(TIỂU LUẬN) hệ THỐNG cơ điện tử 2 đề tài NGHIÊN cứu máy CNC

Công nghệ CNC là việc ứng dụng máy tính và các phần mềm máy tínhvào việc điều khiển máy móc cơ khí, việc này giúp tăng độ chính xác và rút ngắn thờigian hoàn thành công việc.. 3.Phạm vi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

SVTH : Thái Văn Sang

Nguyễn Hữu TàiLương Duy ThạchNguyễn Sinh ThuậtNguyễn Thanh TriNguyễn Ngọc TrườngTrần Quang Tiến

Đà Nẵng, 05/2022

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thực tế cuộc sống hiện nay việc sản xuất ra của cải vật chất được thay thếbởi máy móc là xu hướng phát tất yếu của xã hội nhằm giải phóng sức lao động củacon người

Một hệ thống sản xuất tự động giúp sản phẩm có chất lượng cao, sản phẩmđồng đều, cho phép thay đổi kiểu dáng sản phẩm một cách linh hoạt phù hợp với nhucầu của con người là điều tất yếu trong cuộc sống, nhưng vẫn đảm bảo về mặt kinh tế

và thời gian chuyển đổi mẫu mã linh hoạt là một điều cấp thiết đối với nền sản xuấtcông nghiệp hiện đại

Với mục đích tìm hiểu để dễ dàng tiếp cận với các thiết bị tiên tiến Trong nộidung bài tập lớn môn học Hệ Thống Cơ Điện Tử nhóm tụi em thống nhất chọn đề tàinghiên cứu về máy CNC

Do thời gian hoàn thành đồ án quá ngắn và đây là một lĩnh vực còn mới mẻcũng như sự hạn chế của bản thân nên chắc chắn bao cáo còn có nhiều thiếu sót, kínhmong thầy/cô và các bạn đóng góp ý để dần hoàn thiện hơn Cuối cùng chúng em xin

chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Trần Xuân Tùy đã hướng dẫn, giúp đỡ chúng em

trong tiến trình hoàn thành đề tài

Đà Nẵng, 05/2022

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC

1.1 Lịch sử phát triển

1.1.1 Máy CNC là gì?

CNC là viết tắt của Computerized Numerical Control, nghĩa là điều khiển sốbằng máy tính Công nghệ CNC là việc ứng dụng máy tính và các phần mềm máy tínhvào việc điều khiển máy móc cơ khí, việc này giúp tăng độ chính xác và rút ngắn thờigian hoàn thành công việc

1.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển

Trước đây, các chi tiết máy hoặc khuôn mẫu phức tạp thường được chia thànhnhững phần nhỏ, đơn giản Sau đó, chúng được ghép nối lại với nhau thành chi tiếthoàn chỉnh bằng phương pháp hàn, tán Việc gia công này không đảm bảo độ chínhxác cao, chi phí tốn kém Sau này nhờ công nghệ chép hình có thể gia công đượcnhững chi tiết phức tạp hơn Tuy vậy, việc gia công này vẫn còn nhiều nhược điểmnhư năng suất thấp và với khó đảm bảo độ chính xác cao Vì vậy, việc áp dụng điềukhiển số vào máy công cụ là một bước tiến nhảy vọt về công nghệ gia công Nó đảmbảo độ chính xác cao, có thể gia công được các chi tiết phức tạp

Vào những năm 80 của thế kỉ 19, những tấm thẻ đục lỗ được sử dụng trongkhung cửi ngành dệt Trước đó, trong ngành công nghiệp dầu mỏ và hóa chất đã sửdụng khái niệm này để điều khiển quá trình Những mẫu đàn piano cổ cũng sử dụngnguyên lý điều khiển kiểu NC

Mẫu đầu tiên của máy công cụ NC- Numerial Control do viện công nghệMassachusetts- Mỹ thiết kế chế tạo năm 1949 theo đơn đặt hàng của Không lực Hoa

kỳ, để sản xuất các chi tiết phúc tạp và chính xác của máy bay Năm 1952, chế tạothành công mẫu máy 3 trục và đến năm 1964 có 3500 chương trình NC được sử dụng.Tuy nhiên, các bộ điều khiển số đầu tiên dùng đèn điện tử nên tốc độ xử lý chậm, tiêutốn nhiều năng lượng, kích thước lớn Không có màn hình giao diện nên việc điềukhiển gặp khó khăn Khi công nghệ bán dẫn phát triển, việc ứng dụng công nghệ bándẫn làm cho máy NC gọn hơn, tốc độ xử lý cao hơn Các băng đục lỗ thay bằng bănghoặc đĩa từ Nhưng tính năng sử dụng của máy NC vẫn chưa được cải thiện

Sự xuất hiện IC (1959), LSI (1965), vi xử lý ( 1974) và các tiến bộ kỹ thuật vểlưu trữ và xử làm thay đổi to lớn trong sự phát triển của máy công cụ Các bộ điềukhiển trên máy công cụ được tích hợp máy tính Việc đi thông qua bàn phìm và giaodiện màn hình máy tính nên việc điều khiển dễ dàng hơn.

