Bài giảng Máy công cụ CNC và phương pháp lập trình gia công

Chia sẻ: Thảo Lê91 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:152

Thêm vào BST

Báo xấu

284
lượt xem 75
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Máy công cụ CNC và phương pháp lập trình gia công do TS. Đặng Xuân Phương biên soạn nhằm giúp cho các bạn hiểu được tổng quan về máy điều khiển theo chương trình số CNC, đặc điểm cấu tạo máy công cụ CNC, hệ thống điều khiển máy công cụ CNC,... Mời các bạn tham khảo bài giảng để hiểu rõ hơn về điều này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Máy công cụ CNC và phương pháp lập trình gia công

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ TS. Đặng Xuân Phương & Nha Trang, 7/2011
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ BM CHẾ TẠO MÁY TS. Đặng Xuân Phương & (Tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy) (Lưu hành nội bộ) Nha Trang, 7/2011
CHÖÔNG 1: TOÅNG QUAN VEÀ MAÙY ÑIEÀU KHIEÅN THEO CHÖÔNG TRÌNH SOÁ CNC I. Khaùi nieäm veà ñieàu khieån soá NC vaø CNC. Ñieàu khieån soá (numerical control) NC laø phöông phaùp ñieàu khieån hoaït ñoäng cuûa maùy coâng cuï moät caùch chính xaùc döïa vaøo moät chuoãi caùc maõ leänh bao goàm caùc kyù töï soá, chöõ caùi vaø caùc kyù hieäu maø boä ñieàu khieån maùy (machine control unit – MCU ) coù theå hieåu ñöôïc. Caùc maõ leänh ñieàu khieån naøy ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh caùc xung ñieän ñieàu khieån caùc motor vaø höôùng daãn boä ñieàu khieån thöïc hieän quaù trình gia coâng caùc chi tieát moät caùch töï ñoäng. Caùc kyù töï soá, chöõ caùi vaø caùc kyù hieäu maõ hoaù lieân quan ñeán vò trí, khoaûng caùch, caùc chuyeån ñoäng cuûa baøn maùy vaø duïng cuï caét cuõng nhö caùc chöùc naêng khaùc maø maùy coù theå hieåu ñöôïc. Thôøi kyø ban ñaàu (töø 1953 ñeán ñaàu nhöõng naêm 70) laø theá heä cuûa caùc maùy ñieàu khieån soá NC, chöông trình naïp vaøo maùy thoâng qua caùc baêng giaáy giaáy ñuïc loã vaø thoâng tin ñöôïc xöû lyù baèng coâng ngheä ñieän töû thôøi kyø ñaàu (rôle, boùng ñeøn ñieän töû roài ñeán caùc transitor). Caùc linh kieän ñieän töû rieâng leû coù nhöõng nhieäm vuï nhaát ñònh, lieân heä giöõa chuùng ñöôïc thoâng qua caùc moái giaây noái haøn cöùng treân caùc maïch logic ñieàu khieån. Sau khi kyõ thuaät vi xöû lyù phaùt trieån maïnh meõ ngöôøi ta ñaõ gheùp noái caùc vi xöû lyù vaø caùc heä ñieàu khieån NC vaø maùy coâng cuï ñieàu khieån soá luùc naøy trôû thaønh maùy CNC (computer numerical control). Thoâng tin naïp vaøo maùy töø caùc baêng ñuïc loã ñaõ chuyeån sang taát caû caùc daïng nhö caùc daïng maø chuùng ta coù theå nhaäp vaøo maùy tính caù nhaân hieän nay ( ñóa töø, thẻ nhớ, baøn phím… ). Ngöôïc laïi, cuõng coù theå xuaát thoâng tin ra maøn hình maøu hoaëc traéng ñen coù treân maùy cuõng nhö xuaát ra caùc thieát bò gioáng caùc thieát bò nhaäp. Ña soá caùc chöùc naêng ñieàu khieån ñöôïc giaûi quyeát thoâng qua caùc phaàn meàm heä thoáng ñöôïc laäp trình tröôùc. II. Phaân loaïi maùy coâng cuï CNC. Coù nhieàu tieâu chí ñeå phaân loaïi maùy CNC coâng nghieäp: - Phaân loaïi theo phöông phaùp truyeàn ñoäng ñieän, thuyû löïc, khí neùn. - Phaân loaïi theo phöông phaùp ñieàu khieån: ñieàu khieån ñieåm, ñieàu khieån ñoaïn, ñieàu khieån ñöôøng. - Phaân loaïi theo phöông phaùp thay dao: baèng tay hay töï ñoäng theo kieåu ñaàu rôvoânve, troáng mang dao hoaëc baêng taûi dao. - Phaân loaïi theo kích côõ phoâi coù theå gia coâng ñöôïc. - Phaân loaïi theo kích thöôùc vaø troïng löôïng maùy. - Phaân loaïi theo soá truïc coù theå ñieàu khieån ñoàng thôøi. - Phaân loaïi theo heä ñieàu haønh: Fanuc, Siemens, Heidenhain, Fagor, EMCO… - Phaân loaïi theo chöùc naêng: cuï theå goàm: a. Maùy khoan CNC: + Maùy khoan 2 truïc: 2 truïc X vaø Y ñöôïc ñieàu khieån baèng laäp trình, noù coù theå ñònh vò chính xaùc vò trí cuûa caùc loã caàn khoan treân maët phaúng. Chieàu saâu cuûa loã ñöôïc ñieàu khieån baèng cam hoaëc baèng tay. + Maùy khoan 3 truïc: chieàu saâu Z cuõng ñöôïc laäp trình. + Maùy khoan 4 truïc: ñaàu truïc chính coù theå xoay ñöôïc ñeå khoan caùc loã nghieâng. 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 1
