Bai giang Máy công cụ CNC & phương pháp lập trình gia công

 Trung
Trung(21 tài liệu)
(1 người theo dõi)
Lượt xem 113
0
Tải xuống 3,000₫
(Lịch sử tải xuống)
Số trang: 152 | Loại file: PDF
0

Gửi bình luận

Bình luận

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 30/09/2013, 19:29

Mô tả: hệ thống điều khiển số trên máy CNC TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ  TS. Đặng Xuân Phương & Nha Trang, 7/2011 Nha Trang, 7/2011Nha Trang, 7/2011 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 2011, ĐXPhương-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ CNC I. Khái niệm về điều khiển số NC và CNC. Điều khiển số (numerical control) NC là phương pháp điều khiển hoạt động của máy công cụ một cách chính xác dựa vào một chuỗi các mã lệnh bao gồm các ký tự số, chữ cái và các ký hiệu mà bộ điều khiển máy (machine control unit – MCU ) có thể hiểu được. Các mã lệnh điều khiển này được chuyển đổi thành các xung điện điều khiển các motor và hướng dẫn bộ điều khiển thực hiện quá trình gia công các chi tiết một cách tự động. Các ký tự số, chữ cái và các ký hiệu mã hoá liên quan đến vò trí, khoảng cách, các chuyển động của bàn máy và dụng cụ cắt cũng như các chức năng khác mà máy có thể hiểu được. Thời kỳ ban đầu (từ 1953 đến đầu những năm 70) là thế hệ của các máy điều khiển số NC, chương trình nạp vào máy thông qua các băng giấy giấy đục lỗ và thông tin được xử lý bằng công nghệ điện tử thời kỳ đầu (rơle, bóng đèn điện tử rồi đến các transitor). Các linh kiện điện tử riêng lẻ có những nhiệm vụ nhất đònh, liên hệ giữa chúng được thông qua các mối giây nối hàn cứng trên các mạch logic điều khiển. Sau khi kỹ thuật vi xử lý phát triển mạnh mẽ người ta đã ghép nối các vi xử lý và các hệ điều khiển NC và máy công cụ điều khiển số lúc này trở thành máy CNC (computer numerical control). Thông tin nạp vào máy từ các băng đục lỗ đã chuyển sang tất cả các dạng như các dạng mà chúng ta có thể nhập vào máy tính cá nhân hiện nay ( đóa từ, thẻ nhớ, bàn phím… ). Ngược lại, cũng có thể xuất thông tin ra màn hình màu hoặc trắng đen có trên máy cũng như xuất ra các thiết bò giống các thiết bò nhập. Đa số các chức năng điều khiển được giải quyết thông qua các phần mềm hệ thống được lập trình trước. II. Phân loại máy công cụ CNC. Có nhiều tiêu chí để phân loại máy CNC công nghiệp: - Phân loại theo phương pháp truyền động điện, thuỷ lực, khí nén. - Phân loại theo phương pháp điều khiển: điều khiển điểm, điều khiển đoạn, điều khiển đường. - Phân loại theo phương pháp thay dao: bằng tay hay tự động theo kiểu đầu rơvônve, trống mang dao hoặc băng tải dao. - Phân loại theo kích cỡ phôi có thể gia công được. - Phân loại theo kích thước và trọng lượng máy. - Phân loại theo số trục có thể điều khiển đồng thời. - Phân loại theo hệ điều hành: Fanuc, Siemens, Heidenhain, Fagor, EMCO… - Phân loại theo chức năng: cụ thể gồm: a. Máy khoan CNC: + Máy khoan 2 trục: 2 trục X và Y được điều khiển bằng lập trình, nó có thể đònh vò chính xác vò trí của các lỗ cần khoan trên mặt phẳng. Chiều sâu của lỗ được điều khiển bằng cam hoặc bằng tay. + Máy khoan 3 trục: chiều sâu Z cũng được lập trình. + Máy khoan 4 trục: đầu trục chính có thể xoay được để khoan các lỗ nghiêng. 