Bài giảng CAD/CAM-CNC Week05

CNC Lecture 11 GIGIỚỚI THII THIỆỆU MU MỘỘT ST SỐỐ HHỆỆ THTHỐỐNG NG TRONG MTRONG MÁÁY ĐIY ĐIỀỀU KHIU KHIỂỂN SN SỐỐ Ths Phùng Xuân Lan Bộ môn CNCTM Khoa Cơ Khí 22 NNộội dung ci dung củủa ba bàài gii giả[.]

GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG

TRONG MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ

Ths.Phùng Xuân Lan

Bộ môn CNCTM Khoa Cơ Khí

Hệ dụng cụ và cung ứng 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

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

„ 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 t ch dụng cụ

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

„ 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 hướng 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

Các thành phần cơ bản của hệ dụng cụ

„ Tiếp nhận dụng cụ

Lắp với lỗ côn tương ứng ở trục chính Lắp với 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.

„ 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…

„ 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

Methods of mounting inserts

„ Dụng cụ răng chắp

„ Dụng cụ răng chắp - Ví dụ

„ Dụng cụ răng chắp

„ Dụng cụ răng chắp - Ví dụ

The hardness of various tool materials as a function of temperature (hot hardness) The wide range in each group of materials is due to the variety of tool compositions and treatments available for that group.

cutting-The range of applicable cutting

speeds and feeds for a variety

of tool materials.

„ 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.

„ Vật liệu làm dụng cụ

„ Dụng cụ trên máy tiện và khả năng gia công

„ Dụng cụ trên máy tiện và khả năng gia công

„ Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công

„ Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công

„ Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công

„ Dụng cụ trên máy phay và khả năng gia công

„ 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

„ 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

„ 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)

z Ổ tích dao dạng băng xích

z Ổ tích dao nhiều tầng

„ Các dạng ổ tích dao

Ổ tích dao dạng đĩa tròn

„ Các dạng ổ tích dao

Ổ tích dao vòng

Ổ tích dao nhiều tầng

„ Cơ cấu thay dao tự động

z Có chức năng thay đổi dụng cụ kể cả tiếp nhận/gá đặt dụng cụgiữa vị trí làm việc và ổ tích dụng cụ

z Có kết cấu phổ biến dạng tay tóm

„ 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 lỗcôn 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

„ 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

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

„ 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

„ 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

„ Một số cơ cấu thay dao tự động

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 xínghiệp

„ 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 cắtVật liệu làm daoKích thước điều chỉnh trước

Cơ cấu kẹp daoHình dạng cơ bản cụ thể của daoKiểu hình dạng cơ bản của daoĐại lượng, kích thước danh nghĩa

„ 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 sẽgây 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

„ Vật mang mã hiệu chỉ cung cấp mã hiệu nhận dạng cho 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 t ch dao

„ 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

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

„ 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 hoặc 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

„ …

„ 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 phụcủa 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

„ Điều chỉnh dụng cụ trước khi gia công

E

E

E

„ 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 dao) để t nh toán 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 t ch dao mà không cần dừng máy gia công

tiếp theo trong chương trình gia công NC

„ 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 t ch dao tại máy gia công

„ Trong ở phòng kiểm tra để điều chỉnh/đo kiểm trước khi gia công

„ Trong kho dự trữ

Hệ thống cấp tháo phôi tự động

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 vàthời 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

hoạt và thuận lợi

cơ cấu cấp tháo phôi

so với các máy thông thường

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.

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.