Chúng ta đã có bước tiến từ ống chân không và máy cơ khí lặp lại tới công nghệcao dòng điện tích hợp dày đặc Khả năng của điều khiển tới phát sinh của 3 kíchthước tạo hình được mở rộng Ngày nay, bộ vi xử lý điều khiển (CNC) có khả năng xử

lý cao Nó có thể đưa ra lệnh điều khiển, cất giữ phân tích chương trình và giao diệnvới người sử dụng Đồng thời nó có thể giám sát chất lượng sản phẩm, thay đổi dụng

cụ khi cần thiết và truyền thông với các máy tính khác, robot như việc tải và gửichương trình Những máy CNC có thể phân tích những vấn đề bên trong và cảnh báocho người sử dụng biết những vấn đề nguy hiểm Sự khác nhau lớn nhất giữa máy NC

và CNC là khả năng của bộ điều khiển Máy NC không có khả năng phân tích, giámsát như máy CNC HIện nay với việc ứng dụng Cad/Cam ( thiết kế và sản xuất có sựtrợ giúp của máy tinh) và việc thiết kế ,tính toán kết cấu , mô phỏng quá trình giacông… đã trợ giúp nhều cho quá trình thiết kế điều khiển

Chính vì những tính năng nổi bật của máy CNC mang lại nên chúng được sử dụngrộng rãi trên toàn thế giới Ở nước ta, trong hơn 10 năm qua Nhà nước đã đầu tư nhiềunhằm mục tiêu tạo ra thiết bị CNC

1 2.Lợi ích của máy công cụ CNC

1.2.2 Độ chính xác và tính lặp lại cao của sản phẩm

Các máy CNC thế hệ mới cho phép gia công các sản phẩm có độ chính xác và

độ phức tạp cao mà máy công cụ truyền thống không thể làm được Một khi chươngtrình gia công đã được kiểm tra và hiệu chỉnh, máy CNC sẽ đảm bảo cho “ra lò” hàngloạt sản phẩm phẩm với chất lượng đồng nhất Đây là yếu tố vô cùng quan trọng trongsản xuất

1.2.3 Tính linh hoạt

Chế tạo một chi tiết mới trên máy CNC đồng nghĩa với nạp cho máy mộtchương trình gia công mới Được kết nối với các phần mềm CAD/CAM, công nghệCNC trở nên vô cùng linh hoạt giúp các doanh nghiệp thích ứng với các thay đổinhanh chóng và liên tục về mẫu mã và chủng loại sản phẩm của khách hàng

1 3.Phạm vi ứng dụng

Thuật ngữ CNC trỏ vào một khái niệm mà hầu như bất kì ai học tập, đào tạo, nghiêncứu trên lĩnh vực Tự động hóa đều biết: Đó là loại thiết bị điều khiển sử dụng trongcác máy gia công/chế biến, cho phép thực hiện các quy trình gia công/chế biến trên cơ

sở các thông số về kích thước/hình dáng của sản phẩm,chuyển sang thành Xuất phát từcác ứng dụng ban đầu của công nghệ chế tạo máy, chủ yếu là gia công cắt gọt kim loại,

hiện tại CNC được dùng trong nhiều loại máy thuộc các lĩnh vựckhác nhau: trải dài từ chế tạo máy tới ngành dệt may, điều khiển robot hay chế tạo thiết

bị điện tử Từ dạng thiết bị NC (Numerical Control) đơn giản bằng vi mạch Lôgic rời

ở đầu thập kỉ 70 (của thế kỉ trước) tới CNC ngày nay sử dụng các loại vi điều khiểnvới tính năng mạnh Trong nhiều ứng dụng,thậm chí ta không thể hình dung ra được sựthiếu vắng của CNC, đặc biệt là công nghệ chế tạo máy, ngành công nghệ đẻ ra cácmáy cái, phục vụ cho mọi ngành công nghiệp khác Chính vì vậy, thật dễ hiểu khichúng ta – một đất nước còn chậm phát triển – đã và đang nỗ lực tìm ra con đường đi

để tiến tới thiết bị CNC của riêng mình Sau đây là một số máy ứng cụ thể:

Hình 1.1: Máy phay CNC

Hình 1.2: Máy tiện CNC

Hình 1.3: Máy khoan CNC

1.4.Quy trình gia công máy CNC

Gia công CNC là phương pháp gia công cơ khí thông dụng và đóng vai trò quantrọng nhất hiện nay Đây là phương pháp gia công kim loại sử dụng các loại máy mócứng dụng công nghệ hiện đại CNC là viết tắt của cụm từ bằng tiếng anh “computernumerical control” có nghĩa là sử dụng công nghệ mang tính tự động hóa cao Nhằmđạt độ chính xác và tính thẩm mỹ cao