b. Maùy tieän CNC Chöùc naêng gia coâng gioáng nhö maùy tieän truyeàn thoáng nhöng ñöôïc ñieàu khieån baèng maùy tính vaø thöôøng coù hai truïc trôû leân. Toái thieåu phaûi coù hai truïc ñöôïc ñieàu khieån ñoàng thôøi giống như máy tiện truyền thống: ñoù laø chuyeån ñoäng cuûa baøn xe dao doïc theo truïc Z vaø ngang theo truïc X ñeå gia coâng caùc bieân daïng troøn xoay baát kyø cuõng nhö khoan, khoeùt caùc loã coù taâm truøng vôùi taâm cuûa truïc chính (hình 1.1). Hình 1.1: Maùy tieän CNC DECKEL MAHO c. Maùy phay CNC. Coù nhieàu maùy phay ñieàu khieån soá CNC khaùc nhau. Neáu döïa vaøo vò trí cuûa caùc truïc chính mang ñaàu dao ta coù maùy phay ñöùng hoaëc maùy phay ngang gioáng nhö maùy phay truyeàn thoáng. Soá truïc coù theå ñieàu khieån ñoàng thôøi thöôøng laø 3 truïc trôû leân (ñieàu khieån chuyeån ñoäng cuûa phoâi hay duïng cuï caét tònh tieán theo 3 phöông X, Y, Z trong khoâng gian). Chöùc naêng gia coâng cuûa noù bao goàm phay mặt phaúng, phay ñöôøng Hình 1.2: Maùy phay CNC hieäu DECKEL MAHO bieân, phay mặt cong, khoan, khoeùt, doa loã và tarô ren (hình 1.2). 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 2
d. Trung taâm gia coâng Trung taâm gia coâng (ra ñôøi töø nhöõng naêm 60) cuõng laø moät maùy coâng cuï CNC nhöng khaû naêng gia coâng cuûa noù roäng hôn caùc maùy tieän hay phay CNC ñôn leû. Trung taâm gia coâng coù theå ñöôïc thöïc hieän nhieàu nguyeân coâng gia coâng hoaøn thaønh chi tieát chæ caàn moät laàn gaù. Ñaùp öùng yeâu caàu treân, trung taâm gia coâng thöôøng coù khaû naêng töï ñoäng thay ñoåi duïng cuï caét vaø ñieàu khieån ñöôïc nhieàu chuyeån ñoäng ñoàng thôøi (toái thieåu laø 3 truïc). Ngöôøi ta coøn chia ra trung taâm gia coâng gia coâng tieän vaø trung taâm gia coâng phay vaø nhieàu nhaùnh nhoû hôn theo sô ñoà sau: Trung taâm gia coâng Trung taâm gia coâng tieän Trung taâm gia coâng phay Trung taâm Trung taâm Trung taâm Trung taâm Trung taâm GC tieän GC coù khaû gia coâng gia coâng GC phay thoâng duïng naêng phay ñöùng ngang vaïn naêng Hình 1.3: Phaân loaïi trung taâm gia coâng Döôùi ñaây seõ trình baøy roõ theâm veà töøng loaïi trung taâm gia coâng phoå bieán ôû treân: * Trung taâm gia coâng tieän thoâng duïng: Khi trang bò trung taâm gia coâng tieän ta caàn chuù yù ñeán ñaëc ñieåm saûn xuaát vaø tính chaát cuûa chi tieát gia coâng maø choïn loaïi maùy thích hôïp. Coù nhieàu trung taâm gia coâng tieän ñöôïc trang bò nhieàu loaïi maâm caëp coù kích côõ khaùc nhau ñeå kẹp ñöôïc nhieàu daïng chi tieát khaùc nhau. Coù nhieàu trung taâm gia coâng tieän laïi chæ coù 1 maâm caëp thích hôïp cho vieäc gia coâng caùc chi tieát truï nhoû maø phoâi laø dạng phoâi thanh coù theå loàng qua loã cuûa truïc chính. Coù loaïi trung taâm gia coâng tieän coù uï ñoäng choáng taâm coøn coù loaïi thì khoâng (chæ gia coâng chi tieát ngaén). Coù loaïi coù 1 baøn xe dao, coù loaïi coù 2 baøn xe dao. Loaïi coù 2 baøn xe dao thì soá truïc ñieàu khieån ñoàng thôøi laø 4 truïc (moãi baøn xe dao 2 truïc) Hình 1.4: Trung taâm gia coâng tieän EMCO HYPERTURN 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 3
