Bài giảng Giới thiệu chung về môn học CAD/CAM_CNC - Phùng Xuân Lan

204 trang cucquyet12 3821

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Giới thiệu chung về môn học CAD/CAM_CNC - Phùng Xuân Lan", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_gioi_thieu_chung_ve_mon_hoc_cadcam_cnc_phung_xuan.pdf

Nội dung text: Bài giảng Giới thiệu chung về môn học CAD/CAM_CNC - Phùng Xuân Lan

GIGIỚỚII THITHIỆỆUU CHUNGCHUNG VVỀỀ MÔNMÔN HHỌỌCC CAD/CAM_CNCCAD/CAM_CNC Ths.Phùng Xuân Lan Bộ môn CNCTM Khoa Cơ Khí 1
Thông tin về môn học Tên môn học: CAD/CAM_CNC Số đơn vị học trình: 3đvht Thời gian lên lớp: z Lý thuyết: 45 tiết z Thực hành: 0 Nhiệm vụ của sinh viên: z Dự lớp z Thí nghiệm z Bài tập lớn z Kiểm tra điều kiện z Thi cuối kỳ Đánh giá sinh viên z Thi cuối kỳ: 80% z Kiểm tra: 10% z Bài tập lớn: 0% z Dự lớp: 10% 2
Thông tin về môn học Mục tiêu của môn học z Hiểu rõ các kiến thức cơ bản và cần thiết về kỹ thuật gia công trên máy điều khiển số z Có khả năng lập trình NC cho một số dạng chi tiết cơ bản bằng ngôn ngữ lập trình thông dụng Giáo viên z Ths. Phùng Xuân Lan z Bộ môn Công nghệ chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường ĐHBKHN z Địa chỉ: Bộ môn CNCTM 212 C5 z Điện thoại: 0963662268 z Email: lanpx_hut@yahoo.com Tài liệu do giáo viên cung cấp z Phần mềm Denford (phay+ tiện) z Slide của bài giảng (qua email hoặc tài liệu photo) z Các tài liệu hỗ trợ giảng dạy khác (ebook hoặc video tài liệu) 3
Lịch trình học Tuần Nội dung 1 Giới thiệu chung về môn học, tổng quan về điều khiển số 2 Các đặc điểm đặc trưng của máy điều khiển số 3 Giới thiệu các máy công cụ điều khiển số (1) 4 Giới thiệu các máy công cụ điều khiển số (2) 5 Giới thiệu một số hệ thống trong máy điều khiển số 6 Lập trình gia công trên máy điều khiển số - ISO 7 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các lệnh lập trình cơ bản (1) và ví dụ 8 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các lệnh lập trình cơ bản (2) và ví dụ 9 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các lệnh chu trình và ví dụ 10 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các ví dụ điển hình 11 Kiểm tra điều kiện 12 Giới thiệu về công nghệ CAD/CAM-CNC 13 Giới thiệu các phần mềm gia công trên máy điều khiển số Độ chính xác gia công trên máy điều khiển số, phạm vi ứng dụng của công nghệ 14 CAD/CAM_CNC 15 Ôn tập Thi cuối kỳ 4
Thông tin về môn học Tài liệu tham khảo - GS.TS. Nguyễn Đắc Lộc - GS. TS. Trần Văn Địch -GV Trần Thế San - Điều khiển số & Công nghệ - Công nghệ CNC - Sổ tay lập trình CNC trên máy điều khiển số - NXB KHKT 2007 - NXB ĐàNẵng 2006 - NXB KHKT 2002 -PGS Tạ Duy Liêm - PGS.TS. Trần Xuân Việt - Hệ thống điều khiển số - Công nghệ gia công trên cho máy công cụ CNC máy điều khiển số - NXB KHKT 2001 - ĐHBKHN 2000 5
Thông tin về môn học Tài liệu tham khảo - G.E.Thyer - Warren Seames - James V. Valentino - Computer Numberical - Computer Numerical Control - - Introduction to Computer Control of Machine Tool 2nd Concepts and Programming 3rd Numerical Controls - Newnes 1991 -Demar Publishers 1995 - Prentice Hall 1993 - Tien-Chien Chang - Computer Aided Manufacturing 2nd - Prentice Hall 1998 6
TTỔỔNGNG QUANQUAN VVỀỀ ĐIĐIỀỀUU KHIKHIỂỂNN SSỐỐ Ths.Phùng Xuân Lan Bộ môn CNCTM Khoa Cơ Khí 1
Nội dung của bài giảng Bản chất của điều khiển số Bước phát triển của điều khiển số Tính năng và ứng dụng của điều khiển số so với điều khiển thông thường Các hệ thống điều khiển số 2
Bản chất của điều khiển số Điều khiển số z “Điều khiển số (Numerical Control) là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động của máy trên cơ sở các dữ liệu số được mã hoá đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thống” z Máy hiểu theo nghĩa rộng bao gồm: các máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công z Dữ liệu số được mã hoá bao gồm: các chữ số, số thập phân, các chữ cái và một số các ký tự đặc biệt. z Các chữ số và ký tự đó đại diện cho các đặc tính gia công như kích thước của chi tiết, các dụng cụ được yêu cầu, dung dich trơn nguội, tốc độ vòng quay trục chính, tốc độ chạy dao và được tổ hợp thành câu lệnh 3
Bản chất của điều khiển số Điều khiển số z Dữ liệu đầu vào bao gồm: Các thông tin hình học: Là hệ thống thông tin điều khiển các chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết, liên quan trực tiếp đến quá trình tạo hình bề mặt (thể hiện dịch chuyển dụng cụ) Các thông tin công nghệ: Là hệ thống thông tin điều khiển các chức năng vận hành của máy như đóng mở trục chính máy, đóng mở dung dich trơn nguội, đóng mở hộp chạy dao, hộp trục chính của máy lựa chọn chiều sâu cắt, tốc độ chạy dao, số vòng quay trục chính, z Định dạng tín hiệu đầu vào chứa các thông tin điều khiển số để điều khiển máy CNC nói chung là một chuỗi các xung điện. Các xung được sắp xếp theo các mẫu khác nhau. Mỗi mẫu đại diện cho một kí tự hay con số cụ thể nào đó. Và các mẫu xung khác nhau được gọi là code. Với mục đích điều khiển, chỉ 7 trong 8 xung được sử dụng cho việc biểu diễn giá trị nhị phân Æ Tương đương với 127 code có thể được biểu diễn. Con số này vượt quá số code yêu cầu cho điều khiển số là 52. 4
Bản chất của điều khiển số 5
Bản chất của điều khiển số 6
Bản chất của điều khiển số 7
Bản chất của điều khiển số NC code tape NC program tape 8
Bản chất của điều khiển số 9
Bản chất của điều khiển số Phương pháp truyền thông tin đầu vào z Những thông tin cần thiết để gia công một chi tiết nào đó được tập hợp một cách hệ thống thành chương trình gia công chi tiết và có thể: Thông qua các vật mang tin như băng đục lỗ, giấy đục lỗ Được soạn thảo và lưu trữ trong vật mang tin (băng từ, đĩa từ hoặc đĩa compact CD) và được đưa vào hệ điều khiển số qua cửa nạp tương thích. Được đưa vào hệ điều khiển số thông qua các nút bấm bằng ttayay trên bảng điều khiển. Được chuyển trực tiếp từ bộ nhớ của một máy tính điều hành chủ sang hệ điều khiển số của từng trạm gia công (nguyên tắc vận hành DNC) 10
Bước phát triển của điều khiển số 11
Bước phát triển của điều khiển số 1808 z Joseph M. Jacquard đã dùng bìa tôn có đục lỗ để điều khiển các máy dệt 1938 z Claude E. Shannon (MIT) tính toán và chuyển giao nhanh dữ liệu ở dạng nhị phân có vận dụng lý thuyết đại số và xác nhận công tắc điện tử - nền tảng cơ sở của máy tính ngày nay. 1952 z Viện MIT cho ra đời máy công cụ điều khiển số đầu tiên (CINCINNATI HYDROTEL) gồm nhiều đèn điện tử với chức năng nội suy đường thẳng đồng thời theo 3 trục và nhận dữ liệu thông qua băng đục lỗ mã nhị phân. 1958 z Ngôn ngữ lập trình biểu tượng hoá đầu tiên (APT) được giới thiệu trong quan hệ liên kết với máy tính IBM 704. 12
Bước phát triển của điều khiển số 1959 z Triển lãm máy công cụ tại Paris, trình bày những máy NC đầu tiên của Châu Âu 1960 z Các hệ điều khiển NC trong kỹ thuật đèn bán dẫn đã thay thế các hệ thống điều khiển cũ dùng đèn điện tử 1965 z Giải pháp thay dụng cụ tự động đã nâng cao trình độ tự động hoá khâu gia công 1969 z Những giải pháp đầu tiên về điều khiển liên kết chung từ một máy tính trung tâm DNC 1970 z Giải pháp thay/bệ gá phôi tự động 13
Bước phát triển của điều khiển số 1972 z Những hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp đặt máy tính nhỏ - hệ điều khiển số dùng máy tính nhỏ CNC 1976 z Hệ vi xử lý tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ thuật CNC 1978 z Các hệ thống gia công linh hoạt (FMS) được tạo lập 1979 z Những khớp nối liên hoàn CAD/CAM đầu tiên xuất hiện 1986/1987 z Giải pháp tích hợp và tự động hoá sản xuất (CIM) 1993 z Sự xuất hiện của các trung tâm gia công (MC) 1994 z Khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM-CNC 14
Các hệ điều khiển số Hệ điều khiển số NC (Numerical Control) z Đặc tính của hệ điều khiển này là “chương trình hoá các mối liên hệ” trong đó mỗi mảng linh kiện điện tử riêng lẻ được xác định một nhiệm vụ nhất định, liên hệ giữa chúng phải thông qua những dây nối hàn cứng trên các mạch logic điều khiển z Chức năng điều khiển được xác định chủ yếu bởi phần cứng 15
Các hệ điều khiển số Hệ điều khiển số NC (Numerical Control) Băng đục lỗ Tính toán, kiểm tra, giải mã Lưu giữ thông Lưu giữ lệnh tin vị trí điều khiển máy Điều khiển NC Bộ so sánh trị số thực Bộ nội suy và trị số cho trước Bộ khuyếch đại các thông tin dịch chuyển và điều khiển máy Trị số thực Bộ thích nghi Lệnh điều khiển máy Trị số cho trước Máy NC Hệ thống đo Hệ thống dịch chuyển truyền động 16
Các hệ điều khiển số Hệ điều khiển số CNC (Computer Numerical Control) z Điều khiển CNC là một hệ điều khiển có thể lập trình và ghi nhớ. Nó bao hàm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý kèm theo các bộ phận ngoại vi z Các chương trình CNC và các hàm logic được lưu trên các vi mạch máy tính đặc biệt (các thanh ghi bộ nhớ của máy tính) dưới dạng các phần mềm thay vì được nối kết cứng (nối dây) do đó các chương trình làm việc có thể thiết lập trước. 17
Các hệ điều khiển số Hệ điều khiển số CNC (Computer Numerical Control) Đĩa mềm, CD Đưa dữ liệu vào từ bàn phím Chương trình vào/ra Chương trình giải mã Chương trình điều hành bộ Chương lưu giữ chương trình trình gia công Chương trình in NC Điều khiển CNC Chương trình nội suy Lưu giữ chương trình Bộ khuyếch đại các thông tin dịch chuyển và điều khiển máy Trị số thực Bộ thích nghi Máy NC 18
Các hệ điều khiển số Hệ điều khiển DNC (Direct Numerical Control) z Hệ thống điều khiển trong đó nhiều máy CNC được nối với một máy vi tính gia công trung tâm qua đường dẫn dữ liệu z Mỗi máy công cụ CNC có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của nó có nhệm vụ chọn lọc và phân phối các thông tin, bộ tính toán được coi là cấu nối giữa máy công cụ và máy tính trung tâm. z Máy tính trung tâm có thể nhận những thông tin từ các bộ phận điều khiển CNC để hiệu chỉnh chương trình hoặc có thể đọc những dữ liệu từ máy công cụ z Trong một số trường hợp máy tính đóng vai trò chỉ đạo trong việc lựa chọn những chi tiết gia công theo thứ tự ưu tiên để phân chia lượng gia công tới các máy khác nhau 19
Các hệ điều khiển số Hệ điều khiển DNC (Direct Numerical Control) Ưu điểm của hệ thống z Có một ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin của chương trình của chi tiết gia công và dụng cụ trên tất cả các máy công cụ z Truyền dữ liệu nhanh, tin cậy, phát huy tốt hiệu quả của các máy NC z Điều khiển và lập kế hoạch gia công dễ dàng z Có khả năng ghép nối vào hệ thống gia công linh hoạt 20
Các hệ điều khiển số Hệ điều khiển thích nghi (Adaptive Control) z Hệ thống điều khiển thích nghi là hệ thống điều khiển có tính đến tác động bên ngoài của hệ thống công nghệ để điều chỉnh chu kỳ gia công (quá trình gia công) nhằm loại bỏ ảnh hưởng của các yếu tố đó tới độ chính xác gia công z Hệ thống điều khiển thích nghi có thể ổn định được kích thước gia công, công suất cắt, mômen cắt hay nhiệt độ cắt. Schematic illustration of a reconfigurable modular machining center capable of accommodating workpieces of different shapes and sizes and requiring different machining operations on their various surfaces. Source: After Y. Koren. 21
Các hệ điều khiển số Hệ điều khiển thích nghi (Adaptive Control) z Ưu điểm của AC Tối ưu hoá các quá trình gia công Nâng cao được độ chính xác gia công Giảm thiểu tác động của các yếu tố bên ngoài (rung động, nhiệt cắt, sự không đồng đều của phôi liệu ) In-process inspection of workpiece diameter in a turning operation. The system automatically adjusts the radial position of the cutting tool in order to produce the correct diameter. 22
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) z Là hệ thống sản xuất có mức độ tự động hoá cao bao gồm các máy CNC để gia công tự động, hệ thống cấp và tháo phôi, hệ thống vận chuyển phôi tự động, các máy tính hệ thống cung cấp chương trình điều khiển toàn bộ công việc z FMS được ứng dụng để gia công các chi tiết có hình dáng khác nhau nhưng trong cùng một họ sản phẩm theo thứ tự không lựa chọn với giá thành hợp lý 23
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS 24
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS A general view of a flexible manufacturing system in a plant showing several machining centers and automated guided vehicles moving along the white line in the aisle. Source: Courtesy of Cincinnati Miacron, Inc. 25
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS A schematic illustration of a flexible manufacturing system showing machining centers, a measuring and inspection station. And automated guided vehicles. Source: After J. T. Black. 26
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS Cơ cấu vệ tinh cấp, tháo phôi tự động Ổ tích dụng cụ và cơ cấu thay dao tự động 27
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS Các máy CNC một trục hoặc nhiều trục Các robot làm nhiệm vụ vận chuyển 28
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS Three basic types of topology for a local area network (LAN). (a) The star topology is suitable for situations that are not subject to frequent configuration changes. All messages pass through a central station. Telephone systems in office buildings usually have this type of topology. (b) In the ring topology, all individual user stations are connected in a continuous ring. The message is forwarded from one station to the next until it reaches its assigned destination. Although the wiring is relatively simple, the failure of one station shuts down the entire network. (c) In the bus topology, all stations have independent access to the bus. This systems is reliable and easier than the other two to service. Because its arrangement is similar to the layout of the machines in the factory, its installation is relatively easy, and it can be rearranged when the machines are rearranged. 29
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS z Ưu điểm của hệ thống FMS Nâng cao năng suất của máy nhờ gia công đồng thời bằng nhiều dao Giảm thời gian phụ nhờ thay dao tự động và sử dụng cơ cấu vệ tinh để gá phôi Tự động hoá dòng di chuyển của phôi nhờ hệ thống vận chuyển điều khiển bằng máy tính Giảm chi phí hành chính nhờ điều điều sản xuất bằng máy tính Tối ưu hoá quá trình công nghệ bằng ứng dụng hệ thống kế hoạch khai thác tối ưu 30
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS - Fesco 31
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS - Fesco 32
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS - Fesco 33
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS - Fesco 34
Các hệ điều khiển số Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS - Fesco 35
Các hệ điều khiển số Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) z Là sự liên kết toàn bộ giữa CAD và CAM vào một quá trình giám sát và điều khiển hoàn toàn bằng máy tính 36
Các hệ điều khiển số Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) Flexible Small batch Mass Manufacturing Customization Customized NEW CHOICES T RA DIT ION AL Mass Production EXIBILITY L Continuous CH Process OIC PRODUCT F ES Standardized Small BATCH SIZE Unlimited Relationship of Computer-Integrated Manufacturing Technology to Traditional Technologies 37
Các hệ điều khiển số Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) 38
Các hệ điều khiển số Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) Schematic illustration of a computer-integrated manufacturing system. Source: After U. Rembold. 39
Các hệ điều khiển số Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) (a) Functional layout of machine tools in a traditional plant. Arrows indicate the flow of materials and parts in various stages of completion. (b) Group-technology (cellular) layout. Legend: L – lathe, M = milling machine, D = drilling machine, G = grinding machine, A = assembly. Source: After M. P. Groover. 40
Các hệ điều khiển số Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) z Group technology (Công nghệ nhóm) Grouping parts according to their (a) geometric similarities and (b) manufacturing attributes. 41
