ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH TÂY NINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TÂY NINH GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN TIỆN CNC NGÀNH LẮP ĐẶT THIẾT BỊ CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số 372/QĐ CĐN ngày 10 tháng 08 năm[.]
Trang 1ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH TÂY NINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TÂY NINH
GIÁO TRÌNH:
MÔ ĐUN: TIỆN CNC NGÀNH: LẮP ĐẶT THIẾT BỊ CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 372/QĐ-CĐN ngày 10 tháng 08 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Tây Ninh)
Tây Ninh, năm 2021
(Lưu hành nội bộ)
Trang 2I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN:
- Vị trí:
Trước khi học mô đun này học sinh phải hoàn thành: MH 05; MH 06; MH 07;
MH 08; MH 09, MĐ 13, MĐ 14; MĐ 16; MĐ 17; MĐ 18;
- Tính chất:
Là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc
II MỤC TIÊU MÔ ĐUN:
* Về kiến thức:
Chuẩn bị được máy và đồ gá cho việc gia công chi tiết
Chọn và gá lắp được dao, kiểm tra và lưu vào bộ nhớ thông số về kích thước dao
* Về kỹ năng:
Lập được chương trình gia công, kiểm tra và sửa lỗi được chương trình
Nhập được chương trình vào máy, lưu trữ và gọi được chương trình gia công
Thực hiện được việc xác định điểm 0 của chi tiết (Điểm W )
Thực hiện được chạy mô phỏng và chạy thử chương trình không cắt gọt
Thiết lập được chế độ làm việc của máy
* Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Vận hành máy để gia công chi tiết đảm bảo đúng quy trình, đúng chế độ và an
toàn
III NỘI DUNG MÔ ĐUN:
1 Nôi dung tổng quát và phân phối thời gian:
Số
TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng
số Lý thuyếtThực hành Kiểm tra
Khái quát chung về kỹ thuật cnc
Các hệ thống điều khiển và dạng điều khiển
của máy cnc
Cấu tạo chung của máy tiện cnc và công tác
bảo quản, bảo dưỡng máy
Cấu trúc chương trình gia công trên máy tiện
cnc
Các từ lệnh điều khiển dịch chuyển cơ bản
Lập trình gia công trên máy tiện cnc
Kiểm tra sửa lỗi và chạy thử chương trình
Vận hành máy tiện cnc
889
111715814
222
22212
666
91412711
001
01101
*Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính vào giờ thực hành.
Trang 3MỤC LỤC
Bài 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KỸ THUẬT CNC 4
Bài 2 CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỄN VÀ DẠNG ĐIỀU KHIỄN CỦA MÁY CNC 10
Bài 3 CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY TIỆN CNC VÀ CÔNG TÁC BẢO QUẢN BẢO DƯỠNG MÁY 15
Bài 4: CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH TRÊN MÁY TIỆN CNC 23
Bài 5: CÁC TỪ LỆNH ĐIỀU KHIỄN DỊCH CHUYỂN CƠ BẢN 26
Bài 6: LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN CNC 30
Bài 7 KIỂM TRA SỮA LỖI VÀ CHẠY THỬ CHƯƠNG TRÌNH 35
Bài 8 VẬN HÀNH MÁY TIỆN CNC 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58
Trang 4Bài 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KỸ THUẬT CNC
1 Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC ( COMPUTER – NUMERICAL – CON TROL)
Điều khiển số(Numerical Control) ra đời với mục đích điều khiển các quá
trình công nghệ gia công cắt gọt trên các máy công cụ Về thực chât, đây là một quá trình tự đông điều khiển các hoạt đông của máy (như các máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công, các kho quản lý phôi ) trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp là dở dang mã số nhị nguyên bao gồmcác chữ số, số thập phân, các chữ cái và một số ký tự đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thông
Trước đây, cung đã có các quá trình gia công căt gọt được điều khiển theochương trình băng các kỹ thuật chép hình theo mâu, chép hình băng hệ thông thủylưc, cam hoặc điều khiển băng mach logic Ngày nay, với việc ưng dung các thanh quả tiến bộ của Khoa học - Công nghệ, nhất là trong lĩnh vực điều khiển số và tin học đã cho phép các nhà Chế tạo máy nghiên cứu đưa vào máy công cụ các hệ thông điều khiển cho phép thực hiện các quá trình gia công một cach linh hoạt hơn, thích ưng với nền sản xuất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn
Về mặt khoa hoc: Trong nhưng điều kiện hiện nay, nhờ nhưng tiến bộ
kỹ thuật đã cho phép chúng ta giải quyết các bài toán phức tạp hơn với độ
chính xác cao hơn mà trước đây hoặc chưa đủ điều kiện hoặc quá phức tạp khiến ta phải bỏ qua một số yếu tố và dẫn đến một kết quả gần đung
Chính vì vậy đã cho phép các nhà Chế tạo máy thiết kế và chế tạo các máy với các cơ cấu có hiệu suất cao, độ chính xác truyền đông cao cung như
nhưng khả năng chuyển đông tạo hình phức tạp , chính xác hơn
Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và hang không vũ trụ khi mà yêu cầu các chỉ tiêu về chất lương của các máy bay, tên lưa,
xe tăng là cao nhất (có độ chính xác và độ tin cậy cao nhât, có độ bền và tính hiệu quả khi sử dung cao ) Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải qua các quá trình phát triển không ngưng cung với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit, 8 bit cho đến nay đã đạt đến 32 bit và cho phép thế hệ sau cao hơn thế hệ trước và manh hơn về khả năng lưu trữ và xử lý
Từ các máy CNC riêng lẽ(CNC Machines - Tools) cho đến sự phát triển cao hơn là các trung tâm gia công CNC (CNC Engineering - Centre) có các ổ
chứa dao lên tới hang trăm và có thể thực hiện nhiều nguyên công đông thời hoặctuần tự trên cung một vị trí gá đăt Cung với sự phát triển của công nghệ truyền
số liêu, các mang cục bộ và liên thông phát triển rất nhanh đã tạo điều kiện cho các nhà công nghiệp ưng dung để kết nối sự hoạt đông của nhiều máy CNC dưới
sự quản lý của một máy tính trung tâm DNC (Directe Numerical Control) với
mục đích khai thác một cach có hiệu quả nhất như bố trí và sắp xếp các công việctrên tưng may, tổ chức sản xuất và quản lý chất lương sản phâm
Trang 51808: Joseph M Jacquard đã dùng bìa tôn có đục lỗ để điều khiển các máy dệt
1938: 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: 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: Ngôn ngữ lập trình biểu tượng hoá đầu tiên (APT) được giới thiệu
trong quan hệ liên kết với máy tính IBM 704
1959: Triển lãm máy công cụ tại Paris, trình bày những máy NC đầu tiên của Châu Âu
1960: 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: Giải pháp thay dụng cụ tự động đã nâng cao trình độ tự động hoá khâu gia công
1969: Những giải pháp đầu tiên về điều khiển liên kết chung từ một máy tính trung tâm DNC
1970: Giải pháp thay/bệ gá phôi tự động
1972: Những hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp đặt máy tính nhỏ - hệ điều khiển
số dùng máy tính nhỏ CNC
1976:Hệ vi xử lý tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ thuật CNC
1978: Các hệ thống gia công linh hoạt (FMS) được tạo lập
1979: Những khớp nối liên hoàn CAD/CAM đầu tiên xuất hiện
1986/1987: Giải pháp tích hợp và tự động hoá sản xuất (CIM)
1993: Sự xuất hiện của các trung tâm gia công (MC)
1994: Khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM-CNC
1 Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC
2.1 Máy tiện CNC
Tuỳ theo kết cấu có thể phân chia:
Kết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứng
Bàn/ bệ máy thẳng hoặc nghiêng hoặc quay
Với một, hai hoặc nhiều trục chính
Có hoặc không các trục phụ để mở rộng khả năng gia công
Trang 6Hình 1.1 Máy tiện
Tuỳ theo mức độ tự động hoá có thể có:
Ổ tích phôi có chức năng thay đổi phôi tự động
Ổ tích dao có chức năng thay đổi dụng cụ
Đặc điểm chung của một trung tâm gia công phay/khoan:
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 cụ có thể nghiền theo phương ngang hoặc đứng có thể gia công cả trục thứ 5
Có thể thực hiện mọi công việc (phay, khoan, tiện, cán phẳng, cắt ren) vớikết 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