Neáu xe dao döôùi thöïc hieän vieäc gia coâng ñöôøng kính ngoaøi thì xe dao treân cuøng thôøi ñieåm coù theå gia coâng ñöôøng kính trong hoặc các chức năng gia công khác neân naêng suaát gia coâng raát cao. Moät soá trung taâm gia coâng tieän coù 2 maâm caëp coù khaû naêng gia coâng ñöôïc 2 ñaàu cuûa chi tieát maø ngöôøi vaän haønh khoâng phaûi ngöøng maùy ñeå ñoåi ñaàu chi tieát. * Trung taâm gia coâng tieän coù khaû naêng phay (tieän – phay keát hôïp): Xuaát phaùt töø söï phaùt trieån cuûa maùy coâng cuï CNC cuõng nhö yeâu caàu veà taêng naêng suaát gia coâng, trung taâm gia coâng tieän phay ra ñôøi ñeå gia coâng caùc chi tieát maø tröôùc ñaây ñeå hoaøn thaønh noù phaûi chuyeån töø maùy tieän sang maùy phay toán nhieàu thôøi gian vaän chuyeån, thaùo laép vaø gaù ñaët phoâi. Ñeå thöïc hieän ñöôïc coâng vieäc phay, khoan, taroâ, trung taâm gia coâng tieän – phay ñöôïc trang bò theâm treân xe dao caùc uï dao coù theå quay ñöôïc ñeå laép dao phay hay mũi khoan maø ngöôøi ta goïi laø driven tools hay live tools (hình 1.5). Ñoái vôùi trung taâm gia coâng tieän Hình 1.5: Ñaàu rôvoânve trung taâm gia – phay soá truïc ñoàng thôøi toái thieåu phaûi laø 3 truïc: coâng tieän coù mang dao töï quay (driven truïc X vaø truïc Z laø höôùng tònh tieán ngang và dọc tools)(haõng EMCO) cuûa xe dao, truïc C laø truïc quay cuûa truïc chính bôûi vì luùc naøy truïc chính baét buộc phaûi coù khaû naêng ñònh vò chi tieát taïi caùc goùc quay baát kyø. Ví duï ñeå khoan 4 loã höôùng kính caùch ñeàu nhau moät goùc 900 treân truïc thì truïc C (maâm caëp) phaûi coù khaû naêng töï ñoäng xoay ñi 900 vaø coá ñònh laïi vò trí ñoù khi ñaõ gia coâng 1 loã khoan vaø chuyeån sang gia coâng loã khoan kế tiếp. Hình 1.6: Ñaàu mang dao cuûa trung taâm gia coâng tieän phay 4 truïc (coù truïc Y thaúng ñöùng) vaø caùc daïng chi tieát maø maùy gia coâng ñöôïc Moät soá trung taâm gia coâng tieän coù theâm truïc Y (xe dao coù theå tònh tieán leân xuoáng). Luùc naøy maùy coù theå thöïc hieän ñöôïc caùc coâng vieäc maø moät maùy phay 4 truïc coù theå laøm ñöôïc ví duï nhö khoan caùc loã vuoâng goùc vôùi ñöôøng taâm truïc nhöng khoâng xuyeân taâm, phay caùc raõnh xoaén oác vaø caùc beà maët phöùc taïp beân ngoaøi truïc (hình 1.6). 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 4
* Trung taâm gia coâng phay ñöùng : Trung taâm gia coâng phay, ñoâi khi ngöôøi ta chæ goïi laø trung taâm gia coâng (khoâng coù töø phay). Trung taâm gia coâng ñöùng coù truïc chính mang dao coù höôùng thaúng ñöùng aùp duïng ñeå gia coâng caùc chi tieát maø phoâi thöôøng coù daïng khoái phaúng vaø vieäc gaù ñaët treân baøn maùy cuõng ñôn giaûn (chæ caàn duøng eâtoâ hay caùc thỏi kê và thanh keïp). Löïc caét chuû yeáu taùc duïng theo phöông thaúng ñöùng. Trung taâm gia coâng ñöùng thöôøng coù töø 3 ñeán 4 truïc. Neáu coù theâm truïc thöù tö (cuøng ñieàu khieån soá - laäp trình ñöôïc) gọi là trục C (thöôøng laø truïc quay xung quanh ñoái vôùi truïc X), töùc laø ngöôøi ta gaén thêm uï quay gioáng nhö ñaàu phaân ñoä laép treân maùy phay . *Trung taâm gia coâng ngang : Trung taâm gia coâng ngang coù truïc chính naèm theo phöông ngang, aùp duïng ñeå gia coâng caùc chi tieát maø caùc maët gia coâng chuû yeáu naèm ôû maêt beân. Trung taâm gia coâng ngang thöôøng coù hai baøn maùy, trong khi chi tieát ôû baøn maùy naøy ñang gia coâng thì ta thaùo laáy saûn phaåm vaø laép phoâi môùi ôû baøn maùy kia. * Trung taâm gia coâng vaïn naêng : Trung taâm gia coâng vaïn naêng keát hôïp ñöôïc ñaëc tính cuûa trung taâm gia coâng ñöùng vaø trung taâm gia coâng ngang. Truïc chính cuûa noù coù theå laäp trình nhö laø trung taâm gia coâng ngang hoaëc laø trung taâm gia coâng ñöùng khi ta thaùo hoaëc laép theâm ñaàu truïc chính ñöùng . Vôùi caùc trung taâm gia coâng vaïn naêng 5 truïc thì hai chuyeån ñoäng quay coù theå do ñaàu truïc chính thöïc hieän hoaëc baøn maùy coù khaû naêng xoay quanh truïc X naèm doïc vaø quanh truïc Y naèm ngang (hình 1.7) (a) (b) Hình 1.7: Trung taâm gia coâng 5 truïc (3 tònh tieán + 2 quay) (a) UÏ truïc chính xoay vaø (b) baøn maùy xoay e. Maùy gia coâng tia löûa ñieän EDM: 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 5