Trong quá trình gia công CNC, các loại máy móc sử dụng phổ biến như : máycắt inox Plasma, máy cắt sắt cnc plasma, máy phay CNC, máy đột dập CNC,… Cácloại máy này sẽ làm nhiệm vụ là loại bỏ phần vật liệu thừa khỏi một khối rắn Từ đótạo ra chi tiết sản phẩm dựa trên mô hình CAD CNC sản xuất ra các thành phẩm códung sai rất chặt chẽ và tính chất vật liệu tốt Có khả năng hoạt động với độ lặp lại cao,giúp tối ưu được chi phí khi sản xuất

Gia công CNC thông thường đều phải tuân theo một quy trình cụ thể Nó sẽ

được lập trình bởi những người có trình độ, am hiểu chuyên môn về máy CNC Sau

khi lên bản thiết kế chi tiết hoàn thiện thì sẽ thực hiện gia công CNC Quy trình giacông trên máy CNC được thực hiện theo các bước cụ thể và tuần tự

Quy trình gia công trên máy CNC thông thường được thực hiện theo các bước sau đây:B1: Nghiên cứu công nghệ gia công chi tiết

• Đọc hiểu bản vẽ chi tiết: Trước tiên các bạn cần đọc được thông số hình dáng,

độ chính xác, độ bóng và vật liệu

• Đọc hiểu bản vẽ chi tiết: Trước tiên các bạn cần đọc được thông số hình dáng,

độ chính xác, độ bóng và vật liệu

• Chọn tiến trình công nghệ hợp lý

• Lựa chọn loại dao và xác định gia công cho từng bước

B2: Thiết kế quỹ đạo cắt cho vật liệu

• Lập quỹ đạo chuyển động của dao thật chi tiết, chính xác và hợp lý để đảm bảo cắt đúng

• Tính toán tọa độ của các điểm chuyển tiếp trên quỹ đạo chuyển động của dao

• Quỹ đạo chuyển động của dao phay chính là quỹ đạo chuyển động của điểmtâm và mặt đầu dao phay Trường hợp đối với các biên dạng phức tạp thì người lập trình

có thể lấy biên của chi tiết để làm quỹ đạo chuyển động của dao Tuy nhiên, phải hiệuchỉnh bán kính dao phay đúng vị trí

• Khi chương trình hoạt động sẽ chỉ thị dao đến các điểm chuyển tiếp trên biêncắt của phôi cắt Để xác định được vị trí đo dao, người vận hành có thể sử dụng cơ cấu đodao sau khi đã lắp đặt

B3: Lập chương trình điều khiển NC trong quy trình gia công CNC

Đây là bước quan trọng nhất để sử dụng công nghệ gia công trên máy CNC Cóhai phương pháp lập trình phổ biến nhất là:

Phương pháp lập trình thủ công là phương pháp lập trình không có sự liên kết với máytính, với phương pháp này người lập trình có thể tự biên soạn chương trình NC trên cơ

sở nhận dạng của tọa độ chạy dao Khả năng lập trình thủ công là yêu cầu cơ bản nhấtđối với những người lập trình NC Bởi kỹ năng lập trình này chỉ có người lập trình mớihiểu và có thể đọc chương trình Hoặc sửa đổi khi bị lỗi trong quá trình vận hành máyCNC Đa số các phần mềm lập trình NC đều là sản phẩm của chính nhà sản xuất ra nó.Khả năng lập trình của những phần mềm này rất hạn chế Nó chỉ có khả năng lập trìnhcho những đường cắt đơn giản Phương pháp lập trình tự động Đây là phương pháp lậptrình có sự hỗ trợ của máy tính Phương pháp lập trình này bằng ngôn ngữ xử lý hìnhhọc hoặc phần mềm CAD/CAM.Phần mềm CAD/CAM hiện nay đã được sử dụng kháphổ biến và rất có hiệu quả trong phương pháp lập trình tự động này

B4: Tiếp theo là kiểm tra chương trình điều khiển của NC

Chương trình sau khi soạn thảo cần phải kiểm tra, hiệu chỉnh lại để đảm bảo chínhxác Đây cũng là bước quan trọng trước khi tiến hành quy trình gia công trên máy

• Kiểm tra thủ công: Dò chương trình bằng mắt thường và vẽ ra chi tiết gia công bằng tay.