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
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
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
Trang 7Hình 1.2 Máy phay
Phân loại trung tâm gia công
Theo vị trí của trục chính máy: trung tâm gia công ngang, trung tâm gia công đứng
Trung tâm gia công có bàn toạ độ nghĩa là chuyển động X/Y của phôi và chuyển động Z của dụng cụ
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
Đặc điểm chung của một trung tâm gia công tiện, phay:
Ngoài các chuyển động quay cần thiết của phôi, dao cụ còn có thêm các
chuyển động chạy dao khác thíchhợp cho việc phay/khoan các biên dạngphức tạp trên chi tiết tiện
Có thể tiến hành tiện và phay/khoan trên phôi mà không phải gá đặt phôi nhiều lần
2.3 Máy mài CNC
Khả năng của máy mài CNC
Độ chính xác yêu cầu cao hơn nhiều đối với độ phân giải khi đo và lập trình là 0.1μmm
Phạm vi lượng tiến dao rông từ 0.02 mm/phút …60 m/phút
Sửa đá mài điều khiển số với dụng cụ kim cương
Hiệu chỉnh (bù) tốc độ quay của trục mài và chuyển động ăn vào của đá mài sau khi sửa đá
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
Lập trình và hiệu chỉnh quá trình mài đơn giản tại mọi thời điểm
Lập trình biên dạng tại máy mài có thể nạp hoặc là hình dạng đá mài hoặc hìnhdạng chi tiết mài với trợ giúp đồ hoạ nhờ hệ CNC
Trang 8Hình 1.3 Máy mài
Phân loại máy mài
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)
Máy mài tròn (thường có 2 trục NC, có khi là 2x2 trục NC cho dạng mài đặc biệt)
Máy mài dụng cụ (có ít nhất 5 trục NC với phép nội suy đồng thời)
Máy mài định hình
Máy mài profin
Máy mài biên dạng
2.4 Máy cắt laser CNC
Khả năng gia công trên máy cắt laser
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 Vết cắt rất hẹp, khoảng chừng 0.2-0.4mm
Vùng tác động nhiệt rất bé khoảng 0.1mm
Vết cắt sắc cạnh (không bị vê tròn, không có bavia)
Các cạnh của vết cắt song song với nhau
Độ nhám bề mặt của vết cắt thấp
Trang 9Tốc độ cắt và năng suất cắt cao
Ứng dụng thuận tiện cho các tấm tôn mỏng
Ưu thế so với phương pháp đột dập cơ khí thông
thường Không cần dụng cụ, nên ko có hiện tượng mòn
3 Tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nước ta hiện nay
Nhu cầu đổi mới ngành cắt gọt kim lọai của nước ta trong giai đoạn hiện đại hóa ngành chế tạo máy là rất lớn Hiện nay cùng với máy công cụ truyền thống, việc
sử dụng máy công cụ CNC và đào tạo đội ngũ công nhân vận hành máy CNC là những vấn đề bức xúc trong ngành chế tạo máy công cụ
Trong thời gian gần đây, nhiều hãng ở châu Âu, Châu Á, Châu Mỹ đã nhìn thấy trước nhu cầu này và đưa vào thị trường Việt Nam các máy CNC có chất lượng, khả năng tích hợp lớn được nhiều khách hàng dủe dụng trong việc hiện đại hóa máy móc thiết bị Các máy CNC có mặt ở Việt Nam rất phong phú
và đa dạng; từ các bộ CNC dạng máy tính công nghiệp mà các hãng nổi tiếng như Siemens, Heidenmain (Đức), Fanuc (Nhật), Rockwell (Mỹ), Num (Pháp), Philip (Hà Lan) đếnh những bộ CNC phát triển từ máy PC như Anilam (Mỹ), Zimapc (Israen) Các hệ điều khiển CNC ngoại nhập có giá thành cao từ các nước Âu Mỹ, đến các hệ điều khiển được nội địa hóa
Máy CNC sử dụng ở Việt Nam được chia làm 3 phân khúc
- Những máy nhập khẩu mới hoàn toàn từ các nước Âu, Mỹ, Nhật là những máy móc thiết bị có độ chính xác gia công cao, các thiết bị lập trình đa dạng, công năng hoạt động tốt chế độ bảo hành tốt nhưng giá thành cao
- Những máy đã qua sử dụng (Second hand) là những máy cũ do các nước không còn sử dụng nữa nhưng tính năng sử dụng còn tốt, độ chính xác tương đối, đảm bảo được yêu cầu công nghệ với giá thành máy rẻ phù hợp với điều kiện tài chính hàn hẹp
- Những máy do Việt Nam chế tạo hoặc cải tiến từ những máy móc thông
thường: phù hợp với điều kiện kỹ thuât hiện có