Duïng cuï caét ñoùng vai troø laø moät ñieän cöïc aâm, chi tieát cuõng ñoùng vai troø cuûa moät ñieän cöïc. Khi tia löûa ñieän phoùng ra giöõa hai ñieän cöïc seõ ñoát noùng vaø laøm chaûy vaät lieäu gia coâng ôû vuøng tieáp xuùc vôùi ñieän cöïc duïng cuï. Muoán duy trì quaù trình gia coâng thì baét buoäc khe hôû giöõa caùc ñieän cöïc phaûi ñöôïc duy trì ôû moät möùc naøo ño ñeå duy trì söï phoùng ñieän, ñieàu naøy chæ coù theå thöïc hieän thoâng qua caùc caûm bieán veà hieäu ñieän theá vaø doøng ñieän ñöa qua boä ñieàu khieån soá ñeå dòch chuyeån duïng cuï caét hay dòch chuyeån baøn maùy mang chi tieát. Maùy gia coâng tia löûa ñieän ñöôïc chia laøm hai loaïi : + Maùy gia coâng tia löûa ñieän coù ñieän cöïc ñònh hình: hình daùng cuûa beà ma gia coâng laø aâm baûn cuûa hình daùng duïng cuï (in daäp hình daùng cuûa duïng cuï ñieän cöïc). + Maùy caét daây: ñieän cöïc duïng cuï laø moät sôïi daây ñoàng hoaëc hôïp kim wonfram daøi chaïy lieân tuïc qua phoâi ñeå caét caùc bieân daïng 2D trong maët phaúng. Maùy gia coâng tia löûa ñieän thích hôïp cho Hình 1.8: Maùy caét daây vieäc gia coâng caùc loaïi vaät lieäu coù ñoä cöùng cao (nhöng phaûi daãn ñieän ñöôïc), gia coâng tinh caùc beà maët 3D phöùc taïp sau khi ñaõ gia coâng thoâ baèng gia coâng cô, gia coâng caùc khe heïp vaø saâu, gia coâng caùc goùc heïp, taïo veát nhaùm cho beà maët khuoân ñuùc caùc saûn phaåm nhöïa, caét profile cho caùc khuoân daäp hoaëc khuoân ñuøn eùp. Hình 1.9: Maùy gia coâng tia löûa ñieän ñieän Hình 1.10: Maùy caét daây 4 truïc X,Y; U,V cöïc ñònh hình TOP EDM (Ñaøi loan) Maxicut 734 (AÁn ñoä) 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 6
III. Öu nhöôïc ñieåm cuûa maùy CNC 1:Öu ñieåm : Ñaëc tính vaø öu ñieåm chung cuûa maùy CNC coù theå chia laøm 4 noäi dung chính sau: - Chính xaùc: caùc maùy CNC hieän ñaïi coù theå ñaït ñoä chính xaùc trong phaïm vi dung sai 0,0025-0,005 mm. - Tin caäy: do boä ñieàu khieån (vi xöû lyù) cuõng nhö caùc caûi tieán ôû ñoä cöùng vöõng, soáng tröôït vít me bi, baøn maùy cuõng nhö duïng cuï caét goït ñaõ laøm cho maùy coù ñoä tin caäy hoaït ñoäng raát cao. - Coù khaû naêng laäp laïi cao: caùc chi tieát cheá taïo trong haøng loaït raát gioáng nhau nhôø khaû naêng laäp laïi cuûa maùy tính coäng vôùi ñoä tin caäy cuûa maùy. - Naêng suaát cao: nhaø cheá taïo ñaõ giaûm ñeán möùc toái ña haønh trình chaïy khoâng cuûa maùy, taêng toác ñoä chaïy dao nhanh, caét goït töï ñoäng lieân tuïc vôùi toác ñoä caét cao, giaûm soá laàn gaù ñaët vaø giaûm soá coâng nhaân vaâïn haønh maùy ñaõ laøm cho naêng suaát cuûa maùy CNC khaù cao. Ñaây laø moät trong nhöõng yeáu toá goùp phaàn hoaøn voán ñaàu tö nhanh khi trang bò caùc maùy coâng cuï CNC ñaét tieàn. Cuï theå hôn öu ñieåm cuûa maùy coâng cuï CNC coù theå toùm taét ôû 13 ñieåm chính sau: 1 - Ñoä chính xaùc cao, saûn phaåm chaát löôïng ñoàng nhaát 2 -Thöïc hieän ñöôïc caùc thuû tuïc (nguyeân coâng) gia coâng caùc chi tieát coù hình daùng phöùc taïp maø caùc maùy truyeàn thoáng khoâng theå gia coâng ñöôïc. 3 - Naêng suaát gia coâng taêng 4 - Giaûm ñöôïc thôøi gian chuaån bò saûn xuaát, thôøi gian phuï 5 - Haïn cheá ñöôïc pheá phaåm 6 - Haïn cheá ñöôïc loãi cuûa con ngöôøi: do khoâng caàn phaûi caét thöû, ño thöû, ñònh vò trí dao… 7 - An toaøn cho ngöôøi vaän haønh: nguyeân taéc an toaøn cuûa maùy CNC traùnh cho ngöôøi vaän haønh ñuïng vaøo caùc boä phaän chuyeån ñoäng cuõng nhö duïng cuï caét. 8 - Hieäu quaû vaø tieän lôïi khi vaän haønh maùy: khi maùy baét ñaàu laøm vieäc noù khoâng caàn nhieàu ñeán söï giaùm saùt cuûa con ngöôøi khi vaän haønh so vôùi maùy truyeàn thoáng. 