• Kiểm tra bằng máy tính: Chương trình soạn thảo sẽ được nhập vào phần mềmmáy tính Dựa trên quỹ đạo chuyển động của dao và hình dáng chi tiết mà tiến hành sửađổi chương trình hay dao cắt, cho phù hợp nhất

B5: Điều chỉnh máy CNC

Đây là cách làm cho máy CNC hiểu được chi tiết gia công đặt ở đâu và dụng cụcắt có kích thước ra sao Muốn gia công được chính xác vật liệu thì phải điều chỉnhcác bộ phận như: Máy – Dao – Gá – Chi tiết một cách chính xác

Khi gia công chi tiết trên máy CNC, việc chuẩn bị công nghệ và chương trìnhđiều khiển được thực hiện bên ngoài máy CNC Khi nối kết nối các bộ phận nhưMáy – Dao – Gá – Chi tiết phải tuân theo một trình tự khép kín Khi đó máy CNCmới có khả năng điều khiển quá trình gia công theo đúng chuẩn và chính xác được.B6: Gia công chi tiết trên máy CNC

Đây là bước quan trọng đánh dấu sản phẩm ra đời Chương trình gia công sẽ

được đưa ra màn hình điều khiển để người kỹ thuật kiểm tra lại chương trình một cách chính xác lần cuối trước khi sản xuất hàng loạt Đặc biệt phải kiểm tra được các đường chạy dao cắt thật kỹ rồi mới để máy hoạt động

B7: Đánh giá chất lượng quy trình gia công CNC sau khi hoàn thành

Người vận hành máy CNC sau khi hoàn tất tự đánh giá kiểm tra chất lượng và chuyển qua bên bộ phận kiểm tra hàng Nếu hàng gia công chính xác và đạt yêu cầu thì chuyển tiếp đến bộ phận đóng hàng Nếu qua khâu kiểm tra hàng chưa đạtyêu cầu thì phải tiếp tục gia công CNC tinh

Dạng 1 Chạy nhanh (hay còn gọi là định vị)

Hầu như tất cả các máy CNC đều dùng lệnh G00 (hoặc G0) để thực hiện chạynhanh Trong lệnh phải có tọa độ đích của chuyển động.Với lệnh này chuyển động tuyếntính của bàn (hoặc đầu dao) sẽ đạt giá trị tối đa có thể có của máy Chúng được dùng đểgiảm thiểu thời gian chạy không tải (không cắt) trong quá trình gia công Các ví dụ củachuyển động nhanh như định vị dao vào và ra khỏi vị trí cắt, chạy tránh đồ kẹp và cácchướng ngại khác hay nói chung, các chuyển động không tải trong chương trình

Các máy CNC hiện đại có thể đạt tốc độ chạy nhanh rất cao, ví dụ có máy tới250m/ph! Vì vậy khi vận hành máy cần hết sức cẩn trọng và kiểm tra kỹ lưỡng cáclệnh nhanh Nếu không sự cố cũng chẳng khác gì bạn lái xe đâm vào xe khác vậy Rấtmay là các bộ điều khiển CNC đều có chức năng giành kiểm soát lệnh này (làm chậmlại) giúp chúng ta kiểm soát chuyển động tốt hơn

2 Chuyển động thẳng

Lệnh G01 (hoặc G1) được dùng để xác định tốc độ cắt (ăn dao hay chạy bàn) theo đường thẳng (feed rate) Trên trung tâm gia công tốc độ cắt (lưu ý phân biệt vớivận tốc cắt là vận tốc dài của mũi dao so với phôi) được đo bằng mm/phút (mm/min)hoặc inch/phút (in/min, IPM) Với trung tâm tiện, tốc độ cắt còn được đo bằng

mm/vòng hay inch/vòng (mm/rev, in/rev)

3 Chuyển động tròn

Hai lệnh G được dùng cho chuyển động tròn G02 chỉ chuyển động tròn thuậnchiều kim đồng hồ (TCKĐH) và G03 thực hiện chuyển động tròn ngược chiệu kimđồng hồ (NCKĐH) Trong dòng lệnh này, giá trị đi sau R chỉ bán kính cung tròn Thay

vì dùng ký hiệu bán kính R, trên một số bộ điều khiển CNC cũ, các véc tơ hướng (kýhiệu bới I, J, K) cho biết vị trí tâm của cung tròn

1.5 Truyền động trong máy CNC

1.5.1 Truyền động của trục chính

Để truyền động cho trục chính, người ta dùng động cơ điện ba pha (AC) hoặcđộng cơ điện một chiều (DC) có tốc độ quay điều chỉnh được, số vòng quay được đobằng một vận tốc kế Nó tạo ra một điện áp tương ứng với vận tốc quay Vận tốc quaythực được hệ điểu khiển CNC so sánh với vận tốc định mức (cài đặt) và được điều chỉnhkhi có sai lệch

❖ Các kiểu trục chính trên máy CNC

Thông thường được khuyến cáo chạy liên tục thời gian dài chỉ ở mức 80% trêntổng tốc độ tối đa cho phép