2011, ĐXPhương-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 2 b. Máy tiện CNC Chức năng gia công giống như máy tiện truyền thống nhưng được điều khiển bằng máy tính và thường có hai trục trở lên. Tối thiểu phải có hai trục được điều khiển đồng thời giống như máy tiện truyền thống: đó là chuyển động của bàn xe dao dọc theo trục Z và ngang theo trục X để gia công các biên dạng tròn xoay bất kỳ cũng như khoan, khoét các lỗ có tâm trùng với tâm của trục chính (hình 1.1). c. Máy phay CNC. Có nhiều máy phay điều khiển số CNC khác nhau. Nếu dựa vào vò trí của các trục chính mang đầu dao ta có máy phay đứng hoặc máy phay ngang giống như máy phay truyền thống. Số trục có thể điều khiển đồng thời thường là 3 trục trở lên (điều khiển chuyển động của phôi hay dụng cụ cắt tònh tiến theo 3 phương X, Y, Z trong không gian). Chức năng gia công của nó bao gồm phay mặt phẳng, phay đường biên, phay mặt cong, khoan, khoét, doa lỗ và tarơ ren (hình 1.2). Hình 1.1: Máy tiện CNC DECKEL MAHO Hình 1.2: Máy phay CNC hiệu DECKEL MAHO 2011, ĐXPhương-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 3 d. Trung tâm gia công Trung tâm gia công (ra đời từ những năm 60) cũng là một máy công cụ CNC nhưng khả năng gia công của nó rộng hơn các máy tiện hay phay CNC đơn lẻ. Trung tâm gia công có thể được thực hiện nhiều nguyên công gia công hoàn thành chi tiết chỉ cần một lần gá. Đáp ứng yêu cầu trên, trung tâm gia công thường có khả năng tự động thay đổi dụng cụ cắt và điều khiển được nhiều chuyển động đồng thời (tối thiểu là 3 trục). Người ta còn chia ra trung tâm gia công gia công tiện và trung tâm gia công phay và nhiều nhánh nhỏ hơn theo sơ đồ sau: Dưới đây sẽ trình bày rõ thêm về từng loại trung tâm gia công phổ biến ở trên: * Trung tâm gia công tiện thông dụng: Khi trang bò trung tâm gia công tiện ta cần chú ý đến đặc điểm sản xuất và tính chất của chi tiết gia công mà chọn loại máy thích hợp. Có nhiều trung tâm gia công tiện được trang bò nhiều loại mâm cặp có kích cỡ khác nhau để kẹp được nhiều dạng chi tiết khác nhau. Có nhiều trung tâm gia công tiện lại chỉ có 1 mâm cặp thích hợp cho việc gia công các chi tiết trụ nhỏ mà phôi là dạng phôi thanh có thể lồng qua lỗ của trục chính. Có loại trung tâm gia công tiện có ụ động chống tâm còn có loại thì không (chỉ gia công chi tiết ngắn). Có loại có 1 bàn xe dao, có loại có 2 bàn xe dao. Loại có 2 bàn xe dao thì số trục điều khiển đồng thời là 4 trục (mỗi bàn xe dao 2 trục) Trung tâm gia công Trung tâm gia công tiện Trung tâm gia công phay Trung tâm GC tiện thông dụng Trung tâm GC có khả năng phay Trung tâm gia công đứng Trung tâm gia công ngang Trung tâm GC phay vạn năng Hình 1.3: Phân loại trung tâm gia công Hình 1.4: Trung tâm gia công tiện EMCO HYPERTURN 2011, ĐXPhương-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 4 Nếu xe dao dưới thực hiện việc gia công đường kính ngoài thì xe dao trên cùng thời điểm có thể gia công đường kính trong hoặc các chức năng gia cơng khác nên năng suất gia công rất cao. Một số trung tâm gia công tiện có 2 mâm cặp có khả năng gia công được 2 đầu của chi tiết mà người vận hành không phải ngừng máy để đổi đầu chi tiết. * Trung tâm gia công tiện có khả năng phay (tiện – phay kết hợp): Xuất phát từ sự phát triển của máy công cụ CNC cũng như yêu cầu về tăng năng suất gia công, trung tâm gia công tiện phay ra đời để gia công các chi tiết mà trước đây để hoàn thành nó phải chuyển từ máy tiện sang máy phay tốn nhiều thời gian vận chuyển, tháo lắp và gá đặt phôi. Để thực hiện được công việc phay, khoan, tarô, trung tâm gia công tiện – phay được trang bò thêm trên xe dao các ụ dao có thể quay được để lắp dao phay hay mũi khoan mà người ta gọi là driven tools hay live tools (hình 1.5). Đối với trung tâm gia công tiện – phay số trục đồng thời tối thiểu phải là 3 trục: trục X và trục Z là hướng tònh tiến ngang và dọc của xe dao, trục C là trục quay của trục chính bởi vì lúc này trục chính bắt buộc phải có khả năng đònh vò chi tiết tại các góc quay bất kỳ. Ví dụ để khoan 4 lỗ hướng kính cách đều nhau một góc 90 0 trên trục thì trục C (mâm cặp) phải có khả năng tự động xoay đi 90 0 và cố đònh lại vò trí đó khi đã gia công 1 lỗ khoan và chuyển sang gia công lỗ khoan kế tiếp. Hình 1.6: Đầu mang dao của trung tâm gia công tiện phay 4 trục (có trục Y thẳng đứng) và các dạng chi tiết mà máy gia công được Một số trung tâm gia công tiện có thêm trục Y (xe dao có thể tònh tiến lên xuống). Lúc này máy có thể thực hiện được các công việc mà một máy phay 4 trục có thể làm được ví dụ như khoan các lỗ vuông góc với đường tâm trục nhưng không xuyên tâm, phay các rãnh xoắn ốc và các bề mặt phức tạp bên ngoài trục (hình 1.6). Hình 1.5: Đầu rơvônve trung tâm gia công tiện có mang dao tự quay (driven tools)(hãng EMCO) 2011, ĐXPhương-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 5 * Trung tâm gia công phay đứng : Trung tâm gia công phay, đôi khi người ta chỉ gọi là trung tâm gia công (không có từ phay). Trung tâm gia công đứng có trục chính mang dao có hướng thẳng đứng áp dụng để gia công các chi tiết mà phôi thường có dạng khối phẳng và việc gá đặt trên bàn máy cũng đơn giản (chỉ cần dùng êtô hay các thỏi kê và thanh kẹp). Lực cắt chủ yếu tác dụng theo phương thẳng đứng. Trung tâm gia công đứng thường có từ 3 đến 4 trục. Nếu có thêm trục thứ tư (cùng điều khiển số - lập trình được) gọi là trục C (thường là trục quay xung quanh đối với trục X), tức là người ta gắn thêm ụ quay giống như đầu phân độ lắp trên máy phay . *Trung tâm gia công ngang : Trung tâm gia công ngang có trục chính nằm theo phương ngang, áp dụng để gia công các chi tiết mà các mặt gia công chủ yếu nằm ở măt bên. Trung tâm gia công ngang thường có hai bàn máy, trong khi chi tiết ở bàn máy này đang gia công thì ta tháo lấy sản phẩm và lắp phôi mới ở bàn máy kia. * Trung tâm gia công vạn năng : Trung tâm gia công vạn năng kết hợp được đặc tính của trung tâm gia công đứng và trung tâm gia công ngang. Trục chính của nó có thể lập trình như là trung tâm gia công ngang hoặc là trung tâm gia công đứng khi ta tháo hoặc lắp thêm đầu trục chính đứng . Với các trung tâm gia công vạn năng 5 trục thì hai chuyển động quay có thể do đầu trục chính thực hiện hoặc bàn máy có khả năng xoay quanh trục X nằm dọc và quanh trục Y nằm ngang (hình 1.7) e. Máy gia công tia lửa điện EDM: Hình 1.7: Trung tâm gia công 5 trục (3 tònh tiến + 2 quay) (a) Ụ trục chính xoay và (b) bàn máy xoay (b) (a) 2011, ĐXPhương-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 6 Dụng cụ cắt