9 - Haï ñöôïc giaù thaønh duïng cuï caét : maùy CNC söû duïng caùc duïng cuï caét vaø caùc thieát bò caëp dao tieâu chuaån vaø ñôn giaûn, chuùng khoâng caàn duøng caùc dao ñònh hình phöùc taïp. 10 - Maùy laøm vieäc an toaøn, ít loãi do ít coù söï can thieäp cuûa ngöôøi vaän haønh khi noù hoaït ñoäng 11 - Ít caàn phaûi kieåm tra saûn phaåm trong loaït 12 - Hieäu sduaát söû duïng maùy cao: thôøi gian gaù laép ít, khoâng caàn phaûi ñieàu chænh maùy, caét goït lieân tuïc ñaõ laøm cho hieäu suaát söû duïng cuûa maùy coù theå leân ñeán 50% 13 - Khoâng chieám nhieàu khoâng gian trong xöôûng: do giaûm ñöôïc choã löu tröõ phuï tuøng vaø ñoà gaù. 14 - Chöông trình gia coâng coù theå löu tröõ, chænh söûa vaø goïi ra baát cöù luùc naøo nhôø söû duïng maùy tính, khoâng caàn duøng nhieàu giaáy tôø. 2 Nhöôïc ñieåm cuûa maùy CNC - Giaù thaønh ñaét, chi phí ñaàu tö ban ñaàu cao - Coâng nhaân vaän haønh phaûi ñöôïc ñaøo taïo: maëc duø noùi raèng ñoä chính xaùc cuûa chi tieát gia coâng khoâng phuï thuoäc vaøo tay ngheà cuûa ngöôøi vaän haønh vì ngöôøi vaän haønh khoâng can thieäp tröïc tieáp baèng tay vaøi quaù trình gia coâng. Tuy nghieân, ñeå laäp trình 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 7
vaø vaän haønh maùy, ngöôøi vaän haønh phaûi ñöôïc ñaøo taïo kyõ löôõng veà CNC vaø kyõ thuaät gia coâng treân maùy CNC. - Phaûi toán chi phí cho vieäc laäp trình vaø caùc coâng vieäc thöïc hieän treân maùy tính - Chi phí baûo döôõng cao. IV: Nhöõng tính naêng trong heä ñieàu khieån cuûa maùy CNC hieän ñaïi ngaøy nay 1) Coù maøn hình (maøu hoaëc traéng ñen) 2) Coù theå laäp trình theo kích thöôùc heä met hoaëc inch 3) Trao ñoåi döõ lieäu theo tieâu chuaån EIA hoaëc ACII 4) Coù theå nhaäp döõ lieäu baèng tay (manual data input) 5) Soaïn thaûo ñöôïc chöông trình gia coâng 6) Noäi suy 7) Ñònh vò duïng cuï caét theo heä thoáng ñieåm hoaëc ñöôøng lieân tuïc 8) Hieäu chænh (buø tröø) baùn kính löôõi caét cuûa dao, hieäu chænh chieàu daøi dao 9) Löu tröõ nhieàu chöông trình gia coâng cuøng luùc 10) Coù nhieàu chöông trình gia coâng (hay chu trình gia coâng ñöôïc nhaø saûn xuaát laäp trình saün) 11) Coù chöùa nhieàu macro vaø chöông trình con 12) Ñaûo chieàu caùc truïc 13) Chaån ñoaùn vaø baûo loãi hö hoûng, giuùp ñôõ vaän haønh (help and diagnostics) 14) Quaûn trò döõ lieäu Nhieàu khaùi nieäm môùi ôû ñaây seõ ñöôïc laøm roõ ôû nhöõng chöông sau. Caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn cuûa caùc kieåu maùy CNC Khi trang bò caùc maùy CNC nhö maùy phay, maùy tieän, maùy EDM, ta caàn chuù yù caùc thoâng soá cô baûn nhö minh hoaï döôùi ñaây: a) Mùaùy phay CNC 3 truïc Ví duï maùy phay Thoâng soá Ñôn vò Brigeport VMC 2216 (Myõ) Khoaûng dòch chuyeån truïc X mm 560 Khoaûng dòch chuyeån truïc Y mm 406 Khoaûng dòch chuyeån truïc Z mm 508 Toác ñoä dòch chuyeån nhanh cuûa truïc X&Y m/ph 18 Toác ñoä dòch chuyeån nhanh cuûa truïc Z m/ph 18 Löïc doïc truïc X&Y kgf 771 Löïc doïc truïc X&Y cöïc ñaïi cho pheùp kgf 2313 Löïc doïc truïc Z kgf 771 Löïc doïc truïc Z cöïc ñaïi cho pheùp kgf 2313 Toác ñoä truïc chính voøng/ph 6 ÷8000 Coâng suaát truïc chính HP 12 Baøn maùy (dieän tích laøm vieäc) mm 838x356 Troïng löôïng phoâi lôùn nhaát baøn maùy chòu ñöôïc kg 341 Soá raõnh chöõ T cuûa baøn maùy 3 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 8
Kích thöôùc bao cuûa maùy WxDxH (m) 2,5x2,6x2,46 Daãn ñoäng caùc truïc Ñoäng cô servo AC Heä ñieàu khieån Fanuc 21i Ñoä chính xaùc tính toaùn mm 0.001 Maøn hình Tinh theå loûng LCD ñôn saéc Thay dao töï ñoäng, soá löôïng dao mang toái ña caùi 22 b) Maùy phay CNC 5 truïc VC630/5AX Mô tả các thông số DOOSAN Hàn Quốc X-axis 650mm Y-axis 765mm Khoảng dịch chuyển Hành trình (Travel) (Stroke) Z-axis 520mm A-axis 150 deg C-axis 360 deg X-axis 40 m/min Y-axis 40 m/min Tốc độ chạy dao Tốc độ chuyển động nhanh (Feed) (Rapid traverse) Z-axis 36 m/min A-axis 20 deg/min C-axis 30 deg/min Bàn máy Kích thước bàn máy (Table Size) ø 630 (Table) Khối lượng phôi cho phép (Allowable Load) 500Kg Trục chính (Spindle) Tốc độ trục chính tối đa (Max. Spindle Speed) 12,000 r/min Loại chuôi kẹp dao (Tool Shank) MAS403 BT40 Thay dao tự động Số lượng dao (Tool storage ATC (Automatic tool CAM 40 capacity) change) Thời gian thay dao- (Tool Transfer 1 Sec Time) c) Maùy tieän CNC Thoâng soá Ñôn vò Ví duï maùy tieän EMCO 345II (AÙo) Caùc kích thöôùc laøm vieäc Ñöôøng kính chi tieát lôùn nhaát tieän ñöôïc mm 220 Chieàu daøi phoâi lôùn nhaát mm 510 Khoaûng caùch hai muõi taâm lôùn nhaát mm 600 Ñöôøng kính phoâi thanh lôùn nhaát tieän ñöôïc mm 45 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 9
