Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.3. Khái quát về hệ thống thay dao tự động
2.3.1. Khái niệm chung
Hệ thống thay dao tự động trong máy phay CNC là hệ thống thay đổi công cụ cắt gọt trong quá trình gia cơng. Đối vói việc gia cơng những chi tiết phức tạp thì việc này rất quan trọng và cần thiết giúp nâng cao độ chính xác tiết kiệm thời gian gia cơng.
Hiện nay có rất nhiều hệ thống thay dao tự động trong cơng nghiệp, về mặt hình thức cách bố trí thì rất đa dạng phong phú nhưng về mặt nguyện lý thì hồn tồn giống nhau.
Để hệ thống thay dao tự động có thể hoạt động thì cần có các bộ phận thiết yếu:
Spindle ATC Ổ chứa dao
Dụng cụ kẹp dao (BT, collect,...)
Tùy vào kết cấu sẽ có thêm nhiều chi tiết phụ trợ đi kèm ..
2.2.1. Các bộ phận chính
Hình 2.18: Cấu tạo Spindle ATC
2.3.2. Nguyên lý hoạt động
Khi chương trình gia cơng đọc đến dịng lệnh thay dao, thì bộ phận điều khiển lập tức phát lệnh dừng các chuyển động chạy dao X, Y và dừng động cơ trục chính.
Động cơ dẫn động trục ụ trục chính quay dao về vị trí thay dụng cụ đã được xác định (vị trí chốt của dao trên trục chính đúng hướng với chốt của đài dao). Trục chính dừng quay. Bộ điều khiển phát lệnh điều khiển cho trục Z cho ụ trục chính đi xuống vị trí thay dao (vị trí mà đài dao nằm ngang với cổ dao). Đài dao quay sao cho tay kẹp dụng cụ tới vị trí thay dao để chuẩn bị kẹp dụng cụ trên trục chính, ụ thay dao tiến từ trái sang phải hai tay kẹp mở ra và giữ chặt lấy dao lò xo nén bị nén kẹp chặt lấy dao trên ụ trục chính, bộ điều khiển phát lệnh cho thanh kéo trong ụ trục chính đi xuống nhả kẹp, đầu trục chính đi lên trả dao vào vị trí của dao đã được nhớ trong bộ điều khiển. Bộ điều khiển phát lệnh cho động cơ dẫn động đài dao quay phân độ sao cho dao cần thay đến đúng vị trí thay dao. Đầu trục chính tiến xuống nhận dao cần thay thanh kéo đi lên kẹp chặt dao mới, ụ thay dao tiến từ phải qua trái kết thúc quá trình thay thế dao tự động.
2.3.3. Các dạng ổ dao
Ổ dao dạng trống
Hình 2.21: Ổ dao dạng trống
Hình 2.22: Ổ dao dạng tĩnh
Tùy thuộc vào loại và lĩnh vực ứng dụng, các cụm thay dao có thể đồng thời lấy số lượng dao khác nhau và đặt dao được gọi bởi chương trình NC vào vị trí làm việc. Các loại phổ biến nhất là: Đài dao (trên máy tiện) và mâm dao (trên máy phay).
Hình 2.23: Mâm dao và đài dao
Mâm dao: Có ổ dao chuỗi, ổ dao vòng, ổ dao dạng nấm và ổ dao phẳng, như
hình dưới đây, liên tiếp. Tùy thuộc vào loại và kích thước, các đài dao của máy CNC có 8 đến 16 vị trí dao. Trong các trung tâm gia cơng lớn có thể sử dụng đồng thời 3 đài dao. Nếu nhiều hơn 48 dao được sử dụng mâm dao thuộc các loại khác nhau được sử dụng trong các trung tâm gia công như vậy cho phép chưa tới 100 và thậm chí nhiều dao hơn.
Hình 2.24: Mâm dao dạng xích
Mâm dao dạng xích: Bộ kẹp có độ bền cao, ít hư hỏng và chống ăn mòn. Chuỗi được hỗ trợ ở cả hai bên; hoạt động rất ổn định
Cơ chế đảo ngược dao sử dụng thiết kế đường cong cam đảm bảo chuyển động ngược của dao trơn tru.
Kết cấu mâm dao cứng vững. Giúp thay dao tốc độ cao và các dao nặng. Chuyển động khay dao sử dụng thiết kế cam thùng; chuyển động trơn tru, yên tĩnh và chính xác.
Mâm dao dạng nấm:
Độ bền kẹp ổn định và tiếp xúc tuyệt vời với các dao, bảo vệ trục chính và khay dao khi thay dao khơng phù hợp.
Mâm dao có thể được gắn kiểu cố định hoặc kiểu di động, được điều khiển bởi động cơ chính xác, thay dao chính xác, chuyển động trơn tru, yên tĩnh và chính xác.
Nguồn điều khiển mâm dao có thể là động cơ servo và động cơ điện. Mâm dao phẳng:
Độ bền kẹp ổn định và tiếp xúc tuyệt vời với các dao, cũng bảo vệ trục chính và khay dao trong quá trình thay dao khơng phù hợp.
Xích dẫn hướng kèm ray hỗ trợ cho cả hai bên, chuyển động trơn tru và định vị chính xác.
Thiết kế kẹp dao đặc biệt cho phép mâm dao được sử dụng trong các thay dao ngang.
Giá đỡ dao có thể được sử dụng với các hệ thống lựa chọn dao khí nén, hệ thống quay thủy lực hoặc nhiều cụm thay dao có sẵn trên thị trường.
Nguồn điều khiển mâm dao có thể là động cơ servo và động cơ điện.
2.3.4. Một số kiểu thay dao hiện nay
Với ưu thế thay dao nhanh chính xác có thể kết hợp vs đài dao dạng đĩa, dạng xích để tăng khả năng chứa dao rất lớn nhưng nhược điểm là cơ cấu phức tạp,khó chế tạo khó diều khiền.
Hình 2.26: Cơ cấu đĩa xoay
Cơ cầu thay dao dạng đĩa chúng ta thường thấy ở các máy robodrill, với sự kết hợp giữa cam và spindle servo giúp thay dao nhanh chóng và độ chính xác cao mà khơng cần đến hệ thống khí nén hay thủy lực. Nhược điểm là khó chế tạo và điểu khiển.
Hình 2.27: Cơ cấu thay dao thẳng
Cơ cấu thay dao thẳng là cơ cấu dùng đầu trục chính di chuyển đến vị trí chứa dao sau tho thực hiện các thao tác thay dao, ưu điểm của dạng này là đơn
giản dễ chế tạo dễ diều khiển. Nhược diểm là số lượng dao chứa ít, tốc độ thay dao chậm..