đóng vai trò là một điện cực âm, chi tiết cũng đóng vai trò của một điện cực. Khi tia lửa điện phóng ra giữa hai điện cực sẽ đốt nóng và làm chảy vật liệu gia công ở vùng tiếp xúc với điện cực dụng cụ. Muốn duy trì quá trình gia công thì bắt buộc khe hở giữa các điện cực phải được duy trì ở một mức nào đo để duy trì sự phóng điện, điều này chỉ có thể thực hiện thông qua các cảm biến về hiệu điện thế và dòng điện đưa qua bộ điều khiển số để dòch chuyển dụng cụ cắt hay dòch chuyển bàn máy mang chi tiết. Máy gia công tia lửa điện được chia làm hai loại : + Máy gia công tia lửa điện có điện cực đònh hình: hình dáng của bề ma gia công là âm bản của hình dáng dụng cụ (in dập hình dáng của dụng cụ điện cực). + Máy cắt dây: điện cực dụng cụ là một sợi dây đồng hoặc hợp kim wonfram dài chạy liên tục qua phôi để cắt các biên dạng 2D trong mặt phẳng. Máy gia công tia lửa điện thích hợp cho việc gia công các loại vật liệu có độ cứng cao (nhưng phải dẫn điện được), gia công tinh các bề mặt 3D phức tạp sau khi đã gia công thô bằng gia công cơ, gia công các khe hẹp và sâu, gia công các góc hẹp, tạo vết nhám cho bề mặt khuôn đúc các sản phẩm nhựa, cắt profile cho các khuôn dập hoặc khuôn đùn ép. Hình 1.8: Máy cắt dây Hình 1.10: Máy cắt dây 4 trục X,Y; U,V Maxicut 734 (Ấn độ) Hình 1.9: Máy gia công tia lửa điện điện cực đònh hình TOP EDM (Đài loan) 2011, ĐXPhương-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 7 III. Ưu nhược điểm của máy CNC 1:Ưu điểm : Đặc tính và ưu điểm chung của máy CNC có thể chia làm 4 nội dung chính sau: - Chính xác: các máy CNC hiện đại có thể đạt độ chính xác trong phạm vi dung sai 0,0025-0,005 mm. - Tin cậy: do bộ điều khiển (vi xử lý) cũng như các cải tiến ở độ cứng vững, sống trượt vít me bi, bàn máy cũng như dụng cụ cắt gọt đã làm cho máy có độ tin cậy hoạt động rất cao. - Có khả năng lập lại cao: các chi tiết chế tạo trong hàng loạt rất giống nhau nhờ khả năng lập lại của máy tính cộng với độ tin cậy của máy. - Năng suất cao: nhà chế tạo đã giảm đến mức tối đa hành trình chạy không của máy, tăng tốc độ chạy dao nhanh, cắt gọt tự động liên tục với tốc độ cắt cao, giảm số lần gá đặt và giảm số công nhân vâïn hành máy đã làm cho năng suất của máy CNC khá cao. Đây là một trong những yếu tố góp phần hoàn vốn đầu tư nhanh khi trang bò các máy công cụ CNC đắt tiền. Cụ thể hơn ưu điểm của máy công cụ CNC có thể tóm tắt ở 13 điểm chính sau: 1 - Độ chính xác cao, sản phẩm chất lượng đồng nhất 2 -Thực hiện được các thủ tục (nguyên công) gia công các chi tiết có hình dáng phức tạp mà các máy truyền thống không thể gia công được. 3 - Năng suất gia công tăng 4 - Giảm được thời gian chuẩn bò sản xuất, thời gian phụ 5 - Hạn chế được phế phẩm 6 - Hạn chế được lỗi của con người: do không cần phải cắt thử, đo thử, đònh vò trí dao… 7 - An toàn cho người vận hành: nguyên tắc an toàn của máy CNC tránh cho người vận hành đụng vào các bộ phận chuyển động cũng như dụng cụ cắt. 8 - Hiệu quả và tiện lợi khi vận hành máy: khi máy bắt đầu làm việc nó không cần nhiều đến sự giám sát của con người khi vận hành so với máy truyền thống. 