Màn hình để hiển thị thông tin gia công và chi tiết gia công được mô phỏng.
Bàn điều khiển để lập trình điều khiển gia công bằng tay và điều khiển các hoạt động của máy.
VI. MỘT SỐ HỆ ĐIỀU HÀNH
Hiện nay trên thế giới đang sử dụng chủ yếu một số hệ điều hành sau cho các máy CNC. Đó là: Fanuc, Fagor, Heidenhain, Siemens,…Trong đó 2 nước đứng đầu phải kể đến Đài Loan và Trung Quốc.
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
D. Giới thiệu về một số máy CNC
I. MÁY PHAY CNC: SERIAL KDVM - L
1.1. Đặc tính kỹ thuật
Máy có thể thực hiện phay 3D ngoài ra máy có thể thực hiện các nguyên công như tiện, khoan, doa, taro.v...v...
Độ chính xác lặp lại là 0.01, Điều khiển 3 trục x, y, z hiệu quả và có thể phay theo chiều thẳng đứng, tiện, doa theo các mặt tọa độ như XY, XZ , YZ .
Khung máy được thiết kế vững chắc đảm bảo trong quá trình gia công cắt gọt không bị rung và gây sai số. Chất lượng bề mặt gia công cao .
Cổng truyền dữ liệu RS232 thích hợp với chương trình CIMCO9.6 pro. Bộ điều khiển Fanuc, Hanuc, Simenuc, Heidelheil..v..v....
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn 1.2. Thông số kỹ thuật MODEL Đơn vị KDVM800L KDVM1000L Kích thước bàn máy mm 930x510 1130x510 Hành trình trục X mm 800 1000 Hành trình trục Y mm 500 Hành trình trục Z mm 510 Phạm vi dịch chuyển trục chính mm 550 Chuôi côn trục chính BT40 Tốc độ trục chính v/phút 8000
Di chuyển nhanh không tải các trục X,Y,Z mm/p 20000
Số lượng rãnh chữ T và kích thước 3 - 18
Trọng lượng phôi gia công Kg 6000
Momen động cơ X/Y NM 12
Momen động cơ Z NM 12 Số vị trí gá dao 20 24 Kích thước dao ø80x300 ø90x250 Trọng lượng dao kg 7.5 Công suất động cơ trục chính mm/ph 7.5/ 11 Độ chính xác lặp lại mm ±0.003 Trọng lượng máy kg 5000 5200
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
II. MÁY TIỆN CNC –SERIAL:PDL-T6/8
2.1. Đặc tính kỹ thuật
- Máy có thiết kế hiện đại, đặc biệt cho phép gia công nhiều chủng loại sản phẩm tinh xảo, vận hành an toàn, tiếngồn nhỏ, năng suất cao và vận hành dễ dàng hơn.
- Bộ điều khiển FAGOR có giao diện thân thiện sử dụng ngôn ngữ ISO cùng với hệ thống Simulation hiện đại, dễ hiểu, độ anh toàn đáng tin cậy.
- Cổng truyền Pro RS-232 thích ứng với Windows 98/ 2000/ XP.
- Động cơ trục chính AC, máy sử dụng Bi Đũa có độ chính xác cao, Ụ định tâm chịu lực cực tốt.
Máy tiện CNC – Model PDL –T8
2.2. Thông số kỹ thuật
MODEL Đơn vị PDL – T6/T6A PDL -T8/T8A
Đường kính tiện vượt băng máy mm Ø420 Ø550
Đường kính tiện vượt bàn xe dao mm Ø330 Ø330
Đường kính vật tiện lớn nhất mm Ø200/250 Ø250/350
Hành trình trục X mm 180 220
Hành trình trục Z mm 370 550
Đường kính lớn nhất của chấu cặp inch 6 / 8 /10
Tốc độ trục chính V/ph 6000/4800 4500/3500
Đường kính lỗ trục chính mm Ø56 / 62 Ø62 / 87
Độ côn trục chính A2-5 / A2-6 A2-6 / A2-8
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
9 / 12 18.5 / 22
Đường kính ụ chống tâm mm Ø 75 Ø 95
Hành trình ụ chống tâm mm 100 125
Độ côn ụ định tâm No4 No5
Tốc độ di chuyển không tải trục X/Z m/ph 7/6 7/6
Số vị trí gá dao 4 / 6 / 12 / 20 / 30 /48
Bộ điều khiển CNC Fanuc / Siemen/ Mitsubishi
Kích thước dao (tiện/khoan) mm 20x20 / 25x25
Chiều dài máy mm 1750 2000
Chiều rộng máy mm 3010 3550
Chiều cao máy mm 1850 1960
Trọng lượng máy kg 3800/4000 4700/5000
Bước dịch chuyển nhỏ nhất mm 0.001
III. GIA CÔNG BẲNG TIA LỬA ĐIỆN
3.1. Tổng quan về Gia công bằng tia lửa điện
Gia công bằng tia lửa điện được phát triển năm 1943 ở Liên Xô bởi hai vợ chồng người Nga tại trường Đại Học Moscow là Giáo Sư- Tiến Sĩ Boris Lazarenko và Tiến Sĩ Natalya Lazarenko cho đến nay phương pháp này đã được phổ biến rộng rãi trên toàn thế giới.