Hiện nay Việt Nam sử dụng nhiều thiết bị CNC của các nước khác nhau như Đức, Nhật, Đài Loan, Trung Quốc với trang thiết bị cung cấp với số lượng nhiều cả về chủng loại và chất lượng Một số công ty xác định mũi nhọn là phát triển cơ khí gia công chính xác chất lượng cao tiến tới thay thế hàng ngọai nhập
Xu hướng lựa chọn máy CNC để chuyên môn hóa quá trình gia công nhằm nâng cao năng suât lao động, chất lượng sản phẩm và hiệu quả của vốn đầu tư với nhiều phương pháp khác nhau
Trang 10Bài 2 CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỄN VÀ DẠNG ĐIỀU KHIỄN CỦA MÁY CNC
1 Điều khiển điểm - điểm
Với các loại máy này, trong quá trình gia công, người ta cho định vị nhanh dụng cụ đến tọa độ yêu cầu và trong quá trình dịch chuyển nhanh dụng
cu, máy không thực hiện việc cắt gọt Chỉ đến khi đạt được tọa độ theo yêu cầu
nó mới thực hiện các chuyển động cắt gọt, ví dụ như khoan lỗ, khóet, doa hoặc
có thể làm những công việc khác ví dụ như ở trên các máy hàn điểm thì nó thực hiện quá trình hàn và trên các máy đột, dập thì nó thực hiện viêc đột, dập lỗ
Ví dụ:
Hình 2.1 Điều khiển điểm - điểm
Khi gia công 2 lỗ A và B có tọa độ xA,yA và xB, yB trong hệ tọa độ xoy Chúng ta có thể điều khiển theo các cách sau đây: Trước hết, điều khiển dụng cụ dịch chuyển nhanh đến điểm A (xA, yA) Sau đó thực hiện việc gia công lỗ A.Tiếp theo, sau khi đã dịch chuyển dụng cụ thoát khỏi lỗ đã gía công (đảm bảo rằng việc dịch chuyển dụng cụ thực hiện được an toàn) sẽ tiếp tục dịch chuyển nhanh dụng cụ đến điểm B (xB, yB) để gia công lỗ B Quá trình dịch chuyển dụng cụ đến vị trí B có thể thực hiện bằng 2 cách được biểu diễn như trên hình
vẽ Quỹ đạo dịch chuyển theo AA’CB song song với các trục tọa độ ox và oy Quỹ đạo dịch chuyển theo đường thẳng tối ưu: ACB
2 Điều khiển đoạn thẳng
Ngoài chức năng dịch chuyển nhanh theo các trục tọa độ như ở điều khiểnđiểm, còn có thể thực hiện việc gia công trong quá trình dịch chuyển theo cáctrục này Điều đó có nghĩa là dụng cụ sẽ thực hiện các chuyển động cắt gọt trongquá trình dịch chuyển song song theo các trục tọa độ Ví dụ khi phay các bề mặtsong song với các trục toạ độ hoặc khi tiện các chi tiết mà dụng cụ cắt thực hiệncác chuyển động cắt gọt theo phương trục Z và trục X
Trang 11Hình 2.2 Điều khiển đoạn thẳng
3 Điều khiển đường ( tuyến tính và phi tuyến)
Ngoài các chức năng như điều khiển điểm và điều khiển đoạn thẳng, người
ta còn có thể điều khiển được dụng cụ chuyển động theo các đường bất kỳ
trong mặt phẳng hoặc trong không gian có thực hiện gia công cắt gọt Tùy thuộcvào đường được điều khiển là phẳng hay không gian mà người ta có thể bố trí số trục được điều khiển đồng thời là khác nhau Từ đó cũng xuất hiện thuật ngữ máy 2 trục, máy 3, 4, 5 trục ( tức có số trục được điều khiển đồng thời theo quan
hệ ràng buộc) Để chuẩn hóa việc sử dụng thuật ngữ, người ta thường sử dụng
thuật ngữ máy điều khiển 2D, 2D 3D, 4D và 5D (Dimension).
`
Hình 2.3 Điều khiển đường
3.1 Điều khiển 2D
Cho phép dịch chuyển dụng cụ trong một mặt phẳng nhất định nào đó
Thí dụ như trên máy tiện, dụng cụ sẽ dịch chuyển trong mặt phẳng xoz để tạo
nên đường sinh khi tiện các bề mặt, trên các máy phay 2D, dụng cụ sẽ thực hiện
các chuyển động trong mặt phẳng xoy để tạo nên các đường rãnh hay các mặt
bậc có biên dạng bất kỳ
3.2 Điều khiển 3D
Cho phép dịch chuyển dụng cụ trong 3 mặt phẳng đồng thời để tạo nên một đường cong hay một mặt cong không gian bất kỳ Điều này cũng tương ứng với quá trình điều khiển đồng thời cả 3 trục của máy theo một quan hệ ràng buộc nào đó tại từng thời điểm để tạo nên vết quỹ đạo của dụng cụ theo yêu cầu
Hình 2.4 Điều khiển 3D
3.3 Điều khiển 2D 1 /2
Trang 12Cho phép dịch chuyển dụng cụ theo 2 trục đồng thời để tạo nên một
đường cong phẳng, còn trục thứ 3 được điều khiển chuyển động độc lập Điều
khác biệt của phương pháp điều khiển này so với điều khiển 2D 1
/2 là ở chổ 2 trục được điều khiển đồng thời có thể được đổi vị trí cho nhau: Có nghĩa là hoặc
trong mặt phẳng xoy hoặc xoz hoặc yoz.