Các hệ điều khiển số Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) Classification and coding system according to Optiz consisting of a form code of 5 digits and a supplementary code of 4 digits. 42
Các hệ điều khiển số Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) Classification and coding system according to Optiz consisting of a form code of 5 digits and a supplementary code of 4 digits. Typical multiClass code for a machined part. Source: Courtesy of Organization for Industrial Research. 43
Các hệ điều khiển số Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing) z Ưu điểm của hệ thống Tính linh hoạt của sản phẩm, của sản lượng và của vật liệu Nâng cao năng suất và chất lượng gia công Hoàn thiện giao diện giữa thiết kế và sản xuất Giảm lao động trực tiếp và lao động gián tiếp Thiết kế có năng suất và độ chính xác cao Tiêu chuẩn hoá cao và sử dụng vật liệu hợp lý Tiết kiệm thời gian và mặt bằng sản xuất Loại trừ các công việc lặp lại không cần thiết Giảm thời gian giám sát sản xuất và số cán bộ thực hiện công việc này 44
ĐĐẶẶCC TRƯNGTRƯNG VVỀỀ MMÁÁYY ĐIĐIỀỀUU KHIKHIỂỂNN SSỐỐ Ths.Phùng Xuân Lan Bộ môn CNCTM Khoa Cơ Khí 1
Nội dung của bài giảng Đặc trưng của máy điều khiển số Các trục toạ độ và các chiều chuyển động Các điểm 0 và các điểm chuẩn Các dạng điều khiển 2
Đặc trưng của máy điều khiển số Ưu điểm cơ bản của máy điều khiển số so với điều khiển thường z So với máy công cụ điều khiển bằng tay, kết quả làm việc của M- CNC không phụ thuộc vào tay nghề thuần thục của người điều khiển. Người điều khiển máy chủ yếu đóng vai trò theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy z So với các máy điều khiển tự động theo chương trình cứng (dùng cam, cữ chặn, công tắc hành trình ), M-CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, đặc biệt khi có trợ giúp của máy tính, tiếc kiệm thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả với sản xuất loạt nhỏ. z Phương thức làm việc với hệ thống xử lý thông tin “điện tử-số hoá” cho phép nối ghép với hệ thống xử lý số trong phạm vi toàn xí nghiệp, tạo điều kiện mở rộng tự động hoá toàn bộ quá trình sản xuất ứng dụng kỹ thuật quản lý hiện đại thông qua mạng liên thông cụ bộ hay toàn cầu 3
Đặc trưng của máy điều khiển số Đặc trưng cơ bản của máy điều khiển số (NC, CNC) z Tự động hoá cao z Tốc độ dịch chuyển và tốc độ quay lớn (hơn 1000 vòng/phút) z Độ chính xác cao (sai lệch kích thước <0,001mm) z Năng suất gia công cao (gấp 3 lần máy thường) z Tính linh hoạt cao (tính thích nghi nhanh với đối tượng gia công thay đổi, thích hợp với sản xuất loạt nhỏ) z Tập trung nguyên công cao (gia công nhiều bề mặt trên chi tiết trong một lần gá phôi) z Chuẩn bị công nghệ để gia công khác với máy thường là phải lập trình NC để điều khiển máy theo ngôn ngữ mà hãng chế tạo máy đã cài đặt cho hệ điều khiển NC, CNC z Máy gia công CNC có giá trị kinh tế lớn (giá đắt) 4
CCÁÁCC TRTRỤỤCC TOTOẠẠ ĐĐỘỘ VVÀÀ CCÁÁCC CHICHIỀỀUU CHUYCHUYỂỂNN ĐĐỘỘNGNG 5
Các trục toạ độ và các chiều chuyển động Hệ trục toạ độ z Hệ thống các trục toạ độ xác định theo nguyên tắc bàn tay phải Ngón tay cái là trục X, ngón tay trỏ là trục Y và ngón tay giữa là trục Z 6
Các trục toạ độ và các chiều chuyển động Hệ trục toạ độ - Một số quy định chung - TC DIN 66217 z Trục Z: Nếu máy có trục chính cố định, không xoay nghiêng được thì trục Z nằm song song với trục chính hoặc chính là đường tâm trục đó Nếu trục chính xoay nghiêng được và chỉ có một vị trí xoay nghiêng song song với một trục toạ độ nào đó, thì chính trục toạ độ đó là trục Z Nếu trục chính xoay nghiêng được song song với nhiều trục toạ độ khác nhau thì trục Z là trục vuông góc với bàn kẹp chi tiết chính của máy Nếu máy có nhiều trục chính công tác, ta sẽ chọn một trong số đó là trục chính theo cách ưu tiên trục nào có đường tâm vuông góc với bàn kẹp chi tiết Nếu máy không có trục chính công tác (ví dụ máy bào ) thì trục Z cũng là trục vuông góc với bàn kẹp chi tiết 7
Các trục toạ độ và các chiều chuyển động Hệ trục toạ độ - Một số quy định chung - TC DIN 66217 z Trục X là trục toạ độ nằm trên mặt định vị hay song song với bề mặt kẹp chi tiết, thường ưu tiên theo phương nằm ngang. Trên các máy có dao quay tròn z Nếu trục Z đã nằm ngang thì chiều dương của trục X hướng về bên phải nếu ta nhìn từ trục chính hướng vào chi tiết z Nếu trục Z thẳng đứng và máy chỉ có một thân máy thì chiều dương của trục X hướng về bên phải khi ta nhìn từ trục chính hướng vào chi tiết z Nếu máy có hai thân máy thì chiều dương trục X hướng về bên phải nếu ta nhìn từ trục chính hướng vào thân máy bên trái. Trên các máy có chi tiết quay tròn z Trục X nằm theo phương hướng kính đi từ trục chi tiết đến bàn kẹp dao chính Trên các máy không có trục chính công tác z Trục X chạy song song theo hướng gia công chính z Trục Y được xác định sau khi các trục X và Z đã được định nghĩa 8
Các trục toạ độ và các chiều chuyển động Hệ trục toạ độ - Một số quy định chung - TC DIN 66217 z Các trục phụ Nếu ngoài các trục X, Y, Z còn có các trục điều khiển độc lập khác ta dùng kí hiệu U (// X), V (// Y) và W (// Z). Các trục song song khác (so với toạ độ chính) nhận các ký hiệu tiếp theo là P (// X), Q (// Y) và R (// Z). z Ngoài các trục tịnh tiến theo 3 trục toạ độ X, Y, Z thì trên máy điều khiển số còn có thể có các trục quay tương ứng với các trục của bàn hoặc ụ quay là các trục A, B, C. Nếu ta nhìn theo hướng dương của một trục thì chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ là chiều quay dương Quy ước dụng cụ chuyển động tương đối so với hệ thống toạ độ còn chi tiết thì đứng yên 9
Các trục toạ độ và các chiều chuyển động Các chuyển động của máy z Chuyển động thẳng của dụng cụ song song với trục hệ tọa độ gắn với máy được gọi là trục thẳng của máy z Chuyển động của dụng cụ quay xung quanh trục hệ tọa độ gắn với máy được gọi là trục quay của máy Qua những nghiên cứu cho thấy , chỉ cần tối đa 14 trục ( trục chuyển động ) để mô tả bất kỳ một máy CNC phức tạp nào . z 9 trục thẳng bao gồm : Ba trục thẳng thứ nhất : X,Y, Z Ba trục thẳng thứ hai : U (// X), V (// Y) , W (// Z) Ba trục thẳng thứ ba : P (// X) , Q (//Y) , R (// Z) z 5 trục quay bao gồm : Ba trục quay thứ nhất A, B, C. Đây là 3 trục quay xung quanh các trục thẳng X,Y ,Z Hai trục quay thứ hai D và E . Đặc trưng của hai trục quay này là quay song song với trục quay thứ nhất A hoặc B hoặc C hoặc một trục đặc biệt nào đó 10
Quy định toạ độ trên các máy Trên máy tiện z Trục chính mang chi tiết tròn xoay, dụng cụ cắt chuyển động tịnh tiến theo các hướng X và Z 11
Quy định toạ độ trên các máy Trên máy tiện z Trục Z chạy song song với trục chính của máy với quy ước chiều dương chạy từ chi tiết đến dụng cụ z Trục X chạy vuông góc với trục chính với quy ước chiều dương chạy từ tâm chi tiết đến tâm giá dao 12
Quy định toạ độ trên các máy Trên máy phay z Trục chính mang dụng cụ cắt quay, z Chuyển động chạy dao là các chuyển động tịnh tiến theo các trục X, Y và Z z Trục Z chạy song song với trục chính của máy, chiều dương hướng từ chi tiết tới dụng cụ cắt z Trục X, Y thường nằm trong mặt phẳng định vị n 13
Quy định toạ độ trên các máy Trên máy phay ngang Trên máy phay đứng z Chiều dương của trục X quy ước z Chiều dương của trục X quy ước chạy sang phải khi ta nhìn theo chạy sang phải khi ta đứng ngoài hướng từ trục chính đến chi tiết nhìn vào. gia công 14
Quy định toạ độ trên các máy Trên máy phay z Ngoài các trục toạ độ X, Y, Z còn có các trục toạ độ khác song song với chúng. z Các trục này được ký hiệu là U – song song với trục X V – song song với trục Y W – song song với trục Z Các trục toạ độ trên trung tâm gia công 15
Quy định toạ độ trên các máy Trục toạ độ trên một số máy công cụ Máy tiện 2 trục toạ độ Máy tiện ngang 2x2 trục toạ độ Máy tiện 3 trục toạ độ 16
Quy định toạ độ trên các máy Trục toạ độ trên một số máy công cụ Máy tiện đứng 2 trục toạ độ Máy tiện đứng 3x2 trục toạ độ 17
