Cắt gọt là kết quả của quá trình tương tác giữa dao và phơi. Vì vậy tình trạng của dao như vật liệu, hình học lưỡi cắt, tình trạng mịn, độ cứng vững của dao ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng gia cơng.
Nhiệm vụ của hệ thống thay dao là cất trữ được một số lượng dao cần thiết và đưa nhanh mỗi dao vào vị trí làm việc khi cĩ yêu cầu. Các máy CNC hiện đại thường được trang bị hệ thống thay dao tự động (Automatic Tool Changer - ATC). Yêu cầu cơ bản đối với hệ thống thay dao tự động là:
Cất giữ và thay đổi chính xác dao khi chương trình gia cơng yêu cầu. Mỗi dao
đều cĩ các đặc trưng hình học và cơ học riêng. Nếu hệ thống lắp nhầm dao thì khơng chỉ ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng gia cơng mà cịn gây nguy hiểm. Trên máy CNC, mỗi dao được đặc trưng bởi một mã riêng gọi là số hiệu dao. Số hiệu dao cùng với các thơng số bù dao được lưu trữ trong một CSDL đặc biệt. Bình thường các dao được lắp sẵn trên đài dao, tại một vị trí xác định. Khi dao được đưa vào vị trí làm việc thì bộ điều khiển phải tham chiếu đến dữ liệu của nĩ để xác định lượng bù.
Trên hình 1-33 là dạng và các thơng số hình học chính của dao phay. Vị trí của dao được bộ điều khiển xác định qua toạ độ điểm B nằm trên mặt đầu của trục gá dao và đường tâm lỗ gá. Chiều dài dao L và bán kính dao R xác định vị trí của các lưỡi cắt, được gọi là thơng số bù dao. Tuỳ theo dao to hay nhỏ, dài hay ngắn mà bộ điều khiển tính tốn để đảm bảo kích thước gia cơng.
Tương tự như vậy, kết cấu và các thơng số bù dao tiện được biểu diễn trong hình 1- 34. Chúng gồm khoảng cách từ mũi dao đến điểm gốc tính theo hai phương X, Z và bán kính mũi dao. Nội dung về nguyên tắc bù dao sẽ được trình bày ở chương sau.
Hình 1-33. Thơng số bù của dao phay Hình 1-34. Thơng số bù của dao tiện
44
Yêu cầu thứ hai của hệ thống thay dao là giảm thời gian chờ. Thường dao được cất giữ dưới 2 dạng: đầu quay dạng đĩa hay trống (như đài Revonve) và kho chứa dạng xích, (gọi chung là Tool Magazine).
Đài revonve cĩ dạng đĩa (hình 1-36) hay được dùng trên máy tiện, nhưng đơi khi cũng dùng cho máy phay. Các dao được lắp trên mặt ngồi hoặc trên mặt đầu của đĩa quay. Đĩa cĩ động cơ truyền động riêng, được điều khiển theo chương trình. Khi một dao nào đĩ được gọi theo lệnh trong chương trình thì đài sẽ quay cho đến khi dao đĩ ở vị trí chờ gia cơng. Thơng thường thời gian thay dao chỉ tính bằng giây. Trên một số máy, bộ điều khiển cĩ khả năng xác định chiều quay sao cho gĩc quay của đài nhỏ hơn 180o.
Thường mỗi đài dao cĩ thể chứa 8 đến 16 dao. Máy lớn cĩ thể cĩ 2 - 3 đài dao. Khi cĩ trên 48 dao thì thường dùng kho chứa dạng như trên hình 1-35.
Cĩ nhiều dạng kho chứa: dạng thẳng với các dao xếp theo hàng; dạng vịng với các dao xếp theo các vịng trịn đồng tâm; dạng đĩa với các dao xếp trên mặt đầu của đĩa; dạng xích với các dao bố trí trên từng mắt xích. Khi dùng kho chứa, để thay dao cần cĩ tay gắp cĩ 2 càng gắp (hình 1-37).
Khi cĩ lệnh thay dao, hệ thống làm việc theo trình tự sau:
- Chuyển dao cần lắp trên kho đến vị trí thay;
- Dịch chuyển trục chính đến vị trí tương ứng, chờ thay dao;
- Quay tay gắp đối diện với dao cũ trên trục chính và dao mới trên kho;
- Chuyển động dọc trục để rút dao cũ khỏi trục chính và dao mới khỏi kho chứa;
- Quay 180o để đổi chỗ 2 dao; - Đặt các dao vào vị trí mới
trên trục và trên kho chứa; - Chuyển động về vị trí chờ.
Thường thời gian thay dao kéo dài khoảng vài giây. Trên các máy hiện đại và số dao ít, thời gian thay dao chỉ cịn khoảng 0,1 giây.
Hình 1-37. Hệ thống thay dao tự động của
45
Trên các hình 1-38 và 1-39 là các trung tâm gia cơng với hệ thống thay dao tự động cĩ kho chứa dạng đĩa (trống) và dạng xích.
Hình 1-38.Trung tâm gia cơng với hệ thống thay dao tự động kho chứa dạng đĩa
Hình 1-39. Hệ thống sản xuất linh hoạt với hệ thống thay dao tự động
46