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
Gia công bằng tia lửa điện(Electrical Machining Discharge) là phương pháp gia công hớt đi một lượng vật liệu thông qua quá trình ăn mòn điện- nhiệt làm lớp vật liệu đó bị nóng chảy và bốc hơi dựa vào sự phóng điện giữa 2 điện cực của máy gia công.
* Ưu điểm:
- Gia công được các loại vật liệu có độ cứng tùy ý
- Điện cực có thể sao chép hình dạng bất kì, chế tạo và phục hồi các khuôn dập bằng thép đã tôi
- Chế tạo các lưới sàn, rây bằng cách gia công đồng thời các lỗ bằng những điện cực rất mảnh.
- Gia công các lỗ có đường kính rất nhỏ, các lỗ sâu với tỉ số chiều dài trên đường kính lớn.
- Do không có lực cơ học nên có thể gia công hầu hết các loại vật liệu dễ vỡ, mềm… mà không sợ bị biến dạng
- Do có dầu trong vùng gia công nên bề mặt gia công được tôi trong dầu.
* Nhược điểm
- Phôi và dụng cụ (điện cực) đều phải dẫn điện
- Vì tốc độ cắt gọt thấp nên phôi trước gia công EMD thường phải gia công thô trước. - Do vùng nhiệt độ tại vùng làm việc cao nên dễ gây biến dạng nhiệt.
- Khi gia công phải có chất điện môi
3.3. Các Phương pháp gia công bằng tia lửa điện
3.3.1.Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình: Gọi tắt là phương pháp “xung định hình”.
Khi gia công thì kích thước và hình dạng của chi tiết được chép lại kích thước, hình dáng của dụng cụ hay điện cực. Thường dùng để tạo hình những chi tiết đục lỗ nhưng không thông.
3.3.2. Gia công tia lửa điện bằng cắt dây:
Điện cực là một sợi dây kim loại mảnh có đk = 0,1
đến 0,3mm được quấn liên tục và chạy dao theo một công tua xác định.
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
3.4. Cơ sở công nghệ của quá trình gia công bằng tia lửa điện
3.4.1. Bản chất vật lý
- Đặt một điện áp giữa điện cực và phôi. Nếu khoảng cách h quá lớn thì sẽ không có quá trình phóng điện.
Khi cho h< đến một giá trị nào đó thì sẽ xảy ra quá trình phóng điện tạo ra cầu ion.
Đến một lúc nào đó cầu này nóng lên xảy ra hiện tượng ngắn mạch, KL nóng
chảy, bốc hơi tạo thành các bọt khí ( to= 10000oC, p= 1Kbar). Khi KL biến thành hơi thì đột ngột mất dòng, các bọt khí vỡ ra và hóa hơi.
Như vậy, có 3 quá trình chính đó là: + Đánh lửa
+ Hình thành kênh phóng điện + Nóng chảy và bốc hơi vật liệu.
- Không gian giữa điện cực và phôi phải được điền đầy bởi một chất điện môi. - Để có thể làm phát sinh tia lửa điện, một điều không thể thiếu được là một thời gian ngắn sau khi đã có dòng điện chạy qua 2 điện cực thì phải ngừng cung cấp năng lượng. Đơn giản người ta dùng bộ phát xung RC như trên để cung cấp xung răng cưa.
3.4.2. Nguyên Lý gia công tia lửa điện
Hệ thống gia công tia lửa điện (Electrical Discharge Machining -EDM) bao gồm có hai bộ phận chủ yếu: máy công cụ và nguồn cung cấp điện.