Quy định toạ độ trên các máy Trục toạ độ trên một số máy công cụ Máy doa 3 trục toạ độ Máy doa 4 trục toạ độ 18
Quy định toạ độ trên các máy Trục toạ độ trên một số máy công cụ Máy phay 5 trục toạ độ Trung tâm gia công 5 trục toạ độ 19
CCÁÁCC ĐIĐIỂỂMM 00 VVÀÀ ĐIĐIỂỂMM CHUCHUẨẨNN 20
Các điểm 0 Điểm 0 của máy (M) z Là điểm gốc của các hệ thống toạ độ máy z Điểm M được các nhà chế tạo quy định theo kết cấu động học của từng loại máy Máy tiện Điểm 0: Là giao điểm của trục quay với mặt tỳ của mâm cặp trên mặt bích trục chính 21
Các điểm 0 Điểm 0 của máy (M) Máy phay Máy khoan cần Điểm 0: Là điểm giới hạn vùng làm việc của máy 22
Các điểm 0 Điểm 0 của chi tiết (W) z Là điểm gốc của hệ tọa độ chi tiết z Điểm W do người lập trình tự lựa chọn sao cho Quy đổi thuận tiện các kích thước ghi trêênn bản vẽ thành các giá trị toạ độ trong phạm vi không gian làm việc của máy Định hướng kẹp chặt, điều chỉnh, kiểm tra hệ thống đo lường dich chuyển thuận tiện Với các chi tiết đối xứng nên chọn điểm W tại trục đối xứng Với các chi tiết phay nên chọn điểm W tại điểm góc ngoài đường viền của chi tiết z Nếu hệ thống toạ độ của chi tiết và hệ thống toạ độ của máy khác loại thì các toạ độ của chi tiết phải chuyển sang hệ thoạ độ của máy 23
Các điểm 0 Điểm 0 của chi tiết (W) z Chi tiết tiện Điểm W nằm trên đường tâm của chi tiết hoặc ở đầu bên trái hoặc ở đầu bên phải z Chi tiết phay Điểm W thường nằm tại điểm góc phía dưới bên trái của chi tiết (chi tiết không đối xứng) Điểm W thường nằm trên đường tâm của chi tiết (chi tiết đối xứng) 24
Các điểm 0 Điểm 0 của chi tiết (W) z Nhiều điểm W trên một chi tiết Khi gia công chi tiết có nhiều hình dáng gigiống nhau và đối xứng với nhau thì người ta thường xác định trên chi tiết nhiều hệ tọa độ khác nhau có các điểm 0 tương ứng của chi tiết là W1, W2, W3 . Đơn giản hoá được khâu lập trình 25
Các điểm 0 Điểm 0 của chương trình (P0) z Là điểm dụng cụ cắt sẽ ở đó trước khi gia công z Nên chọn điểm 0 của chương trính sao cho chi tiết gia công hoặc dụng cụ có thể thay đổi một cách dễ dàng mà không ảnh hưởng đến chi tiết hoặc đồ gá 26
Các điểm chuẩn Điểm chuẩn của máy (R) z Là một điểm xác định trong hệ thống toạ độ máy dùng để xác định vị trí của hệ toạ độ máy trong một số trường hợp nhất định. z Điểm chuẩn này có một khoảng cách xác định so với điểm 0 của máy và đã được đánh dấu trên bàn trượt của máy 27
Các điểm chuẩn Điểm chuẩn của dao (P) z Điểm này là điểm đỉnh dao thực hoặc lý thuyết z Điểm P dùng để tính các quỹ đạo chuyển động của dao z Điểm P với một số loại dao Với dao tiện, mũi khoan điểm chuẩn là đỉnh dao Với mũi khoét, mũi doa, dao phay thì điểm chuẩn P là tâm của mặt đầu của dao 28
Các điểm chuẩn Điểm tỳ (A) - điểm gá đặt z Là giao điểm của các đường trục và mặt phẳng tỳ hay nói cách khác là điểm tỳ của bề mặt chi tiết trên đồ gá z Điểm tỳ A có thể trùng với điểm W của chi tiết hoặc có thể chọn tuỳ ý trên mặt phẳng định vị của chi tiết gia công Điểm thay dao (Ww) z Là điểm dao phải chạy đến khi cần thay dao tự động để tránh va đập vào chi tiết gia công hay đồ định vị Điểm thay dao Ww 29
Các điểm chuẩn Điểm điều chỉnh dao (E) z Là điểm được dùng để điều chỉnh kích thước dao khi sử dụng nhiều dao với các kích thước khác nhau Điểm điều chỉnh dao E 30
Các điểm chuẩn Điểm chuẩn của giá dao (T) z Được dùng để xác định hệ trục toạ độ của dao z Điểm T phụ thuộc vào việc gá dao trên máy Điểm gá dao (N) z Là điểm dùng để gá dao trên máy z Khi gá dao trên máy thì điểm T trùng với điểm gá dao N Dao tiện Dao phay Điểm điều chỉnh dao E và điểm gá dao N 31
Các điểm 0 và điểm chuẩn Một số ví dụ 32
Các điểm 0 và điểm chuẩn Một số ví dụ Máy tiện Máy phay 33
CCÁÁCC DDẠẠNGNG ĐIĐIỀỀUU KHIKHIỂỂNN 34
Điều khiển theo điểm Được ứng dụng khi gia công theo các toạ độ xác định đơn giản. z Chi tiết được gá cố định trên bàn máy, dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh không cắt đến điểm theo toạ độ xác định đã được lập trình. z Chỉ khi đạt tới điểm đích, quá trình gia công mới được thực hiện với lượng chạy dao xác định đã được lập trình Khi dịch chuyển các trục có thể z Chuyển động kế tiếp nhau z Chuyển động đồng thời song song không có quan hệ hàm số giữa các trục Được ứng dụng trên các máy khoan toạ độ và trên các thiết bị hàn điểm 35
Điều khiển theo điểm Điều khiển điểm trong quá trình khoan Các trục chạy lần lượt Các trục chạy đồng thời 36
Điều khiển theo đường Điều khiển đường tạo ra các đường chạy song song với các trục của máy. Trong khi chạy dao cắt gọt liên tục tạo nên bề mặt gia công Yêu cầu chỉ thực hiện trên từng trục mộy (không có ràng buộc bởi các quan hệ hàm số) Phạm vi ứng dụng trên các máy phay và máy tiện Phay Tiện 37
Điều khiển theo đường viền Điều khiển này đạt được nhờ thực hiện chạy dao đồng thời trên nhiều trục và giữa các trục này có mối quan hệ hàm số với nhau (tuyến tính hoặc phi tuyến) Tạo ra các đường viền hoặc đường thẳng tuỳ ý trong một mặt phẳng hoặc trong không gian Thường ứng dụng trong các máy phay, máy tiện, các trung tâm gia công Tuỳ theo số lượng các trục được điểu khiển đồng thời mà có z Điều khiển 2D z Điều khiển 2,5D z Điều khiển 3D z Điều khiển 4D, 5D 38
Điều khiển theo đường viền Điều khiển đường viền 2D z Cho phép thực hiện chuyển động chạy dao theo hai trục đồng thời trong một mặt phẳng gia công. z Trục thứ ba được điều khiển hoàn toàn độc lập với hai trục kia. Trên máy tiện Trên máy phay 39
Điều khiển theo đường viền Điều khiển đường viền 2,5D z Cho phép thực hiện chuyển động chạy dao theo hai trục nào đó. z Thông qua chức năng G trong chương trình có thể chuyển từ mặt phẳng này sang mặt phẳng kia. (ví dụ từ XY sang YZ) Gia công trong mặt phẳng YZ Gia công trong mặt phẳng XY 40
Điều khiển theo đường viền Điều khiển đường viền 3D z Cho phép thực hiện chuyển động chạy dao theo ba trục đồng thời trong một mặt phẳng gia công. z Các trục này có mối quan hệ ràng buộc hàm số z Ứng dụng trong gia công khuôn mẫu, các bề mặt phức tạp Điều khiển đường viền 4D, 5D z Ngoài các trục tịnh tiến X, Y, Z còn có các trục quay chuyển động trong quá trình gia công theo một quan hệ ràng buộc nào đó tạo ra các bề mặt phức tạp 4D, 5D Điều khiển đường viền3D Điều khiển đường viền4D 41
GIGIỚỚII THITHIỆỆUU CCÁÁCC MMÁÁYY ĐIĐIỀỀUU KHIKHIỂỂNN SSỐỐ Ths.Phùng Xuân Lan Bộ môn CNCTM Khoa Cơ Khí 1
Nội dung của bài giảng Đặc điểm chung Các thành phần cơ bản của máy điều khiển số z Hệ thống điều khiển số z Một số kết cấu cơ khí Giới thiệu các máy điều khiển số z Máy tiện CNC z Máy phay CNC z Trung tâm phay/khoan z Trung tâm tiện/phay z Máy mài CNC z Cắt bằng laser z Tạo mẫu nhanh 2
Đặc điểm chung Máy công cụ NC, CNC có cấu tạo tổng quát gồm hai phần chính: z Máy công cụ thực hiện quá trình gia công (tiện, phay, khoan, mái, laser, tia lửa điện, xung điện ) z Hệ điều khiển số (bộ điều khiển số NC hoặc bộ điều khiển số dùng máy vi tính CNC) Dữ liệu mô tả tiến trình và nội dung gia công chi tiết được lưu giữởhệ điều khiển số (NC, CNC) dưới dạng chương trình NC. Phương thức nạp chương trình NC từ ngoài vào hệ NC, CNC thông qua: z Bằng tay thông qua bảng điều khiển của máy công cụ z Bằng tay thông qua bàn phím của máy tính nối với máy công cụ z Thông qua các vật mang tin như: Băng đục lỗ, bìa đục lỗ, băng từ dùng cho hệ NC Các đĩa compact (CD), đĩa mềm dùng cho hệ CNC z Giải pháp CAD/CAM-CNC liên hoàn mà ở đó chương trình gia công NC được soạn thảo tự động trên cơ sở dữ liệu CAD kết nối tương thích với hệ CAM rồi trực tiếp truyền tới máy gia công CNC để thực hiện 3
Đặc điểm chung Quá trình gia công chi tiết trên máy NC, CNC được thực hiện tự động, đạt độ chính xác và năng suất gia công cao z Do máy quyết định, không phụ thuộc và tay nghề thợ đứng máy, thợ đứng máy chỉ còn chức năng giám sát quá trình gia công và can thiệp kịp thời vào quá trình đó khi cần thiết Quá trình gia công chi tiết trên máy CNC đạt được tính linh hoạt cao z Không giống như các máy điều khiển tự động theo chương trình cứng (dùng cam, cữ chặn, công tắc hành trình ), M-CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, đặc biệt khi có trợ giúp của máy tính, tiếc kiệm thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả với sản xuất loạt nhỏ. 4