Hình 2.5 Điều khiển 2D 1 /2
3.4 Điều khiển 4D, 5D
Trên cơ sở của điều khiển 3D, người ta còn bố trí cho dụng cụ hoặc chi tiết
có thêm 1 chuyển động quay (hoặc 2 chuyển động quay) xung quanh 1 trục nào
đó theo một quan hệ ràng buộc với các chuyển động trên các trục khác của máy 3D Với khả năng như vậy, các bề mặt phức tạp hay các bề mặt có trục quay có thể được thực hiện dễ dàng hơn so với khi gia công trên máy 3D Mặt khác, vì lý
do công nghệ nên có những bề mặt không thể thực hiện được việc gia công bằng 3D vì có thể tốc độ cắt sẽ khác nhau hoặc sẽ có những điểm có tốc độ cắt bằng không (như tại đỉnh của dao phay đầu cầu) hay lưỡi cắt của dụng cụ không thể thực hiện việc gia công theo mong muốn (ví dụ như góc cắt không thuận lợi hay
có thể bị vướng thân dao vào các phần khác của chi tiết ) Tóm lại, tùy thuộc vào yêu cầu bề mặt gia công cụ thể mà có thể lựa chọn máy thích hợp vì máy càng phức tạp thì giá thành máy càng cao và cần phải bổ sung thêm nhiều công
cụ khác như các phần mềm CAD/CAM hỗ trợ lập trình Hơn thế nữa, máy càng phức tạp (càng nhiều trục điều khiển) thì tính an toàn trong quá trình vận hành và
Trang 13Hình 2.6 Điều khiển dao của 4D,5D
Trang 14Bài 3 CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY TIỆN CNC VÀ CÔNG TÁC BẢO QUẢN BẢO DƯỠNG MÁY
1 Cấu tạo chung của máy tiện CNC
Máy tiện CNC xuất hiện đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công
nghiệp.Việc tiến hành tiện các đường cong phức tạp, hình phức tạp được thực
hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực
hiện, và một số lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu
Đặc điểm gia công trên máy tiện CNC
Mức độ tự động hoá rất cao
Tự động thay dao
Tự động điều chỉnh quá trình cắt gọt
Tự động bôi trơn vùng cắt và hệ thống máy
Tự động bảo vệ an toàn khi máy làm việc
Tự động hiển thị vị trí gia công, toạ độ gia công (x,y,z)
Tự động báo lỗi
Tốc độ cắt rất lớn
Độ chính xác gia công đạt tới 0,001mm
Năng suất gia công gấp 3 lần so với máy thông thường
Tính linh hoạt cao, thích nghi với nhìêu loại sản xuất
Được điều chỉnh và thay đổi tốc độ, chiều quay tuỳ theo yêu cầu, phía sau trục
chính là hệ thống truyền động thuỷ lực để đóng mở và kẹp chi tiết
2.2 Ổ tích dao
Có 2 loại Đầu
Rơvônve
Là một bộ phận được tiêu chuẩn hoá, xó thể gá được 12 con dao khác nhau
Trên đầu Rơvônve có lắp khối mang dao và trực tiếp lắp với các dụng cụ cắt
tương ứng
Trang 15Hình 3.1 Đầu Rơvônve
Đầu Rơvônve thay đổi dao bằng cách thay đổi vị trí của dao theo chương trình
đã được lập sẵn Ổ chứa dao Kết hợp với đồ gá tháo lắp dao tự động
Trang 16Hệ thống máy chỉ hoạt động khi cửa được đóng đúng quy định
2.4 Mâm cặp
Quá trình đóng mở và hãm mâm cặp để tháo chi tiết thường sử dụng hệ thống thuỷ lực, lực phát động nhỏ và an toàn Đối với máy tiện CNC thường được gia công với tốc độ rất cao, số vòng quay của trục chính lớn (có thể lên tới 8000 vg/
ph - khi gia công kim loại màu) Do đó lực ly tâm là rất lớn nên các mâm cặp thường được kẹp chặt bằng hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén) tự động thông qua chương trình
Hình 3.3 Mâm cặp
2.5 Ụ động
Được thiết kế với vai trò là trục thứ hai ngoài trục có mâm cặp thứ hai để kẹp chi tiết gia công Trục này có cùng tốc độ với trục chính và trục có thể tịnh tiến theo trục Z
Hình 3.4 Ụ động
2.6 Thân máy
Để đỡ toàn bộ các bộ phận khác lên trên nó Thân máy có kết cấu và hệ thống truyền động kép hai phía Do thân máy có độ cân bằng tốt, phản hồi truyền động chính xác và cắt rất êm ở mọi thời điểm
2.7 Bảng điều khiển
Là nơi thực hiện sự giao diện (thao tác) giữa ngườu với máy
Bảng điều khiển gồm có hai phần:
Trang 17Bảng điều khiển màn hình (CRT)
Bảng điều khiển máy
Hình 3.5 Bảng điều khiển
3 Hệ thống dụng cụ cắt trên máy
Máy công cụ CNC được trang bị với những thiết bị có thể điều khiển đe thay
dao tự động Tùy thuộc vào dạng cấu trúc và phạm vi ứng dụng, những thiết bị thay dao này có thể đồng thời chứa được nhiều dao khác nhau và lắp đặt dao vào vị trí công tác theo chương trình NC Thường có các loại sau:
Trang 18Hình 3.6 Đầu rơvolve chứa dao.