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
Máy công cụ gắn điện cực định hình (đóng vai trò là dao) và điện cực tiến tới bề mặt chi tiết gia công sinh ra một lỗ chép hình hình dạng của dụng cụ. Nguồn năng lượng cung cấp sản sinh ra một tần số cao, tạo ra một loạt tia lửa điện giữa điện cực hình thành kênh phóng điện và kênh này được duy trì trong suốt quá trình gia công chi tiết. Chi tiết bị bóc đi một lớp kim loại bởi sự ăn mòn của nhiệt độ và sự hóa hơi.
Hình 2. Nguyên Lý của phương pháp gia công EDM
Trên hình trên, chi tiết gia công lắp trên bàn máy công cụ, còn điện cực thì gắn với đầu máy. Một động cơ servo DC hoặc xylanh thủy lực để điều khiển điện cực theo phương thẳng đứng và duy trì một vị trí thích hợp của điện cực so với chi tiết gia công. Vị trí này được điều chỉnh một cách tự động với sự chính xác cực kỳ nhờ hệ thống servo và nguồn cung cấp. Trong quá trình vận hành máy thông thường điện cực không bao giờ chạm bề mặt chi tiết, giữa chúng có một khe hở phóng điện nhỏ.
Trong quá trình vận hành, đầu máy di chuyển điện cực tiến đến bề mặt chi tiết đến khi giữa chúng tạo thành một khoảng cách mà ở đó điện thế có thể làm ion hoá dung dịch điện môi và cho phép một tia lửa điện đi qua từ điện cực đến bề mặt chi tiết gia công. Những tia lửa điện này ở dưới dạng xung, phóng và tắt với tần số cao, và có thể đạt đến 250.000 lần trên một giây. Các tia lửa điện luôn di chuyển trong khe hở phóng điện, từ điện cực đến điểm gần nhất hoặc điểm cao nhất trên chi tiết gia công.
Lượng kim loại được lấy đi từ chi tiết ứng với mỗi lần phóng điện luôn cân xứng với năng lượng mà nó chứa đựng. Mỗi lần phóng điện sẽ làm nóng chảy hoặc bốc hơi một vùng nhỏ của bề mặt chi tiết. Kim loại nóng chảy này được làm nguội sau đó dung dịch điện môi và hóa rắn thành những hạt hình cầu và được làm phẳng đi bởi áp lực/sự chuyển động của chất điện môi. Tác động của mỗi xung được giới hạn trong mỗi phạm vi cục bộ. Vị trí này được xác định bởi hình dạng và vị trí của điện cực.
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
Hình 3. Bể dung dịch điện môi
Cả chi tiết và điện cực đều ngâm chìm trong dung dịch điện môi. Dung dịch này đóng vai trò như chất cách điện để điều khiển sự phóng tia lửa điện. Trong gia công EDM chất điện môi cũng thực hiện chức năng của môi trường làm nguội và làm giảm nhiệt độ cực kỳ cao trong khe hở phóng điện.
Quan trọng hơn, dung dịch điện môi được bơm vào theo khe hở hình cung để đẩy đi những hạt bị xói mòn giữa chi tiết và điện cực. Sự sục rửa thích hợp làm cho quá trình bóc vật liệu đạt hiệu quả cao. Bởi vì EDM ăn mòn kim loại bằng việc phóng tia lửa điện thay cho các dụng cụ cắt gọt tạo phoi nên độ cứng vật liệu không trở thành nhân tố quyết định xem vật liệu đó có thể gia công bằng EDM hay không. Các điện cực kim loại hoặc than chì mềm có thể gia công các loại thép dụng cụ đã tôi hoặc tungsten carbide (cacbít vonfram). Đây là một trong những lợi ích hấp dẫn của việc sử dụng phương pháp EDM. Có thể nhiệt luyện chi tiết trước rồi sau đó có thể gia công bằng EDM. Điều này loại bỏ rủi ro của những hư hại và biến dạng có thể biến những chi tiết đắt tiền thành phế liệu trong khi xử lý nhiệt.
Các nguyên tắc cơ bản của phương pháp cắt dây EDM cũng giống như gia công xung định hình EDM được mô tả ở trên. Điểm khác biệt cơ bản là thay vì sử dụng những điện cực có hình dạng phức tạp, trong cắt dây EDM điện cực là những sợi dây có hình dạng đơn giản, đường kính từ 0.006-0.012”. Thay vì sử dụng chất điện môi như trong gia công xung định hình EDM thì trong cắt dây EDM lại dùng nước ion hóa.
3.5. Các thông số của quá trình gia công
3.5.1. Điện áp đánh lửa (Uz)
Đây là điện áp cần thiết để dẫn tới sự phóng tia lửa điện. Nó cung cấp cho điện cực và phôi khi máy phát được đóng điện, gây ra sự phóng tia lửa điện để đốt cháy vật liệu. Điện áp đánh lửa Ui càng lớn thì phóng điện càng nhanh và cho phép khe hở phóng điện càng lớn.
