1. Đặc tính của rung động trong gia công bằng máy công cụ điều khiển số CNC
Rung động của máy phay CNC là một hiện tượng vật lý sinh ra trong quá trình gia công. Dưới tác dụng của lực cắt, cơ hệ (hệ thống công nghệ) gồm máy phay – đồ gá – dao phay – chi tiết bị rung động. Rung động này gây ra một số tác hại chính như: làm giảm chất lượng bề mặt, gây ra sai số kích thước của chi tiết gia công, làm lệch các bộ phận của máy dẫn đến giảm độ bền của máy và làm gãy dụng cụ cắt. Trong ba đặc trưng (tần số, biên độ và pha) của rung động thì đặc trưng biên độ gây ảnh hưởng trực tiếp và lớn nhất. Biên độ của rung động phục thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau: chiều sâu cắt (t), chiều rộng cắt (B), vận tốc cắt (S) và lượng chạy dao (F). Đây là bốn thông số công nghệ đặc trưng cho chế độ gia công trên máy phay CNC. Trước khi đặt ra bài toán điều khiển máy phay CNC trên cơ sở rung động của máy, cần phải xét đến khả năng có thể thay đổi các yếu tố nào trong bốn thông số công nghệ nêu trên. Để cụ thể tác giả đã chọn máy phay CNC 5 trục V30 sử dụng bộ điều khiển 18MC của hãng Fanuc làm đối tượng nghiên cứu và đã tìm ra một số khả năng có thể thay đổi các thông số công nghệ (F,S,B,t) như sau: - Trong quá trình gia công trên máy phay CNC, người vận hành có thể thay đổi trực tiếp vận tốc cắt thông qua hai nút ấn và lượng chạy dao thông qua một công tắc xoay 16 tiếp điểm trên bộ điều khiển CNC.
- Nếu điều khiển máy phay CNC theo phương pháp CNC (computer numerical control) nghĩa là toàn bộ chương trình gia công (đường chạy dao gia công) do phần mềm CAM sinh ra sẽ được truyền vào bộ nhớ của bộ điều khiển CNC vì vậy không thể thay đổi được các thông số công nghệ trong chương trình gia công. Do đó chỉ có thể thay đổi hai thông số là vận tốc cắt và lượng chạy dao bằng các nút ấn và công tắc trên bộ điều khiển CNC.
- Nếu điều khiển máy phay CNC theo phương pháp DNC (direct numercial control) nghĩa là từng lệnh gia công (G- code) sẽ được máy tính gửi tới bộ điều khiển CNC.
Vì vậy chỉ có thể thay đổi được các thông số công nghệ (F, S, B, t) trong câu lệnh G – code tiếp theo. Câu lệnh mà máy đang thực hiện không thể sửa đổi được. Như vậy khi sử dụng phương pháp này có thể xảy ra trường hợp dụng cụ cắt đã bị gãy trước khi các thông số công nghệ (F, S, B, t) được thay đổi trong câu lệnh G – code tiếp theo.
Trên cơ sở phân tích này, tác giả đề xuất hai phương án như sau:
- Phương án 1: Xấp xỉ (chia nhỏ) từng câu lệnh G – code thành nhiều câu lệnh G – code khác. Số lượng bước chia nhỏ được chọn sao cho có thể kiểm soát được trạng thái rung động của máy. Phương án này cho phép thay đổi được cả bốn thông số công nghệ (F, S, B, t) tuy nhiên sẽ gây ra sai số lớn trong quá trình gia công và chỉ có thể được áp dụng khi điều khiển máy theo phương pháp DNC.
- Phương án 2: Can thiệp trực tiếp vào phần cứng của bộ điều khiển CNC để thay đổi hai thông số công nghệ là vận tốc cắt và lượng chạy dao nhờ thay thế hai nút ấn và công tắc xoay 16 tiếp điểm bằng các tín hiệu điều khiển từ bên ngoài. Phương án này có ưu điểm bằng các tín hiệu điều khiển từ bên ngoài. Phương án này có ưu điểm là không gây ra sai số trong quá trình gia công và có thể được áp dụng trong cả hai trường hợp điều khiển máy theo phương pháp CNC và DNC.
- Để tránh sai số, tác giả lựa chọn phương án 2.