Hình 1.6: Cấu trúc trục chính CNC kiểu truyền động đai

3 Trục chính truyền động trực tiếp

Là dòng trục chính được truyền động trực tiếp từ động cơ tạo momen xoắn Làkiểu trục chính CNC thế hệ mới với một số tính năng nổi bật như

• Cấu tạo đơn giản, tuổi thọ trục chính cao

• Tốc độ gia công nhanh, tốt độ quay trục chính cao

• Hạn chế rung lắc và các ảnh hưởng đên sai số gia công

4 Trục chính tích hợp, trục chính điện

Dòng trục chính có công nghệ và kỹ thuật hiện đại nhất hiện nay Trục chínhnày đang được sử dụng rất thịnh hành hiện nay, vì nó mang lại hoạt động cựccao so với các dòng trục chính khác Ưu điểm lớn nhất cần chú ý ở dạng trụcchính này là gia công tốc độ cao và truyền lực lớn

Hình 1.8; Cấu tạo của cơ cấu trục chính tích hợp, trục chính điện Built-in

1.5.2 Truyền động dẫn tiến

Truyền động dẫn tiến cũng được thực hiện với động cơ điện ba pha hay điện một chiều có tốc độ quay điểu chỉnh được Một khớp nối được bảo vệ khi quá tải giữa mô tơ truyền động và trục ren làm giảm thiệt hại trong trường hợp

va chạm:

Hình 1.9: Sơ đồ truyền động

CHƯƠNG 2: MÁY PHAY CNC

2.1 Giới thiệu :

Máy phay là loại máy gia công cơ khí có chức năng chính là thực hiện cácnguyên phay Máy sử dụng các loại dao phay để thực hiện gia công phay trên nhiềudạng bề mặt Ngoài ra, máy phay cũng có thể thực hiện khoan, khoét, cắt rãnh, cắtbánh răng… Với máy phay CNC, chức năng và cấu tạo tương tự như các máy phaythông thường, tuy nhiên máy phay CNC được tích hợp thêm hệ thống điều khiển tựđộng bằng máy tính, cho phép máy hoạt động gần như hoàn toàn tự động, giải phóngthao tác thủ công từ thợ vận hành

➢ Máy cũng được sử dụng trong các xưởng gia công và sản xuất đồ gia dụng

➢ Hiện nay, trong ngành chế tác, chạm khắc đồ gỗ thủ công mỹ nghệ thì các máy phay CNC cũng được dùng nhiều hơn

2.3 Ưu điểm, nhược điểm của máy tiện CNC

Ưu điểm

Máy phay CNC có tốc độ cắt nhanh và độ chính xác rất cao Điều đó giúp cho việc giacông tiết kiệm được thời gian Dao cắt của máy phay CNC có thể cắt được các đườngthẳng, ngang, tròn, di chuyển đa dạng nên cắt được nhiều chi tiết đa dạng khác nhau,

từ đơn giản đến phức tạo Máy phay CNC có thể hoạt động một cách liên tục mà vẫnđảm bảo được độ chính xác

➢ Để lại vết cắt: Sau bước gia công, sản phẩm hoàn thiện sẽ còn những vết cắt do máyphay CNC để lại Đối với sản phẩm cần độ bóng, người thợ sẽ tốn thêm một công đoạn là đểnguội sản phẩm và đánh bóng lại Đối với sản phẩm cần độ nhám, người thợ sẽ dùng cácthiết bị khác để bắn nhám, làm nhám bề mặt sản phẩm theo yêu cầu.

➢ Khó khăn khi gia công chi tiết nhỏ, sâu: Máy phay CNC dễ làm biến dạng các vậtliệu nhỏ, mảnh, nhỏ Do đó, để tránh được việc lực tác động mạnh khi gia công giữa đầucắt và vật liệu thì người thợ cần đặt cẩn thận gá kẹp giữ vật liệu chắc chắn Ngoài ra,những vật liệu gia công cần nhiều chi tiết về độ sâu thì người thợ phải xếp vật liệu trướckhi gia công thành nhiều lớp

2.4 Phân loại

Các loại máy phay CNC thường được chia thành 3 nhóm chính như sau:

- Phân loại theo số trục: Máy phay CNC 3 trục, 4 trục, 5 trục hoặc nhiều hơn.Cấu tạo càng nhiều trục, thì máy càng có thể gia công được chi tiết phức tạp

- Phân loại theo máy phay có bộ thay dao hoặc không có

- Phân loại theo hướng trục chính:

Máy phay đứng, có trục chính theo phương thẳng đứng

Máy phay ngang, có trục chính theo phương ngang

Máy phay giường, là một dạng đặc biệt của máy phay đứng

Chi tiết về các máy phay CNC được phân loại theo hướng trục chính:

+Máy phay đứng CNC: Cấu tạo với trục chính nằm vuông góc với bàn máy Các máy phay đứng hiện nay là máy phay CNC 3 trục, 4 trục, 5 trục,…