Công suất cắt cao ơ cùng tuổi bền cao
Thời gian chỉnh đặt va thay đổi ngắn đe luôn phu hợp gia công kinh te các loạt nhỏ
Dụng cụ cắt được tiêu chuẩn hóa với tính linh hoạt cao
Cải thiện kha năng quản trị dụng cu và gia công linh hoạt
Dụng cụ cắt NC được lắp lại với nhau bởi hoặc đơn hoặc đa bo phận va cán dao
Để thực hiện việc thay đổi dụng cu một cách nhanh chóng va tính lắp lẫn tốt thì cán ga dụng cu cắt NC phải được tiêu chuẩn hóa
Cán dao
Đa số dụng cụ cắt trong tiện và phay được kết hợp từ nhiều bộ phận lại với
nhau và thường gắn các mảnh lưỡi cắt
Những bộ phận chính của một dao tiện hiện đại là cán dao hay cán dao gắn
mảnh lưỡi cắt, mảnh lưỡi cắt va he thống kẹp của nó Mảnh lưỡi cắt va một
mảnh đệm được đặt trên cán dao với ho lõm hai gờ đỡ Mảnh đệm làm
nhiệm vu đơ lực cắt lớn và bảo ve cán dao trong trường hợp mảnh hợp kim bịvỡ.Khi gia công hình thành sự nguy hiểm bởi lực cắt va lực ly tâm khi phay,
do mảnh lưỡi cắt bị nới lỏng trong dụng cu hay bị trượt trên bo gá Do vậy
phải sư dụng cơ cấu kẹp va vít kẹp đe định vị chính xác va kẹp mảnh lưỡi
cắt một cách chắc chắn.Mảnh lưỡi cắt va cơ cấu kẹp phải được tiêu chuẩn hóa trênmột phạm vi rộng
Mảnh lưỡi cắt được làm tư hợp kim cứng hay vật liệu gốm Chúng được
che tạo bằng phương pháp thiêu kết Theo phương pháp này thì bột kim loại
Trang 19Vật liệu lưỡi cắt thường dùng trong dao tien chu yếu la hợp kim cứng Thép gio HSS (high-speed steel) còn được sử dụng cho các công việc tiện nhất định, be mặt lưỡi cắt của nó thường được mạ Mảnh lưỡi cắt bằng vật liệu gốm thường sư dụng cho các trường hợp đac biệt và trong các trường hợp đặc biệt khác sư dụng kim cương nhân tạo.
Thép gio (HSS)
Thép gió la một loại thép hợp kim dụng cụ No có đo dẻo cao, vì the nó
co khả năng chịu được tải trọng va đập Tốc độ cắt nhỏ hơn so với hợp kim cứng va vật liệu gốm
Thép gió thường dùng đe chế tạo dụng cu cắt định hình ví dụ như lưỡi khoan
và doa, không cho phép dùng làm các mảnh lưỡi cắt hay gia công chất dẻo vakim loại nhẹ Các dụng cu cắt thép gió thường được ma một lớp vật liệu
cứng như titan-nitríc (TiN) Be mặt này rất cứng, lớp phu màu vàng này làmtăng đo bền mài mòn va cho phép nâng cao tốc đo cắt
Hợp kim cứng
Hợp kim cứng là những vật liệu được thiêu kết từ các chất liệu cứng va các phu gia dính kết dưới dạng các mảnh lưỡi cắt Trong hầu hết các trường hợp chất liệu cứng la cácbit-vônfram, cácbit-titan hay cácbit-tantal Phụ gia liên kết được sư dụng la co balt
Hợp kim cứng về cơ bản cứng hơn thép gió Chúng có kha năng chống mài mòntốt va chịu được nhiệt đo gia công rất cao Tuy nhiên đo chịu dao động nhiệt va chịu va đập ve cơ bản kém hơn thép gió
Hợp kim cứng co the được phân loại theo các nhóm cắt gọt chính va theo các nhóm ứng dụng cắt gọt
Nhóm cắt Nhóm ứn g dụng cắt gọt
gọt chính Ky hiệu Vật liệu Ưng dụng
Gia công tinh, Đo bền mài mòn caoP01 chất lượng be mặt Tốc đo cắt cao
giánGia công tinh, Độ bền mài mòn cao
cắt cao
Trang 20M20 Thép kết cấu Tốc đo cắt trung
M Vàng M30 Gang
M40 Gia công thô, cắt Lượng tiến dao nhanh
Tính dẻo caoK30
Lượng tiến dao nhanh
giánđoạnPhạm vi ứng dụng của hợp kim cứng
Có thể làm tăng độ bền mài mòn cua hợp kim cứng bằng các lớp ma tương ứng Như các lớp ma titan - nitrid, cácbit-titan và oxit-nhôm được ma chân không
ơ nhiệt độ 1000oC
Vật liệu gốm
Vật liệu gốm cứng hơn hợp kim cứng va cho phép nhiệt đo làm việc lên đến
1200 oC Chúng rất giòn, va nhạy cảm với sư dao động của lực cắt Vật liệu gốmđược che tạo dưới dạng mảnh lưỡi cắt và được kẹp trên cán dao giống như mảnh hợp kim cứng
Vật liệu gốm được sư dụng trong điều kiện cắt ổn định, không cần tưới nguội Tốc độ cắt cao hơn hợp kim cứng Vật liệu gốm được sư dụng đặc biệt thích hợp
đe cắt vật liệu kim loại vì chúng không tạo ra hiện tượng lẹo dao Không thích hợp đe gia công hợp kim nhôm
Vật liệu gốm co thể được phân loại theo 3 nhóm sau:
Trang 21tưởng để cắt các vật liệu kim loại vì có kha năng chống mài mòn cao.