3.5.2. Thời gian trễ đánh lửa (tđ)
Đó là thời gian giữa lúc đóng điện máy phát và lúc xảy ra phóng tia lửa điện. Khi đóng điện máy phát lúc đầu chưa xảy ra điều gì. Điện áp duy trì ở giá trị của điện áp đánh lửa Ui, dòng điện bằng 0. Sau một thời gian trễ mới tđ xảy ra sự phóng tia lửa điện dòng điện từ 0 vọt lên Ie.
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
Khi bắt đầu phóng tia lửa điện thì điện áp tụt xuống từ Uz đến Ue. đây là điện áp trung bình trong suốt thời gian phóng tia lửa điện. Ue là một hằng số vật lý phụ thuộc vào cặp vật liệu điện cực/phôi. Ue không điều chỉnh được.
3.5.3. Dòng phóng tia lửa điện (Ie)
Là giá trị trung bình của dòng điện từ khi bắt đầu phóng tia lửa điện đến khi ngắt điện.
Khi bắt đầu phóng tia lửa điện dòng điện tăng lên từ 0 đến giá trị Ie, kèm theo sự đốt cháy.
Ie ảnh hưởng lớn nhất đến lượng hớt vật liệu, độ mòn điện cực và chất lượng bề mặt gia công. Nhìn chung Ie càng lớn thì lượng hớt vật liệu càng lớn, độ nhám bề mặt càng lớn nhưng độ mòn điện cực giảm
3.5.4. Thời gian phóng tia lửa điện (te)
Là khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu phóng tia lửa điện và lúc ngắt điện, nó chính là thời gian có dòng điện Ie trong một lần phóng.
3.5.5. Độ kéo dài xung (ti)
Là khoảng thời gian giữa hai lần đóng ngắt của máy phát trong cùng một chu kỳ phóng tia lửa điện. Công thức tính: ti= td + te
Độ kéo dài xung ti ảnh hưởng đến nhiều yếu tố quan trọng. Đó là: + Tỷ lệ lượng hớt vật liệu
+ Độ mòn điện cực
+ chất lượng và năng suất bề mặt gia công
3.5.6. Khoảng cách xung (t0)
Là thời gian giữa hai lần ngắt- đóng của máy phát xung thuộc 2 chu kỳ phóng điện kế tiếp nhau.
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
3.6. Phương pháp gia công xung định hình
Hinh 4: Gia công bằng xung định hình
3.7. Máy gia công bằng tia lửa điện CNC-EB600L(S.F)
CNC ELECTRICAL DISCHARGE MACHINE
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
3.7.1. Các thông số kĩ thuật của máy
-Dung tích bể chứa: 1100×600×400mm -Kích thước bàn làm việc: 700×400mm -Hành trình dọc trục X: 400mm -Hành trình chạy ngang trục Y: 300mm -Hành trình thẳng đứng Z và hành trình giá đỡ: 300mm -Giá trị tải trọng có thể : 100kg.s
-Tải trọng chịu đựng của bàn làm việc : 1500kg.s -Khối lượng của máy: 2000kg.s
-Khoảng trống nhỏ nhất, lớn nhất tính từ bàn làm việc: 320~620mm 3.7.2. Thông số kĩ thuật của máy phát:
Dòng ra lớn nhất 60A 90A(tuỳ chọn)
Năng lượng điện vào 7KVA 10KVA
Tốc độ gia công lớn nhất 400mm3/min 600mm3/min
Độ hao mòn điện cực 0.12%
Ảnh hưởng đến bề mặt gia công nhiều nhất RA0,2µm
Lập trình nhiều nhất 1000 cụm
3.7.3.Hệ thống của bạn có thể được đảm bảo hoạt động dễ dàng:
Với việc lắp đặt hệ thống điều khiển thông minh tự động điều khiển đạt được năng suất tối ưu.
Chuyên đề công nghệ CNC GVHD: T.s. Nguyễn Hồng Sơn
256 điều kiện cho phép gia công từ người điều khiển cho đến khi hoàn tất quá trình gia công.
Đèn hiển thi nhanh cho phép kiểm tra điều kiện xuất nhập của máy.
Người điều khiển có thể xử lý vector phù hợp với quy trình gia công và cũng có thể điều chỉnh góc bắt đầu gia công với nhiều góc khác nhau.