+Máy phay ngang CNC: Cấu tạo với trục chính nằm song song với bàn máy Loại máy này có thể gia công được các phôi có kích thước lớn và nặng

Hình 2.1: Máy phay CNC đứng – ngang

+Máy phay giường CNC:Còn được gọi là trung tâm gia công cột đôi Là một dạng đặc biệt của máy phay đứng CNC

Hình 2.2: Máy phay giường CNC

2.4 Các bộ phận của máy tiện CNC

Máy phay CNC với công nghệ CNC hiện đại, được điều khiển bằng máy tính.Không những giúp tự động hóa quy trình sản xuất, đảm bảo độ chính xác của sảnphẩm Mà còn giúp làm giảm thời gian gia công, tiết kiệm chi phí và nguồn lực chodoanh nghiệp

Dưới đây là các bộ phận chính của máy phay CNC:

Hình 2.3: Các bộ phận chính của máy phay CNC

Khung là bộ phận hỗ trợ, giúp tạo độ ổn định và độ cứng vững cho máy Đây là nơi chịu toàn bộ lực cắt của máy

➢ Các trục (Axes)

Máy phay CNC thông thường có 3 trục cơ bản là X, Y, Z Tùy loại máy có thể có thêm

2 trục bổ sung là A, B hoặc C tùy vào cấu hình máy

➢ Trục chính (Spindle)

Là nơi để gắn dao cắt vào thông qua giá đỡ dao Trục chính có thể được định vị theo chiều dọc hoặc chiều ngang tùy theo từng loại máy

➢ Giá đỡ dao (Tool holder)

Giá đỡ dao chứa dao cắt được lắp trên trục chính Dao cắt cần được lắp vào giá đỡ vàsiết chặt để đảm bảo rằng dao không bị dịch chuyển hoặc rung động lớn trong quátrình gia công Nhằm đảm bảo độ chính xác của chi tiết, giảm thiểu sai số

➢ Bộ thay dao tự động (ATC)

ATC có tác dụng đưa dao ra khỏi trục chính một cách chính xác Sau đó thay thế bằng dao khác đã được lập trình trước trên máy tính

➢ Bảng điều khiển CNC (Control Panel)

Bảng điều khiển được xem là hệ thống thần kinh của máy phay CNC Nó điều khiển quá trình chuyển động, vị trí của các thành phần trên máy

Một số hệ điều hành thông dụng: Fanuc, Siemens, Heidenhain, Okuma, Haas,… Trong

đó Fanuc là hệ điều khiển thân thiện với người dùng và được sử dụng phổ biến nhất

Hệ thống làm mát giúp cung cấp nước làm mát cho bề mặt cắt hoặc trục quay với dụng

cụ trong quá trình gia công Nhằm giảm thiểu nhiệt độ sinh ra trong máy

➢ Hệ thống bôi trơn (Lubrication system)

Hệ thống bôi trơn giúp cho máy vận hành ở tình trạng tốt trong thời gian dài Giúp quátrình gia công diễn ra liền mạch và tiết kiệm thời gian nghỉ máy

2.5 Nguyên lý làm việc

Dựa vào cấu tạo của máy phay CNC, chúng ta có thể hiểu đơn giản gia công phayCNC được hoạt động theo nguyên lý như sau:

Bước 1: Xuất File thiết kế CAD 2D/3D sau đó lập trình trên phầm mềm CAM

để lên chương trình chạy dạo của máy

Bước 2: Chương trình được đưa vào bộ xử lý sẽ biến chương trình CAM thành

Bước 5: Việc còn lại của người đứng máy là theo dõi quá trình vận hành nhằmđảm bảo máy hoạt động ổn định và xử lí khi có sự cố xảy ra

2.6 Vận hành phay CNC

Bước 1: Làm sạch bề mặt chi tiết

Kiểm tra và làm sạch bề mặt chi tiết, bàn máy, gồ gá bằng vải Để đảm bảo rằng không

có giọt dầu, dao cắt hay vật liệu liệu còn sót lại

Bước 2: Lắp đặt dao

Chuẩn bị các dao phay cần cho quá trình gia công và đặt chúng vào kho dao Máy sẽ tựđộng đưa từng công cụ vào đầu dò và sẽ phát ra một tiếng bíp khi dao được đưa vàođúng vị trí

Bước 3: Offset dao

Quá trình offset dao và offset phôi sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hình dáng, kích thướccủa chi tiết sau gia công Vì vậy người vận hành cần thực hiện chính xác các thao tácthiết lập, cũng như đo kiểm trong quá trình offset dao

Bước 4: Set phôi

Để gia công phay CNC phôi cần được đặt vào đồ gá trên bàn máy Người thực hiện gáphôi cũng cần có những kỹ năng và kinh nghiệm để nó không va chạm với dao khi dichuyển Và tránh bị lệch khi gia công,