Hệ điều khiển trong máy điều khiển số Quá trình xử lý số là bản chất của quá trình NC và CNC và gồm hai giai đoạn: z Xử lý số bên ngoài (lập chương trình NC) để tạo ra vật mang tin lưu trữ và truyền tải chương trình NC z Xử lý số bên trong (gia công theo chương trình NC đã lập từ vật mang tin Bản vẽ chi Lập trình gia Vật mang Hệ điều khiển Máy công cụ tiết cơ khí công NC tin NC, CNC NC, CNC Xử lý số bên ngoài Xử lý số bên trong Quá trình xử lý sốởmáy NC, CNC 5
Hệ điều khiển trong máy điều khiển số Bản vẽ kết cấu chi tiết cơ khí Bản vẽ công nghệ gia công chi tiết Bản ghi chương trình gia công (theo ngôn ngữ máy NC, CNC) Máy lập trình tạo băng lỗ Máy vi tính (soạn thảo (Máy chữ tự động) chương trình gia công) Vật mang tin (Băng lỗ) Vật mang tin (Đĩa mềm, đĩa CD) Máy công cụ NC Máy công cụ CNC Chuẩn bị công nghệ gia công chi tiết cho máy NC, CNC 6
Hệ điều khiển trong máy điều khiển số Lớp 1 Bảng điều khiển Tay quay Đầu đọc Máy vi tính Nạp dữ liệu Lớp 2 Dữ liệu Dữ liệu hiệu Dữ liệu dao Dữ liệu máy chương trình chỉnh Lưu trữ Lớp 3 Chuẩn bị thông tin Lưu chuyển Xử lý thông tin Lớp 4 Lưu xử lý Điều chỉnh số Điều chỉnh vị Điều chỉnh Lớp 5 vòng quay trí thích ứng trục chính Điều chỉnh Rơle vòng quay Rơle vòng quay Tổng thể máy Hiệu chỉnh dòng Hiệu chỉnh dòng công cụ Lớp 6 Điều khiển toàn máy Truyền động Truyền động trục chính chạy dao Lưu thông tín hiệu trong hệ điều khiển số 7
Hệ điều khiển trong máy điều khiển số Nguyên tắc điều khiển 8
Hệ điều khiển trong máy điều khiển số Nguyên tắc điều khiển Nguyên lý nạp và xử lý thông tin trong một vòng tròn điều khiển khép kín 9
Hệ điều khiển trong máy điều khiển số Nguyên tắc 1 trục điều khiển vòng kín 10
Hệ điều khiển trong máy điều khiển số Nguyên tắc 2 trục điều khiển vòng hở 11
Cấu trúc của một máy điều khiển số 12
Một số kết cấu trong máy điều khiển số Màn hình và bảng điều khiển 13
Một số kết cấu trong máy điều khiển số Thân, đế máy z Độ cứng vững cao z Có các thiết bị chống dao động z Ổn định về nhiệt z 14
Một số kết cấu trong máy điều khiển số Bệ đỡ Hệ thống trượt z Độ cứng vững cao z Hệ thống trượt thẳng z Có các thiết bị chống dao động z Khả năng tải cao z Ổn định về nhiệt z Độ cứng vững tốt z z Không có hiện tượng dính, trơn khi trượt 15
Một số kết cấu trong máy điều khiển số Trục vitme bi Ụ máy sau z Yêu cầu độ chính xác truyền z Kết cấu yêu cầu độ động cao cứng vững cao z Khả năng tải lớn (phụ thuộc z Dễ dàng di chuyển và số bi) z Yêu cầu khử khe hở 16
Một số kết cấu trong máy điều khiển số Đầu rêvônve Ổ tích dao z Khả năng thay đổi dao z Chứa được nhiều dao nhanh z Vận hành chính xác z Vận hành chính xác 17
Một số kết cấu trong máy điều khiển số Các kết cấu khác Cơ cấu thay dao tự động Cấp phôi tự động 18
GIGIỚỚII THITHIỆỆUU CCÁÁCC MMÁÁYY ĐIĐIỀỀUU KHIKHIỂỂNN SSỐỐ 19
Máy tiện CNC Tuỳ theo kết cấu có thể phân chia: z Kết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứng z Bàn/ bệ máy thẳng hoặc nghiêng z Với một, hai hoặc nhiều trục chính z Với một hoặc nhiều bàn dao hoặc đầu dao rêvônve z Có hoặc không các trục phụ để mở rộng khả năng gia công Tuỳ theo mức độ tự động hoá có thể có: z Ổ tích phôi có chức năng thay đổi phôi tự động z Ổ tích dao có chức năng thay đổi dụng cụ giữa đầu dao rêvônve và ổ tích dao z Thay đổi các chấu kẹp tự động trong mâm cặp z Luy-nét và ụ động được điều khiển số z Giám sát dụng cụ tự động 20
Máy tiện CNC Một số chức năng chính: z Hiệu chỉnh đồng thời nhiều thông số của dụng cụ (bán kính lưỡi cắt, độ mòn dao) z Giám sát các lưỡi cắt của dụng cụ và kiểm tra hiện tượng vỡ dao z Giám sát tuổi bền dụng cụ và truy cập tự đông dụng cụ tương đương để thay thế dụng cụ đã hết tuổi bền z Tốc độ cắt không đổi nhờ tốc độ quay của trục chính thích nghi tự động với đường kính chi tiết gia công 21
Máy tiện CNC Khả năng gia công 22
Máy tiện CNC Khả năng gia công 23
Máy tiện CNC Máy tiện CNC 1 trục chính - 1 đầu rêvonve 24
Máy tiện CNC Máy tiện CNC 1 trục chính - 2 đầu rêvonve 25
Máy tiện CNC Máy tiện CNC 2 trục chính - 2 đầu rêvonve 26
Máy phay CNC Tuỳ theo kết cấu có thể phân chia: z Kết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứng z Bàn/ bệ máy thẳng hoặc nghiêng hoặc quay z Với một, hai hoặc nhiều trục chính z Có hoặc không các trục phụ để mở rộng khả năng gia công Tuỳ theo mức độ tự động hoá có thể có: z Ổ tích phôi có chức năng thay đổi phôi tự động z Ổ tích dao có chức năng thay đổi dụng cụ z Giám sát dụng cụ tự động 27
Máy phay CNC Một số chức năng chính: z Hiệu chỉnh đồng thời nhiều thông số của dụng cụ (chiều dài, bán kính dao) z Giám sát các lưỡi cắt của dụng cụ và kiểm tra hiện tượng vỡ dao z Giám sát tuổi bền dụng cụ và truy cập tự đông dụng cụ tương đương để thay thế dụng cụ đã hết tuổi bền 28
Máy phay CNC Khả năng gia công d) T-slot cutting with a milling cutter 29
Máy phay CNC Máy phay 3 trục toạ độ 30
Trung tâm gia công phay/khoan Đặc điểm chung của một trung tâm gia công phay/khoan: z Ba trục NC thẳng và một bàn trong quay được để gia công 4 mặt trên phôi có hình khối vuông trong 1 lần gá. Khi sử dụng một đầu lắp dụng cụcóthể nghiền theo phương ngang hoặc đứng có thể gia công cả trục thứ 5 z Có thể thực hiện mọi công việc (phay, khoan, tiện, cán phẳng, cắt ren) với kết cấu mở rộng phù hợp có thể phay biên dạng, khoan nghiêng hoặc tiện ren. Tốc độ quay và tốc độ tiến dao phải được lập trình cho từng dụng cụ z Các dụng cụ được đưa vào ổ tích dao nối ghép với máy gia công, được truy cập theo chương trình và thay đổi vào trục chính của máy. z Có thêm các thiết bị thay đổi phôi để giảm thời gian dứng máy do phải thay đổi phôi gia công. Việc gá kẹp vá tháo dỡ phôi được thực hiện trong thời gian cắt vật liệu và ở bên ngoài phạm vi gia công của máy z Những trung tâm gia công phức tạp hơn còn có thêm bàn tròn thứ hai quay được, có thêm đồ gá nghiêng dùng cho phôi hoặc môt đầu dao phụ ngang hoặc đứng có thể điểu chỉnh theo góc bất kỳ. 31
Trung tâm gia công phay/khoan Phân loại trung tâm gia công z Theo vị trí của trục chính máy: trung tâm gia công ngang, trung tâm gia công đứng z Trung tâm gia công có bàn toạ độ nghĩa là chuyển động X/Y của phôi và chuyển động Z của dụng cụ z Trung tâm gia công có trụ đứng dịch chuyển: dụng cụ thực hiện chuyển động X, Y và Z còn phôi tùy theo yêu cầu có chuyển động nghiêng hoặc quay theo 1 hoặc 2 trục 32
Trung tâm gia công khoan/phay 33
Trung tâm gia công tiện, phay Đặc điểm chung của một trung tâm gia công tiện, phay: z Ngoài các chuyển động quay cần thiết của phôi, dao cụ còn có thêm các chuyển động chạy dao khác thích hợp cho việc phay/khoan các biên dạng phức tạp trên chi tiết tiện z Có thể tiến hành tiện và phay/khoan trên phôi mà không phải gá đặt phôi nhiều lần 34
Trung tâm gia công tiện, phay 35
Trung tâm gia công tiện, phay 36
Máy mài CNC Khả năng của máy mài CNC z Độ chính xác yêu cầu cao hơn nhiều đối với độ phân giải khi đo và lập trình là 0.1μm z Phạm vi lượng tiến dao rông từ 0.02 mm/phút 60 m/phút z Sửa đá mài điều khiển số với dụng cụ kim cương z Hiệu chỉnh (bù) tốc độ quay của trục mài và chuyển động ăn vào của đá mài sau khi sửa đá z Tốc độ tiến dao theo quỹ đạo với sai số về gốc 0 để tránh sai số biến dạng khi sử a đá profin cũng như khi mài lắc lư z Lập trình và hiệu chỉnh quá trình mài đơn giản tại mọi thời điểm z Lập trình biên dạng tại máy mài có thể nạp hoặc là hình dạng đá mài hoặc hình dạng chi tiết mài với trợ giúp đồ hoạ nhờ hệ CNC z 37
Máy mài CNC Phân loại máy mài z Máy mài phẳng (thường có 3 trục NC, có khi có thêm 2 đến 3 trục NC khác dùng cho các chuyển động tách biệt ở đó chi tiết mài không phải luôn là phẳng, mà có thể lồi hoặc lõm theo phương X hoặc Y) z Máy mài tròn (thường có 2 trục NC, có khi là 2x2 trục NC cho dạng mài đặc biệt) z Máy mài dụng cụ (có ít nhất 5 trục NC với phép nội suy đồng thời) z Máy mài định hình z Máy mài profin z Máy mài biên dạng 38