Khoaûng dòch chuyeån caùc truïc Truïc X mm 160 Truïc Z mm 510 Truïc chính Khoaûng toác ñoä Voøng/ph 0÷6300 Momen quay Nm 78 Ñöôøng kính loã truïc chính mm 45.5 Truïc quay C Goùc quay beù nhaát (ñoä phaân giaûi goùc quay) ñoä 0.001 Toác ñoä lôùn nhaát Voøng/ph 100 Ñoä chính xaùc ñònh vò truïc chính ñoä 0.01 Coâng suaát ñoäng cô truïc chính kW 13 Ñaàu rôvoânve (tool turret) Soá löôïng dao 12 Kích thöôùc caùn dao tieän lôùn nhaát mm 20x20 Ñöôøng kính caùn dao doa lôùn nhaát mm 32 Toác ñoä chuyeån vò trí dao s 0.14 Dao töï quay Soá löôïng dao töï quay (driven tools) duøng ñeå gia 6 coâng nhö phay Coâng suaát kW 6.7 Momen Nm 16 Khoaûng toác ñoä quay Voøng/ph 0÷6000 Daãn ñoäng aên dao Toác ñoä dòch chuyeån nhanh m/ph Löïc aên dao treân truïc X N 4000 Löïc aên dao treân truïc Z N 6000 Thôøi gian gia toác s 0.2 Ñoä chính xaùc dòch chuyeån mm 0.005 UÏ ñoäng tieâu chuaån Ñöôøng kính thaân muõi taâm mm 60 Haønh trình dòch chuyeån mm 120 Löïc ñaåy lôùn nhaát N 5000 UÏ ñoäng töï ñoäng Haønh trình dòch chuyeån mm 510 Löïc ñaåy lôùn nhaát N 5000 Toác ñoä dòch chuyeån m/ph 20 Heä thoáng laøm maùt Dung tích thuøng chöùa lít 250 Coâng suaát maùy bôm kW 2.2 Nguoàn cung caáp Nguoàn ñieän kVA 17 Nguoàn khí neùn bar 6 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 10
Kích thöôùc vaø troïng löôïng Chieàu cao taâm truïc chính so vôùi saøn mm 1160 Chieàu cao maùy mm 1940 Chieàu ngang x saâu mm 2250x1980 Khoái löôïng kg 2600 Heä ñieàu khieån SIEMENS 840D d) Maùy caét daây EMD Döôùi ñaây laø ñaëc tính vaø caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn cuûa maùy caét daây MAXICUT e (AÁn Ñoä) • Naêng suaát caét (Cutting speed) tính baèng dieän tích/phuùt : 120 mm2/min • Ñoä nhaùm beà maët beù nhaát: 0.8µ Ra • Goùc nghieâng caét toái ña (Taper angle) : ±15° treân 100mm • Ñieàu khieån töø xa caàm tay • Boä laøm maùt chaát ñieän moâi coù ñieàu chænh nhieät ñoä • ePulse technology Phaàn maùy coâng cuï (Machine tool) Kích thöôùc baøn maùy lôùn nhaát 650 X 440 mm Chieàu cao phoâi lôùn nhaát 200 mm Troïng löôïng phoâi lôùn nhaát 300 kg Khoaûng dòch chuyeån X,Y cuûa baøn maùy 300, 400 mm Khoaûng dòch chuyeån U,V (song song X,Y) 80, 80 mm Khoái löôïng lôùn nhaát cuûa cuoän daây caét 6 kg Ñoä chính xaùc kích thöôùc (ñoä phaân giaûi) 0.001 mm Ñöôøng kính daây ñieän cöïc 0.25 mm (Std.) 0.15. 0.2, 0.3 mm (töï choïn) Maùy phaùt xung (Pulse Generator) ELPULS - 20 e Ñieàu khieån caùc truïc X, Y, u, v ñoàng thôøi Noäi suy (Interpolation) Ñöôøng thaúng vaø troøn (Linear & Circular) Böôùc nhaûy giaù trò nhaäp nhoû nhaát 0.001 mm Giaù trò leänh nhaäp beù nhaát (X,Y) 0.001 mm Kích thöôùc laäp trình lôùn nhaát (X,Y) ± 999.999 •RS-232C isolated serial interface Data Input / Output •1.44 MB Floppy disk •Special function sealed keyboard Nguoàn cung caáp 3-phase, AC 415 V** 50 Hz Coâng suaát 7 kVA Boä phaän chaát ñieän moâi DL 25P Chaát loûng ñieän moâi Nöôùc ñaõ laøm giaûm ioân (De-ionised water) 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 11