Gốm-tổng hợp được cho thêm ví du như cácbit-titan vào Al2O3 Gốm tổnghợp được dùng đe gia công tinh gang xám hoặc thép cũng như dùng đe cắt cáchợp kim thép
Gốm-nitrid được chế tạo trên cơ sơ silic-nitrid (Si3N4 ) Vật liệu cắt không chứa oxit này rất giòn và nhạy cảm ít với sư dao động nhiệt đo cắt Nhược điểm la tính mài mòn cao khi cắt thép Gốm-nitrid được ứng dụng để gia
công gang xám
Kim cương
Kim cương có độ cứng cao nhất so với tất ca các vật liệu cắt khác Chúng đặc biệt nhạy cảm với va chạm, tuy nhiên không tạo ra hiện tượng lẹo dao trong quatrình gia công
Kim cương được sử dụng để cắt kim loại màu và hợp kim của chúng cũng như dùng để cắt vật liệu composit (GFK, CFK), hợp kim cứng và vật liệu gốm Kim cương không được dùng để gia công thép Bởi vì nó bị mài mòn rất nhanh do nguyên tư cacbon của kim cương bị tách ra va nhập vào nguyên tư sắt (sư mài mòn ngược)
Các thông số hình học của dao cắt
Tùy từng trường hợp gia công cần co dạng hình học lưỡi cắt tương ứng Chỉ như vậy mới co the đạt được tuổi bền của dao dài, thời gian gia công tối ưu va ngắn đồng thời chất lượng be mặt cao Các góc lưỡi cắt của dao co y nghĩa quyết cho điều này
4 Đặc tính kỹ thuật của máy CNC
thống Simulation hiện đại, dễ hiểu, độ anh toàn đáng tin cậy
- Cổng truyền Pro RS-232 thích ứng với Windows 98/ 2000/ XP
- Động cơ trục chính AC, máy sử dụng Bi Đũa có độ chính xác cao, Ụ định tâm
chịu lực cực tốt
Trang 22Hình 3.8.Máy tiện CNC
4.2 Thông số kỹ thuật
Đường kính tiện vượt băng máy mm 360
Đường kính tiện vượt bàn xe dao mm 750
Mômen xoắn động cơ trục X Nm 4
Mômen xoắn động cơ trục Z Nm 6
Tốc độ di chuyển không tải trục Z m/ph 7.8
Trang 23Bộ điều khiển CNC FANUC
Bước dịch chuyển nhỏ nhất mm 0.001
5 Bảo quản, bảo dưỡng máy
- Vận hành máy trong môi trường có nhiệt độ từ 15 độ đến 40 độ và đảm bảo nhiệt độ
môi trường ổn định Tránh làm việc ngoài khỏang nhiệt độ trên làm ảnh hưởng đến độ chính xác của các cảm biến, động cơ servo, PLC
- Máy phải được bôi trơn theo chế độ hàng ngày: các bộ phận chuyển động như ổdao, trục chính,
- Khi vận hành máy cần phải sử dụng chế độ làm mát ( sử dụng mã lệnh M)
- Kiểm tra độ nhớt của nước làm mát Thay thế và bổ sung nước làm mát ở mức vạch đủ
- Cung cấp và thay thế dâu bôi trơn 2 năm/ lần để đảm bảo bôi trơn hộp số, các trục vít me- đai ốc
- Kiểm tra hệ thống thủy lực, khí nén định kỳ, đảm bảo các bộ phận lọc dầu
hoạt động tốt
Trang 24Bài 4: CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH TRÊN MÁY TIỆN CNC
1 Cấu trúc một chương trình gia công
Một chương trình gia công trên máy CNC bao giờ cũng gồm 3 phần:
Ví dụ: {BILET X36 Z50 : Khai báo phôi
N2 G98 G28 G21 UOWO
Trong đó: G98:Lệnh chọn theo phương pháp tiến dao mm/ph
G28: Lệnh quay về điểm gốc của máy
G21: Đo theo hệ mét
UOWO: Toạ độ của điểm gốc đối với máy tiện
Gọi dụng cụ gia công: M06 T0101
M06: Lệnh thay dụng cụ cắt tự độngT0101: Con dao ở vị trí số 1 vào cắtG97 M03 S1800
G97: Lệnh cắt với tốc độ quay của trục chính không đổiM03: Bật trục chính quay thuận
S1800:Tốc độ trục chính 1800v/p
*Thân chương trình: Bao gồm các khối câu lệnh về gia công và các giá trị gia
công
Ví dụ: N01 G00 X38 Z0 ( Chạy dao nhanh đến điểm có toạ độ X38, Z0)
*Cuối chương trình: Là các lệnh trở về điểm gốc chương trình, tắt dung dịch
tưới nguội, dừng trục chính, dừng chương trình
2 Cấu trúc một câu lệnh
2.1 Khối câu lệnh
Một khối câu lệnh chương trình được cấu tạo từ các chữ số và các chữ cái.+ Chữ số : Gồm các số từ 0 đến 9
+ Chữ cái : Gồm 26 chữ cái từ A,B…
Một khối câu lệnh có cấu trúc như sau:
Ví dụ : N5 G01 X20 Z30 F0,2 T0101 M03 M08;