9 - Hạ được giá thành dụng cụ cắt : máy CNC sử dụng các dụng cụ cắt và các thiết bò cặp dao tiêu chuẩn và đơn giản, chúng không cần dùng các dao đònh hình phức tạp. 10 - Máy làm việc an toàn, ít lỗi do ít có sự can thiệp của người vận hành khi nó hoạt động 11 - Ít cần phải kiểm tra sản phẩm trong loạt 12 - Hiệu sduất sử dụng máy cao: thời gian gá lắp ít, không cần phải điều chỉnh máy, cắt gọt liên tục đã làm cho hiệu suất sử dụng của máy có thể lên đến 50% 13 - Không chiếm nhiều không gian trong xưởng: do giảm được chỗ lưu trữ phụ tùng và đồ gá. 14 - Chương trình gia công có thể lưu trữ, chỉnh sửa và gọi ra bất cứ lúc nào nhờ sử dụng máy tính, không cần dùng nhiều giấy tờ. 2 Nhược điểm của máy CNC - Giá thành đắt, chi phí đầu tư ban đầu cao - Công nhân vận hành phải được đào tạo: mặc dù nói rằng độ chính xác của chi tiết gia công không phụ thuộc vào tay nghề của người vận hành vì người vận hành không can thiệp trực tiếp bằng tay vài quá trình gia công. Tuy nghiên, để lập trình 2011, ĐXPhương-BM CTM, Khoa CK, ĐHNT 8 và vận hành máy, người vận hành phải được đào tạo kỹ lưỡng về CNC và kỹ thuật gia công trên máy CNC. - Phải tốn chi phí cho việc lập trình và các công việc thực hiện trên máy tính - Chi phí bảo dưỡng cao. IV: Những tính năng trong hệ điều khiển của máy CNC hiện đại ngày nay 1) Có màn hình (màu hoặc trắng đen) 2) Có thể lập trình theo kích thước hệ met hoặc inch 3) Trao đổi dữ liệu theo tiêu chuẩn EIA hoặc ACII 4) Có thể nhập dữ liệu bằng tay (manual data input) 5) Soạn thảo được chương trình gia công 6) Nội suy 7) Đònh vò dụng cụ cắt theo hệ thống điểm hoặc đường liên tục 8) Hiệu chỉnh (bù trừ) bán kính lưỡi cắt của dao, hiệu chỉnh chiều dài dao 9) Lưu trữ nhiều chương trình gia công cùng lúc 10) Có nhiều chương trình gia công (hay chu trình gia công được nhà sản xuất lập trình sẵn) 11) Có chứa nhiều macro và chương trình con 12) Đảo chiều các trục 13) Chẩn đoán và bảo lỗi hư hỏng, giúp đỡ vận hành (help and diagnostics) 14) Quản trò dữ liệu Nhiều khái niệm mới ở đây sẽ được làm rõ ở những chương sau. Các thông số kỹ thuật cơ bản của các kiểu máy CNC Khi trang bò các máy CNC như máy phay, máy tiện, máy EDM, ta cần chú ý các thông số cơ bản như minh hoạ dưới đây: a) Mùáy phay CNC 3 trục Thông số Đơn vò Ví dụ máy phay Brigeport VMC 2216 (Mỹ) Khoảng dòch chuyển trục X mm 560 Khoảng dòch chuyển trục Y mm 406 Khoảng dòch chuyển trục Z mm 508 Tốc độ dòch chuyển nhanh của trục X&Y m/ph 18 Tốc độ dòch chuyển nhanh của trục Z m/ph 18 Lực dọc trục X&Y kgf 771 Lực dọc trục X&Y cực đại cho phép kgf 2313 Lực dọc trục Z kgf 771 Lực dọc trục Z cực đại cho phép kgf 2313 Tốc độ trục chính vòng/ph 6 ÷8000 Công suất trục chính HP 12 Bàn máy (diện tích làm việc) mm 838x356 Trọng lượng phôi lớn nhất bàn máy chòu được kg 341 Số rãnh chữ T của bàn máy 3 . một máy công cụ CNC nhưng khả năng gia công của nó rộng hơn các máy tiện hay phay CNC đơn lẻ. Trung tâm gia công có thể được thực hiện nhiều nguyên công gia. trình gia công cùng lúc 10) Có nhiều chương trình gia công (hay chu trình gia công được nhà sản xuất lập trình sẵn) 11) Có chứa nhiều macro và chương trình

— Xem thêm —

Xem thêm: Bai giang Máy công cụ CNC & phương pháp lập trình gia công, Bai giang Máy công cụ CNC & phương pháp lập trình gia công

Lên đầu trang

Tài liệu liên quan

Từ khóa liên quan

Đăng ký

Generate time = 0.372089147568 s. Memory usage = 13.96 MB