Dung tích boàn chöùa 250 lit. Giaáy loïc 10 µ Single cartridge Heä thoáng laøm maùt chaát ñieän moâi 1700kCal. e) Maùy ñieän cöïc ñònh hình EDM Thoâng soá Ñôn vò Ví duï (maùy TOP EDM CNC 340) Kích thöôùc thuøng laøm vieäc mm 1200x700x450 Kích thöôùc baøn maùy mm 650x350 Khoaûng dòch chuyeån cuûa truïc X mm 400 Khoaûng dòch chuyeån cuûa truïc Y mm 300 Khoaûng dòch chuyeån cuûa truïc Z mm 400 Kích thöôùc töø ñaàu keïp ñieän cöïc ñeán baùn maùy mm 150-600 Khoái löôïng lôùn nhaát cuûa ñieän cöïc kg 180 Khoái löôïng phoâi lôùn nhaát kg 900 Khoái löôïng maùy kg 1750 Kích thöôùc maùy mm 1350x1580x2750 Dung tích thuøng chöùa dung dòch ñieän moâi L 305 Khoái löôïng thuøng chöùa ñieän moâi kg 80 Kích thöôùc thuøng chöùa chaát ñieän moâi (LxWxH) mm 860x1010x600 Cöôøng ñoä doøng ñieän lôùn nhaát A 100 3 Naêng suaát gia coâng cöïc ñaïi mm /ph 930 Tyû leä moøn ñieän cöïc % 0,1 Ñoä boùng beà maët gia coâng cöïc ñaïi (nhaùm toái thieåu) Ra (µm) 1 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 12
CHÖÔNG 2 ÑAËC ÑIEÅM CAÁU TAÏO MAÙY COÂNG CUÏ CNC 1. Ñaë c ñieå m keá t caá u chung Maùy coân g cuï ñieàu khieån soá CNC veà maët keát caáu cô baûn thì noù cuõn g goàm ñaày ñuû caùc boä phaän chính maø moät maùy coân g cuï truyeàn thoán g cần phải cóù. Tuy nhieân maùy CNC coù ñoä chính xaùc gia coân g cao hôn nhieàu so vôùi maùy truyeàn thoán g neân noù coù moät soá ñaëc ñieåm caáu taïo rieân g coù thöôøn g gaëp seõ ñöôïc trình baøy döôùi ñaây . Ñieàu hieån nhieân laø maùy CNC phaûi coù boä ñieàu khieån baèn g maùy tính, coù baøn phím nhaäp döõ lieäu vaø ñieàu khieån maùy , coù maøn hình hieån thò caùc thoân g tin vaø döõ lieäu vaøo ra cuõn g nhö caùc hình veõ ñoà họa. Các nội dung này seõ ñöôïc giôùi thieäu trong chöông 3 vaø phaàn vaän haøn h gia coân g treân maùy . Caáu taïo chung cuûa maùy phay CNC ñöôïc bieåu dieãn qua caùc sô ñoà sau: Caùc boä phaän cuûa maùy phay CNC Khung keát caáu cô khí Caùc boä phaän CNC Beä maùy Baên g tröôït Baøn maùy Truï maùy Truïc chính Boä ñieàu khieån Ñoän g cô Boä thay dao maùy servo töï ñoän g Hình 2.1: Caùc boä phaän chính cuûa maùy phay CNC Hình 2.2: Hình daùng chung beân ngoaøi cuûa moät soáâ maùy phay CNC: MAKINO – Nhaät Baûn (traùi) vaø EMCO – AÙo (phaûi) 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 13
Ñoän g cô truïc chính Hoäp soá 2 toác ñoä Boä taïo löïc ñaåy thanh ñaåy thay dao Nuùt baám thay dao Tuû ñieän OÅ chöùa dao vaø boä phaän töï ñoän g thay ñoåi duïn g cuï caét Bôm daàu boâi trôn töï ñoän g Truïc chính Heä thoán g khí neùn Ñoän g cô servo truïc X Raõn h daãn dung dòch trôn nguoäi Hình 2.3 : Caáu taïo cuûa maùy phay CNC 3 truïc (hieäu BridgePort) khi boû voû che Caùc boä phaän cuûa maùy tieän CNC Khung keát caáu cô Caùc boä phaän CNC khí Beä maùy Truïc chính Baøn xe Soán g tröôït ngang Uï ñoän g Boä ñieàu khieån Ñoän g cô vaø baên g vaø uï truïc dao vaø voû hoäp xe maùy servo Hình 2.4: Caùc boä phaän chính cuûa maùy tieän CNC 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 14
Hình 2.5: Caáu taïo chung beân ngoaøi cuûa maùy tieän CNC DOOSAN Puma MX 2600 (haõng Doosan – Haøn quoác) Ñaàu rôvoân ve coù theå laép nhieàu dao höôùn g kính vaø höôùn g truïc, coù moät vaøi dao töï quay Uï ñoän g ñöôïc daãn ñoän g baèn g thuyû löïc vaø ñöôïc ñieàu khieån soá Ñoän g cô servo daãn ñoän g truïc chính Khung maùy Soán g tröôït kieåu nghieân g Hình 2.6 : Caáu taïo cuûa maùy tieän CNC 3 truïc (haõng EMCO) khi boû voû che Sau ñaây xeùt ñaëc ñieåm cuûa moät soá heä thoán g vaø cô caáu chính. 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 15
2. Keát caáu heä thoáng cô khí cuûa maùy 2.1. Khung maùy Khung maùy laøm chi tieát cô sôû ñeå laép taá t caû caùc thieát bò vaø bo ä Truïc phaän khaùc nhö baøn maùy , Z truïc chính, xe dao (ñoái vôùi maùy tieän ) v.v… leân Truï ñöùn g noù taïo thaøn h maùy hoaøn (column) chænh. Khung maùy phaûi chòu taát caû caùc taûi troïn g tónh cuõn g nhö ñoän g do taùc ñoän g cuûa löïc caét, do rung ñoän g trong quaù Baøn maùy trình caét vaø do khoái (saddle) Truïc X löôïn g cuûa caùc chi tieát va ø boä phaän laép leân noù cuõn g nhö troïn g löôïn g baûn Truïc Y thaân cuûa noù. Do vaäy ñoái vôùi khung maùy caàn phaûi thoaû maõn hai yeâu caàu chính