Máy mài CNC Máy mài 1 trục Wide range of accessories: Spiral grinding Cylindrical grinding Optical profile grinding Copying Wheel dressing Wet grinding Etc. 39
Máy mài CNC Máy mài nhiều trục Wheelhead with 3 spindles (optional up to 6 spindles) Indexing time less than 5 seconds Wheel packages with up to 4 grinding wheels on each spindle. Cooling pipes moving together with the wheel package. 11 kW or 18,5 kW spindle motor Ideal for advanced resharpening and heavy manufacturing. 40
Máy mài CNC Máy mài dụng cụ Ultra Versatile – High Precision Tool, Cutter & Broach Grinding machine with 5- axes 5D interpolation and 6th software axis. For manufacturing or resharpening 11 kW or 18,5 kW spindle motor Automatic loading Multi-spindle Wheelhead 41
Máy cắt laser Khả năng gia công trên máy cắt laser z Cắt băng laser là một dạng cắt đốt cháy tinh bằng cách dùng một tia ánh sáng không nhìn thấy làm cho vật liệu gia công nóng chảy và tận dụng phản ứng toả nhiệt với khí oxy để cắt tâm tôn có chiều dày tới 6mm Ưu thế so với phương pháp cắt đốt khác cắt bằng z Vết cắt rất hẹp, khoảng chừng 0.2-0.4mm z Vùng tác động nhiệt rất bé khoảng 0.1mm z Vết cắt sắc cạnh (không bị vê tròn, không có bavia) z Các cạnh của vết cắt song song với nhau z Độ nhám bề mặt của vết cắt thấp z Tốc độ cắt và năng suất cắt cao z Ứng dụng thuận tiện cho các tấm tôn mỏng Ưu thế so với phương pháp đột dập cơ khí thông thường z Không cần dụng cụ, nên ko có hiện tượng mòn dụng cụ z Không cần lực tác động z Tạo được các khe, rãnh thủng hẹp mảnh z Tốc độ cắt cao z Ít tiếng ồn z Độ nhám vết cắt thấp 42
Máy cắt laser Đặc điểm chung z Chuyển động của phôi thực hiện trong một mặt phẳng do đó cần 2 trục NC. z Khi gia công theo biên dạng cần có phép nội suy thẳng hoặc theo biên dạng z Tốc độ cắt được giám sát tốt kể cả khi cắt đường cong có kích thước bé Một số ứng dụng khác của laser z Hàn z Cắt z Khắc z Khoan z Phay 43
Máy tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) Một số sản phẩm của tạo mẫu nhanh 44
Tạo mẫu nhanh Nguyên lý chung z Additive Fabrication Vật liệu được thêm vào và liên kết với nhau để tạo thành mẫu không phải là cắt gọt vật liệu như các phương pháp gia công truyền thống (phay, tiện, bào ) z Direct fabrication from CAD data Trực tiếp tạo ra các mẫu thực từ mô hình CAD z Layered Manufacturing Mẫu được tạo theo lớp (lớp sau được tạo thành trên nền của lớp trước) 45
Tạo mẫu nhanh Đặc điểm chung z Giảm được đáng kể thời gian gia công đối với các chi tiết có kích thước vừa phải và độ phức tạp cao. z Cho phép tạo mẫu các vật thể có các hình dạng phức tạp mà không thể gia công bằng các phương pháp gia công cắt gọt thông thường z Tạo hình trực tiếp từ dữ liệu CAD z Có mặt hạn chế về kích thước. Thể tích vật thể tạo mẫu khoảng 0.125m3 z Vật liệu dùng trong công nghệ tạo mẫu nhanh bị hạn chế và phụ thuộc vào phương pháp sử dụng. 46
Tạo mẫu nhanh Quy trình tạo mẫu TạomôhìnhCAD củamẫu ChuyểnmôhìnhCAD sang định dạng STL (*.stl) Cắtmẫu thành những lớpmỏng trên mặtcắt ngang Hoàn chỉnh mẫuvà chuyểndữ liệutớimáyRP Tạomẫutheolớp Làm sạch và xử lý mẫu 47
Tạo mẫu nhanh Tạo mô hình mẫu trực tiếp bằng CAD z Dùng các phần mềm vẽ CAD như Pro/Engineer, Solidworks hay các phần mềm chuyên dụng trong kiến trúc, nghệ thuật để thiết kế vật thể 48
Tạo mẫu nhanh Tạo mô hình mẫu thông qua phương pháp chụp cắt lớp (CT, μCT, MRI ) z Các bộ phận trong cơ thể con người được chụp cắt lớp 49
Tạo mẫu nhanh Tạo mô hình mẫu bằng cách dùng các thiết bị như máy đo toạ độ, bút vẽ bằng laser z Các vật thể thực được xác định kích thước thông qua các máy đo toạ độ 50
Tạo mẫu nhanh Chuyển mô hình CAD sang định dạng STL z STL biểu diễn xấp xỉ các bề mặt dưới dạng các mặt cạnh. z STL file là một danh sách chứa dữ liệu các mặt cạnh. Mỗi mặt cạnh được xác định bởi toạ độ 3 đỉnh của một tam giác và một pháp tuyến ngoài đơn vị của tam giác đó. 51
Tạo mẫu nhanh Cắt lớp vật thể z Vật thể 3D định dạng .STL sẽ được cắt thành những lớp mỏng 2D thông qua một phần mềm cắt lớp chuyên dụng. 52
Tạo mẫu nhanh Hoàn chỉnh mẫu và chuyển dữ liệu tới máy RP z Thêm các phần đỡ trong trường hợp tạo mẫu kém cứng vững z Hình thành đường chạy, xác định các chế độ tạo mẫu z Chuyển dữ liệu tới máy RP dưới dạng code Types of hatching path; (a)crank, (b)zigzag (a) (b) 53
Tạo mẫu nhanh Dùng các phương pháp khác nhau để tạo mẫu z Tạo mẫu theo nguyên tắc lớp sau chồng lên lớp trước z Vật liệu có thể bằng nhựa, giấy, bột kim loại, ceramic tuỳ từng phương pháp tạo mẫu nhanh 54
Tạo mẫu nhanh Các ví dụ về mẫu gia công bằng RP SLA (Stereolithography) FDM (Fused Deposit Manufacturing)55
Tạo mẫu nhanh Các ví dụ về mẫu gia công bằng RP SLS (Slective Laser Sintering) LOM (Laminated Object Manufacturing)56
Tạo mẫu nhanh Các ví dụ về mẫu gia công bằng RP SGC (Solid Ground Curing) 3D Printing 57
Ứng dụng của RP Design review and functional testing z Cho phép chế tạo nhanh và với hiệu quả kinh tế cao các mẫu giúp cho nhiều quá trình kiểm định sản phẩm như là tối ưu hoá thiết kế, kiểm tra chức năng sản phẩm trong quá trình phát triển sản phẩm Scientific or topological visualization z Cho phép hình dụng dễ dàng những mô hình có kết cấu và hình dạng phức tạp trong toán, nghệ thuật, kiến trúc mà không thể gia công bằng phương pháp cắt gọt thông thường Rapid tooling z Tạo vật mẫu trung gian trong công nghệ làm khuôn (indirect tooling) z Tạo trực tiếp dụng cụ cắt (direct tooling) Rapid manufacturing z Chế tạo, sản xuất nhanh các chi tiết phức tạp với số lượng nhỏ ứng dụng trong y học hay các ngành chế tạo khác 58
Ứng dụng của RP Y học Tumor identification Tasks: 1) Reconstruct 3D anatomy 2) Identify and separate tumor 3) Design repairing scaffold 4) Tissue engineered bone implant 59
Ứng dụng của RP Rapid tooling Fig: Manufacturing steps in sand casting that causes that uses rapid-prototyped patterns 60
Ứng dụng của RP Rapid tooling Fig: Manufacturing steps in sand casting that causes that uses rapid-prototyped patterns 61
GIGIỚỚII THITHIỆỆUU MMỘỘTT SSỐỐ HHỆỆ THTHỐỐNGNG TRONGTRONG MMÁÁYY ĐIĐIỀỀUU KHIKHIỂỂNN SSỐỐ Ths.Phùng Xuân Lan Bộ môn CNCTM Khoa Cơ Khí 1
Nội dung của bài giảng Hệ dụng cụ và cung ứng dụng cụ tự động z Tổng quan về hệ dụng cụ z Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ z Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Hệ cấp tháo phôi tự động 2
HHệệ ddụụngng ccụụ vvàà cungcung ứứngng ddụụngng ccụụ 3
Tổng quan về hệ dụng cụ Đặc điểm hệ dụng cụ z “Hệ dụng cụ là khâu nối giữa lưỡi cắt với máy công cụ để tạo ra phoi khi có tác động của lực cắt nhằm thu nhận các lực cắt và đông thời thực hiện những chuyển động giữa lưỡi cắt của dụng cụ và chi tiết gia công” z Hệ dụng cụ phải được tạo lập phù hợp với phương pháp gia công và đặc điểm kết cấu của máy công cụ tương ứng Độ tin cậy của hệ dụng cụ z Độ tin cậy về công nghệ (đảm bảo các thông số về khả năng cắt) Ở những giá trị về thông số cắt nào sẽ không xảy ra hiện tượng vỡ dao Khối lượng phoi thoát ra là bao nhiêu ứng với tuổi bền của dụng cụ z Độ tin cậy về hình học (đảm bảo các thông số hình học của dao) Hiệu chỉnh (bù) khi có sai lệch về kích thước thực của dụng cụ và kích thước yêu cầu Đảm bảo chính xác vị trí của lưỡi cắt 4
Tổng quan về hệ dụng cụ Yêu cầu của hệ dụng cụ z Hệ dụng cụ phù hợp với các máy gia công NC, CNC phải đảm bảo tính chất vạn năng và linh hoạt, phải thực hiện được mọi công việc gia công, phải có độ cứng vững cao, phải đạt năng suất bóc phoi cao phải có chi phí gia công có thể chấp nhận được z Bên cạnh khả năng cắt, độ tin cậy của dụng cụ còn có yêu cầu về: khả năng cung ứng nhẹ nhàng của hệ dụng cụ khả năng đảm bảo phù hợp với kỹ thuật điều khiển NC, CNC khả năng điều chỉnh nhanh theo nhiệm vụ gia công thay đổi 5
Tổng quan về hệ dụng cụ Các thành phần cơ bản z Tiếp nhận dụng cụ Để lắp dụng cụ vào trục chính của máy công cụ z Dụng cụ Được ghép nối và đo kiểm trước với phần tử tiếp nhận dụng cụ ở bên ngoài máy công cụ z Ổ tích dụng cụ Có chức năng lưu giữ các dụng cụ cần thiết cho quá trình gia công z Trang bị/đồ gá thay đổi dụng cụ Có chức năng thay đổi dụng cụ, kể cả tiếp nhận/gá đặt dụng cụ, giữa vị trí làm việc và vị trí ở ổ tích dụng cụ 6