đảm bảo phôi không bị trầy hay móp tại những điểm quan trọng Sau đó thực hiệnoffset phôi như sau để xác định vị trí X0, Y0

Bước 5: Bù trừ gia công

Trong quá trình gia công, dao có thể mòn Khi đó cần phải bù trừ phần mòn này chodao

Bước 6: Kiểm tra dầu tưới nguội, làm mát

Dầu tưới nguội có tác dụng làm giảm lượng nhiệt, độ mài mòn dao và làm tăng tuổithọ máy Giúp máy hoạt động lâu dài, hiệu suất cao, chất lượng thành phẩm đáp ứngđúng thiết kế kỹ thuật,… Trong quá trình vận hành máy, cần kiểm tra lượng dầu tướinguội để đảm bảo máy được làm mát đầy đủ

Bước 7: Tải chương trình CNC

Tải chương trình CNC từ máy tính tới máy CNC dùng giao tiếp RS – 232, bộ nhớUSB, hoặc đĩa mềm Chương trình CNC được viết ra từ các phần mềm CAD/ CAM

Bước 8: Tiến hành chạy máy

Quá trình chạy thử (test máy) là rất cần thiết cho gia công hàng loạt, hoặc gia công lầnđầu tiên Để đảm bảo rằng không có bất thường nào khi vận hành máy

Bước 9: Tắt máy và kiểm tra sản phẩm

Sau khi đã hoàn thành gia công sản phẩm, bấm nút thoát khỏi chương trình để tắt máy.Sau đó cần tháo dao khỏi mâm cặp, dọn sạch vùng làm việc Cần đặt dao ở vị trí banđầu để dễ dàng tìm thấy nó khi gia công lần sau

CHƯƠNG 3: MÁY TIỆN CNC

3.1 Giới thiệu :

Máy tiện là thiết bị cắt gọt kim loại, được sử dụng để gia công những chi tiết có bềmặt tròn như: Khối trụ, mặt nón, mặt ren vít, mặt định hình… Thiết bị hoạt động dựavào chuyển động xoay tròn của phôi và chuyển động của dao Trong đó, chuyển độngcủa dao được chia thành 2 loại: Dao chạy dọc theo hướng trục của phôi và dao chạyngang theo hướng kính của phôi

Hiện nay, máy tiện CNC là thiết bị được nhiều nhà máy, doanh nghiệp ưa chuộng nhờ

đa tính năng, vận hành tự động thông qua cài đặt trên phần mềm máy tính Nhờ đó, chấtlượng sản phẩm cần gia công không còn phụ thuộc vào trình độ tay nghề của nhân công,doanh nghiệp cũng giải quyết được bài toán kinh tế trong quá trình vận hành

3.2 Công dụng

➢ Tiện các bề mặt tròn: Trong và ngoài mặt côn, trong và ngoài mặt trụ tròn, mặt cầu…

➢ Tiện bề mặt ren ngoài, ren trong, ren côn, ren mặt đầu, ren trụ…

➢ Tiện các mặt tròn xoay chính tâm hoặc lệch tâm.

3.3 Ưu điểm, nhược điểm của máy tiện CNC

➢ Cắt chính xác, không phát sinh sai số và hư hỏng, hạn chế lượng phế phẩm.

➢ Không yêu cầu kỹ thuật viên có trình độ chuyên môn cao.

➢ Tốc độ tiện phôi nhanh, tăng sản lượng và rút ngắn thời gian gia công.

➢ Cắt gọt sản phẩm đồng nhất, không cần đến công đoạn kiểm tra.

➢ Thao tác cài đặt đơn giản, thông số kỹ thuật thay đổi linh hoạt theo nhu cầu của người dùng

Nhược điểm

➢ Giá thành nhập máy khá cao không phù hợp với những cơ sở sản xuất quy mô nhỏ

➢

Trang 21

➢ Nếu nhân viên vận hành đứng máy nghỉ việc, có thể phải tạm dừng sản xuất, sẽmất thời gian để có thể tìm người thay phù hợp hoặc phải mất công đào tạo lại từ đầu.

