M8. Đế đồ gá kẹp chặt trên bàn máy nhờ 2 bu lông M8.