sau nhaèm ñaûm baûo ñoä chính xaùc gia coân g Thaân ñeá cuûa maùy : (bed) - Phaûi ñaûm baûo Hình 2.7: Caáu taïo khung maùy phay CNC ñuû ñoä cöõn g vöõn g. - Phaûi coù khaê naên g choán g vaø haáp thu rung ñoän g Vôùi caùc lyù do treân , khung maùy CNC thöôøn g ñöôïc cheá taïo baèn g gang ñuùc, coù hình khoái roãn g, nhieàu gaân chòu löïc vaø coù keát caáu vöõn g chaéc. Ñoái vôùi moät soá maùy tieän coân g suaát côõ vöøa vaø nhoû coù theå cheá taïo ñeá maùy maùy baèn g theùp taám haøn laïi vôùi nhau 2.2. Soáng tröôït Soán g tröôït coù chöùc naên g daãn höôùn g chuyeån ñoän g cuûa baøn maùy , xe dao, uï truïc chính, uï ñoän g v.v…. Hình daïn g vaø kích thöôùc cuûa soán g tröôït phuï thuoäc vaøo ñoä chính xaùc dòch chuyeån , khaû naên g chòu taûi vaø ñoä chính xaùc ñoän g hoïc cuûa soán g tröôït. Veà maët ma saùt coù theå chia soán g tröôït ra hai loaïi: soán g tröôït ma saùt tröôït vaø soán g tröôït ma saùt laên (soán g tröôït con laên ). Soán g tröôït ma saùt tröôït ñöôïc söû duïn g nhieàu vì giaù thaøn h cheá taïo thaáp vaø khaû naên g chòu taûi lôùn maëc duø noù coù heä soá ma saùt lôn hôn soán g Hình 2.8: Soáng tröôït maùy tieän CNC (haõng EMCO) tröôït ma saùt laên . Soán g tröôït ma saùt 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 16
tröôïc coù theå ñuùc lieàn khoái vôùi thaân maùy sau ñoù maï moät lôùp hôïp kim choán g maøi moøn hoaëc cuõn g coù theå cheá taïo rôøi roài laép vaøo thaân maùy baèn g vít. Soán g tröôït ma saùt tröôït thöôøn g coù caùc daïn g sau (hình 2.9): Soán g tröôït phaún g, soáân g tröôït ñuoâi eùn , soán g töôït tam giaùc, soán g tröôït laên g truï nhieàu caïn h. a) b) c) d) Hình 2.9: Caùc kieåu maët caét ngang soáng tröôït Soán g tröôït tam giaùc thöôøn g duøn g cho maùy tieän , öu ñieåm cuûa loaïi naøy laø baøn xe dao vaãn duy trì ñöôïc söï caân baèn g ngay caû khi soán g tröôït bò moøn . Nhöôïc ñieåm cuûa noù laø coù heä soá ma saùt lôùn nhaát so vôùi caùc loaïi khaùc. Soán g tröôït phaún g thöôøn g aùp duïn g cho caùc maùy CNC côõ lôùn coù khaê naên g taûi cao. Ñeå ñaêm baûo khaû naên g ñònh höôùn g chuyeån ñoän g, soán g tröôït phaún g thöôøn g phaûi keát hôïp vôùi soán g tröôït ñuoâi eùn . Soán g tröôït laên truï nhieàu caïn h thöôøn g hay gaëp trong caùc maùy phay vaø maùy caét daây CNC, khaû naên g taûi cuûa noù coù nhoû hôn caùc loaïi soán g tröôït ma saùt tröôïc khaùc do dieän tích tieáp xuùc thöôøn g nhoû hôn. Loaïi naøy mang tính chaát dung hoaø vaø keát hôïp cuûa loaïi soán g tröôït phaún g vaø soán g tröôït tam giaùc. Soán g tröôït con laên : Duøn g soán g tröïô t con laên coù khaû naên g giaûm hao moøn , giaûm ma saùt vaø giaûm taûi nhieät phaùt sinh trong quaù trình dòch chuyeån , toác ñoä dòch chuyeån cao, khoân g xaûy ra hieän töôïn g dính khi baét ñaàu tröôït. Nhöôïc ñieåm cuûa soán g tröôït con laên laø khaû naên g chòu va ñaäp keùm . Ngoaøi caùc soán g tröôït keå Hình 2.10: Soáng tröôït con laên treân coøn coù theå coù soán g tröôït thuyû tónh, beà maët cuûa baïc tröôït ñôïc ngaên caùch hoaøn toaøn vôùi soán g tröôït baèn g moät lôùp daàu thuyû löïc aùp suaát cao ñeán khoaûn g 300 bar. Vôùi loaïi naøy thì hao moøn do ma saùt laø khoân g ñaùn g keå, cöùn g vöõn g vaø chòu ñöôïc va ñaäp , khaû naên g taûi cao neáu aùp löïc daàu lôùn . Tuy nhieân , noù ít ñöôïc söû duïn g vì giaù thaøn h cheá taïo cao vaø khoù khaên trong vieäc laép raùp . 2.3. Heä thoáng chaïy dao Heä thoán g chaïy dao taïo ra caùc chuyeån ñoän g töông ñoái giöõa dao vaø chi tieát (tröø chuyeån ñoän g quay troøn cuûa truïc chính mang chi tieát trong maùy tieän ). Noù bao goàm cô caáu vitme ñai oác vaø boä truyeàn töï ñoän g cô ñieän ñeán truïc vít me. 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 17
Hình 2.11 : Baûn veõ laép heä thoáng chaïy dao maùy phay CNC Bridgeport 2011, ÑXPhöông-BM CTM, Khoa CK, ÑHNT 18