3.4 Phân loại

Dựa vào kết cấu và công dụng, máy tiện CNC trên thị trường hiện nay được phânloại:

➢ Phân loại theo mục đích sử dụng :

Có thiết kế đơn giản, bao gồm ụ trước, ụ sau và dụng cụ tiện Mặc dù máytiện tốc độ chỉ hoạt động ở ba hoặc bốn tốc độ, nhưng có tốc độ trục chínhcao Thông thường, người ta sử dụng loại máy tiện này cho các công việcmáy nhẹ, bao gồm kéo sợi kim loại, tiện gỗ và đánh bóng kim loại

Trong tất cả các máy tiện CNC, máy tiện động cơ được sử dụng phổ biếnnhất Máy tiện này không chỉ đáng kinh ngạc cho các hoạt động công suấtthấp hơn Mà còn tuyệt vời cho các hoạt động công suất cao Máy này cũng

có nhiều loại chiều dài lên đến 60 feet Máy có thể gia công các kim loạikhác nhau

• Máy tiện CNC rơ-vôn-ne (Turret lathes)

Máy được sử dụng cho các hoạt động yêu cầu thao tác gia công nhanh Cáccông cụ dao được gắn vào cấu trúc duy nhất Thiết lập duy nhất này giúpmáy có thể hoàn thành công việc một cách nhanh chóng Máy có thể định vịdụng cụ tiếp theo, thực hiện một quy trình tuần tự và không cần di chuyểnphôi nhiều Do đó ngăn ngừa các lỗi liên quan đến lệch trục

• Máy tiện CNC phòng công cụ (Toolroom lathes)

Do rất linh hoạt, loại máy tiện này cung cấp khả năng hoàn thiện vượt trội

và nâng cao Ngoài ra, máy tiện phòng dụng cụ có nhiều tốc độ hơn, cònđược dùng để sản xuất khuôn

➢ Phân loại theo số trục :

3.4 Các bộ phận của máy tiện CNC

Cấu tạo máy tiện CNC gồm các bộ phận tương tự với máy tiện truyền thống Tuynhiên với công nghệ CNC hiện đại, các bộ phận được tương thích với các động cơ đượcđiều khiển tự động qua hệ điều khiển máy tính Có 2 phần cơ bản trong các máy CNC

là phần điều khiển và phần chấp hành

Với công nghệ CNC hiện đại, các loại máy tiện CNC có thể gia công các sản phẩm với

độ chính xác cao dung sai lên đến ± 0.001 mm Đồng thời tăng năng suất gia công sảnxuất, đem lại hiệu quả kinh tế và tiết kiệm chi phí cho các nhà máy, xưởng sản xuất

Hình 3.5: Cấu tạo máy tiện CNC

➢ Trục chính: Dùng để gá hệ thống dao cắt, động cơ hoạt động một chiều hoặc xoay chiều

➢ Ụ trục chính: Có chức năng dẫn hướng đầu dao theo phương Z và cũng là bộ

phận tạo ra vận tốc cắt gọt sản phẩm Trong ụ trục chính bao gồm: Trục chính, động cơ bước, mâm cặp gá chi tiết, hệ thống thủy lực hoặc khí nén

➢ Bàn máy: Sử dụng để gá phôi vật liệu, di chuyển linh hoạt theo các phương X,

Y

➢ Thân máy: Nâng đỡ các bộ phận của thiết bị.

➢ Hệ thống thay dao tự động: Chứa ổ tích dao và cánh tay Robot để tự động thay daotheo cài đặt có sẵn trên phần mềm máy tính

➢ Bảng điều khiển: Đây được xem là “bộ não” của máy tiện hiện đại Chúng cónhiệm vụ mã hóa dữ liệu từ file thiết kế, dựa vào các thông số kỹ thuật đã được cài đặtsẵn để điều khiển thiết bị vận hành theo yêu cầu của người sử dụng

3.4.1 Thân máy (bed)

Đây là bộ phận có vai trò quan trọng, là nơi gắn và nâng đỡ các bộ phận kháccủa máy Để chịu được các lực uốn, xoắn, hạn chế biến dạng nhiệt thì thân máy phảiluôn đảm bảo cứng vững Chúng thường có kích thước lớn và được đúc bằng gangcường lực.

Mặt trên thân máy thường là 2 băng trượt phẳng và 2 băng trượt lăng trụ Dùng

để dẫn hướng cho xe dao và ụ sau trượt trên nó

Hình 3.6: Thân máy tiện CNC

3.4.2 Ụ đứng (Ụ trước)

Là bộ phận làm việc của máy tạo ra vận tốc cắt gọt thường được đúc bằng gang.Bên trong lắp trục chính và các động cơ bước hay hộp tốc độ (điều chỉnh các tốc độ vàthay đổi chiều quay) Cấu tạo ụ trước thường chia làm 2 kiểu là kiểu puli có bậc vàkiểu truyền động bánh răng

Hình 3.7: Ụ trước của máy tiện CNC

3.4.3 Trục chính

Trục chính thực hiện gia công bằng chuyển động quay nhờ các cơ cấu truyềnđộng Trên đầu trục chính một đầu được lắp với mâm cặp dùng để gá và kẹp chặt chitiết gia công Phía sau trục chính được lắp hệ thống thủy lực hoặc khí nén để đóng mở

và kẹp chặt chi tiết Trục chính nhận truyền động từ động cơ chính đặt ở bên trái củathân máy Thông thường qua đai truyền, hệ thống bánh răng, các khớp nối ly hợp,