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Tiếp nhận dụng cụ z Là phần tử quan trọng của một hệ dụng cụ z Để lắp dụng cụ trên trục chính của máy công cụ z Kết cấu chưa thực sự tạo được sự thống nhất trên phạm vi quốc tế 7
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Yêu cầu của bộ phận tiếp nhận dụng cụ z Để thay đổi dụng cụ, dùng trên một trung tâm gia công, nhanh và an toàn cần phải đảm bảo sao cho các dụng cụ có phần tiếp nhận dụng cụ như nhau. Kết cấu của phần tử tiếp nhận dụng cụ được tạo lập theo hướng chính sau: A) Tương ứng với lỗ côn tiếp nhận dụng cụ ở trục chính của máy công cụ B) Tương ứng với các rãnh khía để ngàm kẹp cặp vào dùng cho cơ cấu thay đổi dụng cụ tự đông, kể cả vạch chuẩn để mặc định hhưướng dụng cụ C) Tương ứng với loại hệ thống kẹp mà với nó phần tử tiếp nhận dụng cụ được giữ chặt bằng lực vào trục máy gia công để truyền lực an toàn z Để giảm chi phí về các phần tử tiếp nhận dụng cụ, khi sử dụng nhiều trung tâm gia công cần phải dùng các phần tử tiếp nhận dụng cụ có kết cấu thống nhất 8
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Tiếp nhận dụng cụ Lắp với dụng cụ Lắp với lỗ côn tương ứng ở trục chính 9
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Tiếp nhận dụng cụ A toolholder equipped with thrust-force and torque sensors (smart toolholder), capable of continuously monitoring the cutting operation. Such toolholders are necessary for the adaptive control of manufacturing operations. Source: Courtesy of Cincinnati Milacron, Inc. 10
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ z Là một thành phần quan trọng nhất của hệ dụng cụ z Dụng cụ răng chắp hoặc liền khối z Làm bằng vật liệu thép gió, hợp kim cứng, kim cương 11
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Yêu cầu của dụng cụ z Cần phải đảm bảo độ cứng vững cao z Khả năng bóc tách lớn z Có sức bền nhiệt lớn z Có khả năng điều chỉnh tự động hoặc bằng tay 12
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ răng chắp Methods of mounting inserts on toolholders: (a) clamping and (b) wing lockpins. Relative edge strength and tendency for chipping of inserts with various shapes. Strength refers to the cutting edge indicated by the included angles. Source: Courtesy of Kennametal, Inc. 13
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ răng chắp - Ví dụ 14
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ răng chắp 15
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ răng chắp - Ví dụ 16
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Vật liệu làm dụng cụ The hardness of various cutting- tool materials as a function of temperature (hot hardness). The The range of applicable cutting wide range in each group of speeds and feeds for a variety materials is due to the variety of of tool materials. tool compositions and treatments available for that group. 17
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Vật liệu làm dụng cụ Relative time required to machine with various cutting-tool materials, indicating the year the tool materials were first introduced. Note that machining time has been reduced by two orders of magnitude with a hundred years. Source: Courtesy of Sandvik. Multiphase coatings on a tungsten- carbide substrate. Three alternating layers of aluminum oxide are separated by very thin layers of titanium nitride. Inserts with as many as thirteen layers of coatings have been made. Coating thicknesses are typically in the range of 2 to 10 μm. Source: Courtesy of Kennametal, Inc. 18
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ trên máy tiện và khả năng gia công Tiện ngoài Tiện trong 19
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ trên máy tiện và khả năng gia công Tiện cắt đứt Tiện ren trong, ngoài 20
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ trên máy tiện và khả năng gia công Tiện rãnh mặt đầu Tiện rãnh ngoài Tiện rãnh trong 21
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công 22
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công 23
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công 24
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công 25
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Ổ tích dụng cụ z Có chức năng lưu trữ các dụng cụ cần thiết cho quá trình gia công z Có thể thay đổi dao trực tiếp hoặc thông qua cơ cấu thay dao tự động 26
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Đầu rêvonve z Thường được dùng trên máy tiện z Tạo điều kiện thay đổi dao nhanh trực tiếp (sau một nguyên công, đầu rêvonve tự động xoay dần thêm một vị trí cho tới khi tìm được dụng cụ yêu cầu, các vị trí không lắp dụng cụ sẽ được nhảy qua z Kết cấu chứa được ít dao (6-18 dụng cụ) để tránh va đập giữa dụng cụ và phôi Các loại đầu rêvonve z Đầu rêvonve dạng ngôi sao z Đầu rêvonve dạng chữ thập z Đầu rêvonve dạng đĩa/phiến tròn z Đầu rêvonve dạng thang trống 27
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Đầu rêvonve Đầu rêvonve chữ thập Đầu rêvonve kiểu đĩa Đầu rêvonve kiểu sao 28
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Ổ tích dao z Thường được dùng trên máy phay CNC hoặc các trung tâm gia công phay/khoan z Cần kết hợp với cơ cấu thay dao tự động khi có yêu cầu thay dao z Kết cấu chứa được nhiều dao (một số loại tới 100 hoặc nhiều hơn) Các loại ổ tích dao z Ổ tích dao dài nhiều dụng cụ được cắm hoặc treo thành một hoặc nhiều hàng bên cạnh nhau z Ổ tích dao dạng đĩa tròn nhiều dụng cụ được cắm phân bố trên chu vi của đĩa z Ổ tích dao vòng nhiều dụng cụ được cắm trên nhiều vòng tích dao bố trí đồng tâm nhau, các vòng tích dao có khả năng quay độc lập nhau z Ổ tích dao dạng băng xích nhiều dụng cụ được cắm trên chiều dài của băng xích, có kết cấu đơn hoặc kép, có thể nới rộng tuỳ nhu cầu sử dụng z Ổ tích dao nhiều tầng 29
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Các dạng ổ tích dao Ổ tích dao dạng đĩa tròn 30
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Các dạng ổ tích dao Ổ tích dao vòng Ổ tích dao nhiều tầng Ổ tích dao dạng băng xích 31
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Cơ cấu thay dao tự động z Có chức năng thay đổi dụng cụ kể cả tiếp nhận/gá đặt dụng cụ giữa vị trí làm việc và ổ tích dụng cụ. z Có kết cấu phổ biến dạng tay tóm 32
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Chu trình thay đổi dụng cụ z Tìm kiếm dụng cụ tiếp theo đã được lập trình và chuẩn bị vị trí tương ứng trong ổ tích dao để lấy dụng cụ ra z Ổ tích dao và trục chính máy chuyển dịch về vị trí thay đổi dụng cụ z Nghiêng tay tóm và tóm dụng cụ ở trục chính và trong ổ tích dao, hãm trong tay tóm và nhả các thiết bị đỡ và giữ z Lấy dụng cụ ra, nghiêng tay tóm dụng cụ và lắp dụng cụ mới vào lỗ côn của trục chính máy cũng như đưa dụng cụ đã dùng vào lỗ tương ứng ở ổ tích dao z Nghiêng tay tóm về vị trí tĩnh an toàn 33
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Một số cơ cấu thay dao tự động z Kết cấu ổ tích dao dạng xích hoặc nhiều tầng z Vị trí của trục chính máy và ổ tích dao gần nhau z Đường dịch chuyển của tay tóm tương đối đơn giản 34
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Một số cơ cấu thay dao tự động z Kết cấu ổ tích dao dạng xích hoặc nhiều tầng z Vị trí của trục chính máy và ổ tích dao tương đối xa z Đường dịch chuyển của tay tóm tương đối phức tạp 35
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Một số cơ cấu thay dao tự động z Kết cấu ổ tích dao dạng đĩa tròn z Vị trí của trục chính và ổ tích dao thuận lợi cho việc thay dao trực tiếp z Các chuyển động thay dao đơn giản, không cần kết cấu tay tóm 36
Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ Một số cơ cấu thay dao tự động z Kết cấu ổ tích dao dạng đĩa tròn z Vị trí của trục chính và ổ tích dao không thuận tiện cho việc thay dao z Kết cấu tay tóm gồm nhiều khâu dịch chuyển 37
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Catalog dụng cụ z Hệ dụng cụ và các tổ hợp dụng cụ được quản lý theo các mã hiệu phân loaị z Các dữ liệu này được lưu trữ thành các catalog dưới dạng các tờ rời có cấu trúc theo một ngôn ngữ lập trình chuyên dùng và tương thích với các máy CNC z Mã hiệu này chứa đựng các dữ liệu về phương pháp gia công, máy gia công, cách gá đặt dụng cụ, ổ tích dụng cụ, thân dao, lưỡi cắt của dao. z Mã hiệu này phải phù hợp với hệ thống mã hiệu hiện dùng tại xí nghiệp 38
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Catalog dụng cụ z Một ví dụ đơn giản về mã hiệu của dao tiện 0 0 00 00 00 0 0 Bán kính lưỡi cắt Vật liệu làm dao Kích thước điều chỉnh trước Cơ cấu kẹp dao Hình dạng cơ bản cụ thể của dao Kiểu hình dạng cơ bản của dao Đại lượng, kích thước danh nghĩa 39
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Nhận dạng dụng cụ z Nhận dạng dụng cụ một cách tin cậy z Cung cấp các dữ liệu ứng với từng dụng cụ một cách chính xác và không nhầm lẫn giữa các dụng cụ z Tuỳ theo khả năng của một hệ dụng cụ mà cần phải cung cấp các dữ liệu sau: Kiểu dụng cụ Số hiệu dụng cụ Dụng cụ dự bị để thay thế Vị trí dụng cụ trong ổ tích dao Trong lượng dụng cụ Lượng tiến dao và mô men quay tối đa Tuổi bền của dụng cụ/ Tuổi bền còn lại Giới hạn vỡ dao Bán kính dao Bán kính lưỡi cắt Chiều dài dụng cụ Chiều dài va đập Mã hiệu dụng cụ đặc biệt Giá trị hiệu chỉnh dụng cụ 40
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Nhận dạng dụng cụ z Hệ thống nhận dạng điện tử tốt nhất hiện nay là một con chip nhớ dữ liệu điện tử được gắn cứng trên dụng cụ: dữ liệu được đọc nhờ đầu đọc phù hợp z Quá trình trao đổi dữ liệu , giữa chip dữ liệu và hệ điện tử trước đây thực hiện thông qua các tiếp điểm Æ Tiếp điểm mòn hoặc bẩn sẽ gây ra sai số đọc dữ liệu. z Ngày nay, các thiết bị cảm ứng và không tiếp xúc được sử dụng về cơ bản đã nâng cao độ an toàn khi đọc dữ liệu z Hai nguyên lý nhận dạng dữ liệu Hệ thống đọc Hệ thống đọc-ghi 41
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Nhận dạng dụng cụ z Hệ thống đọc Sử dụng vật mang tin với mã hiệu nhận dạng có bốn vị trí (ký tự) ví dụ liên tục từ 0001 tới 9999. Các đầu đọc gắn ở khoang dụng cụ, ở máy điều chỉnh dụng cụ và ở máy gia công tương ứng với 3 bộ dụng cụ Các đầu đọc này hoạt động trong mối quan hệ với máy tính trung tâm dùng cho dụng cụ. Máy tính này có chức năng lưulưu gigiữ và quản trị mọi dữ liệu dụng cụ. Vật mang mã hiệu chỉ cung cấp mã hiệu nhận dạngng chocho máy tính dụng cụ và máy tính này sẽ sắp xếp các dữ liệu cho trước theo dụng cụ tương ứng với các mã hiệu nhận dạng nhất định Hệ CNC của máy gia công sẽ tự động nhận dữ liệu nếu mã hiệu nhận dạng được nhận biết nhờ đầu đọc khi dụng cụ được đưa vào ổ tích dao 42
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Nhận dạng dụng cụ z Hệ thống đọc, ghi Sử dụng vật mang tin có dung lượng nhớ lớn hơn và có thể lưu trữ tới 256 byte dữ liệu dụng cụ. z Dung lượng đó đủ để lưu giữ các dữ liệu quan trọng nhất như: số hiệu dụng cụ, kiểu dụng cụ, chiều dài, đường kính, tuổi bền, nhóm trọng lượng Dụng cụ luôn mang mọi dữ liệu và vì vậy không cần phải có quan hệ với máy tính dùng cho dụng cụ khi dụng cụ được đưa vào máy gia công Các dữ liệu có thể truy cập, bổ xung và thay đổi ở mọi thời điểm nhờ đầu đọc ghi z Tự động cập nhật tuổi bền còn lại, hiệu chỉnh/bù lượng mòn 43
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Nhận dạng dụng cụ z Cấu tạo của hệ thống nhận dạng dụng cụ điện tử Các vật mang mã hiệu còn gọi là chip điện tử với mã hoá cố định hhooặc thay đổi Các đầu đọc hoặc đầu đọc-ghi có kèm các bộ khuếch đại Trạm đọc (hoạt động kết hợp với các đầu đọc và truyền tiếp mã hiệu nhận dạng với một máy tính hoặc một hệ CNC) Hệ đánh giá dùng cho hệ đọc ghi Máy tính dùng cho dụng cụ để lưu trữ và quản trị các dữ liệu dụng cụ Hệ phần mềm chuyên dùng để nhớ dữ liệu, quản trị dữ liệu, trao đổi dữ liệu và hiển thị với chế độ phù hợp và rõ ràng trên máy tính. z Ưu điểm của hệ thống Lưu thông dữ liệu tự động giữa máy điều chỉnh dụng cụ máy tính hệ CNC và người sử dụng Đảm bảo trao đổi dữ liệu an toàn Không cần sử dụng phiếu dụng cụ trong sản xuất Thống kê dụng cụ tốt hơn và tự động hoá 44
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Điều chỉnh dụng cụ trước khi gia công z Điều chỉnh dụng cụ là công việc cần thiết đối với các máy công cụ điều khiển bằng số khi hiệu chỉnh đều đặn quỹ đạo dao hoặc khi gia công các chi tiết với dụng cụ có kích thước quy định. Việc điều chỉnh dụng dụng cụ đảm bảo đúng vị trí lưỡi cắt của dao theo kích thước cho trước hoặc xác định kích thước thực của dao Việc điều chỉnh thường được thực hiện ở bên ngoài máy gia công bằng máy điều chỉnh có trang bị các bộ thích nghi phù hợp để đảm bảo gá đặt dụng cụ như ở máy gia công. z Điều chỉnh dụng cụ là đảm bảo sao cho các lưỡi cắt chính và phụ của một dụng cụ cắt gọt có vị trí chính xác nhất so với điểm gốc E của cơ cấu lắp dao theo phiếu điều chỉnh dụng cụ z Vị trí các lưỡi cắt của dao được xác nhận theo phương pháp quang học nhờ kính hiển vị với ống kính, đĩa chia vạch chuẩn hoặc thông qua đầu đo tiếp xúc z Các giá trị đo được nạp vào bộ nhớ giá trị hiệu chỉnh dụng cụ của hệ dụng cụ CNC 45
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Điều chỉnh dụng cụ trước khi gia công E E E 46
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Quản trị dụng cụ trong hệ CNC z Hệ dụng cụ được quản lý nhờ mã hiệu phân loại z Quản lý và xử lý dữ liệu dụng cụ trong hệ CNC: Hiệu chỉnh chiều dài dao nhằm so sánh giữa chiều dài thực và chiều dài chuẩn của dao (theo phương Z) Hiệu chỉnh đường kính dao (bán kính ddao)ao) để tính ttooán tự động quỹ đạo tâm dao ứng với từng đường kính dao phay Hiệu chỉnh lượng mòn dao để khử ảnh hưởng của độ mòn các lưỡi cắt của dao tới kích thước gia công mà không cần phải thay đổi giá trị gốc cho trước Thay đổi kịp thời những dụng cụ đã sử dụng quá tuổi bền hoặc không cần thiết nữa có trong ổ tích dao mà không cần dừng máy gia công z Trong trường hợp dụng cụ đã sử dụng hết tuổi bền, khí nó trở về ổ tích dao sẽ không có khả năng nhận dạng điện tử nữa, như vậy chỉ còn dụng cụ dự bị thay thế là có khả năng nhận dạng điện tử ứng với lệnh truy cập dụng cụ tiếp theo trong chương trình gia công NC 47
Một số chức năng của hệ dụng cụ và quản lý dụng cụ Quản trị dụng cụ trong hệ CNC z Thông thường cần phải có ít nhất 3 bộ dụng cụ cho một máy gia công CNC: Trong ổ tích dao tại máy gia công Trong ở phòng kiểm tra để điều chỉnh/đo kiểm trước khi gigiaa công Trong kho dự trữ 48
HHệệ ththốốngng ccấấpp ththááoo phôiphôi ttựự đđộộngng 49
Hệ thống cấp tháo phôi tự động Đặc điểm chung z Cấp phôi và đẩy phôi tự động vào và ra khỏi vị trí gia công xác định z Cho phép làm trùng thời gian phụ (thời gian tháo chi tiết gia công và thời gian gá đặt phôi trong đồ gá) với thời gian máy khi gia công trên phôi z Là một kết cấu tiêu chuẩn để có thể gá và kẹp chặt trên bàn máy z Sử dụng cơ cấu cấp tháo phôi tự động giúp cho việc điều chỉnh linh hoạt và thuận lợi z Khi gia công các chi tiết giống nhau cần phải có số đồ gá bằng số cơ cấu cấp tháo phôi z Các máy với cơ cấu cấp tháo phôi có kết cấu chiếm diện tích hơn so với các máy thông thường 50
Hệ thống cấp tháo phôi tự động Một số dạng cơ cấu cấp tháo phôi tự động Two types of transfer mechanisms: (a) straight rails (b) (b) circular or rotary patterns. 51
Hệ thống cấp tháo phôi tự động Một số dạng cơ cấu cấp tháo phôi tự động (a) Schematic illustration of the top view of a horizontal-spindle machining center showing the pallet pool, set-up station for a pallet, pallet carrier, and an active pallet in operation (shown directly below the spindle of the machine). (b) Schematic illustration of two machining centers with a common pallet pool. Various other pallet arrangements are possible in such systems. Source: Courtesy of Hitachi Seiki Co., Ltd. 52