Thông tin dịch chuyển Thông tin vận hành máy
Số câu lệnh
Trang 25+Thông tin dịch chuyển: Bao gồm mã dịch chuyển G, kèm theo các con
sốchỉ kiểu dịch chuyển
Chú ý : Sau các con số phảI có dấu(.)để chỉ giá trị tính bằng mm
2.2 Cấu trúc dòng lệnh trong chương trình gia công
a Phần đầu: Khai báo phôi
- Tiến về điểm 0 tuyệt đối và tới điểm gia công:
G00 X Z đối với tiện
Trang 26Bài 5: CÁC TỪ LỆNH ĐIỀU KHIỄN DỊCH CHUYỂN CƠ BẢN
1 Từ lệnh dịch chuyển dao nhanh không cắt gọt: G00
• G θθ : Chạy dao nhanh ( Positioning Rapid): Modal
Trong quá trình dịch chuyển, dụng cụ không thực hiện việc cắt gọt, lượng chạy dao khi dịch chuyển là lớn nhất (giá trị này tùy theo từng loại máy vàtừng nhà sản xuất quy định và đã được mặc định trong máy) Thông thường chức năng này tương ứng với khi định vị nhanh dụng cụ nhằm giảm đáng kể thờigian phụ
Dạng câu lệnh: N _ G00 X_ Y_ Z_
Trong đó, tọa độ X, Y, Z là tọa độ của điểm đến ( End point)
Trong quá trình dịch chuyển, quỹ đạo chuyển động của dụng cụ có thể được thực hiện theo kiểu tối ưu hay theo từng trục riêng rẽ như đã nói ở phần trước Chức năng này (modal) chi phối cho tất cả các câu lệnh tiếp sau nếu như chưa
có một chức năng
G01, G02, G03 huỷ bỏ nó
2 Từ lệnh dịch chuyển dao cắt gọt theo đường thẳng (nội suy đường
thẳng): G01
G01: Nội suy tuyến tính (Linear Interpolation):Modal
Trong quá trình dịch chuyển, dụng cụ cắt sẽ thực hiện quá trình cắt gọt Lượng chạy dao và tốc độ cắt có thể được chọn hoặc tính toán tùy theo yêu cầu của quá trình gia công là thô hoặc tinh và phải được gọi vào trong câu lệnh
Dạng câu lệnh: N_ G01 X_ Y_ Z_ F_ S_
Trong đó: X, Y, Z là tọa độ của điểm đến, F là lượng chạy dao
(Feedrate) và S là tốc độ cắt m/ph (hoặc có thể là tốc độ quay của trục chính v/ph) (Speed).Cũng như ở trên, chức năng này sẽ chi phối cho tất cả các câu lệnh
tiếp sau nếu như chưa có một chức năng G00, G02, G03 huỷ bỏ nó
3 Từ lệnh dịch chuyển dao cắt gọt theo đường tròn (nội suy cung tròn): G02, G03
G02: Nội suy vòng tròn theo chiều kim đồng hồ (Circular Interpolation
Clockwise CW): Modal
Trong quá trình dụng cụ dịch chuyển theo vòng tròn thuận chiều kim đồng hồ, dụng cụ sẽ thực hiện quá trình cắt gọt Lượng chạy dao và tốc độ cắt khi gia công được chọn tùy thuộc vào vật liệu chế tạo dao, vật liệu gia công
và yêu cầu về chất lượng của quá trình gia công và phải được đưa vào câu lệnh Cũng như trên, chức năng này là modal
Trang 27Trong đó: X30, Y50 là tọa độ của điểm đầu(A) và X40, Y10 là tọa độ của điểm cuối B I là tọa độ của tâm Oi so với tọa độ của điểm đầu tính theo phương X có tính đến dấu (I = 5.0); J là tọa độ của tâm Oi so với tọa độ của điểm đầu tính theo phương Y có tính đến dấu (J= - 20)
Hình 8.1 Từ lệnh dịch chuyển dao cắt gọt theo đường tròn
Dạng câu lệnh: N_ G02 X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ F_ S_
Hoặc : N_ G02 X_ Y_ Z_ R _ F_ S_
Trong đó:
X, Y, Z là tọa độ của điểm đến (Endpoint);
I, J, K là tọa độ của tâm vòng tròn nội suy so với tọa độ của điểm đầu (điểm bắt đầu thực hiện nội suy vòng tròn) tương ứng với các trục X, Y, Z có tính đến dấu (Startpoint);
R là bán kínhvòng tròn nội suy, cần chú ý rằng khi sử dụng tham số này chỉ cho phép giới hạn trong một cung chuyển động nội suy lớn nhất là 90O ( với tham số này thì chỉ có trên một số cụm CNC được mã hóa);
F và S như đã được giới thiệu ở trên Chú ý là khi xác định toạ độ I, J, K, ta phải tính toán nó trong hệ toạ độ tương đối với gốc toạ độ là điểm bắt đầu nội suy vòng tròn
• G03: Nội suy vòng tròn ngược chiều kim đồng hồ (Circular Interpolation
Ví dụ:
N100 G00 X95 Y20 ( Đến điểm A)
N105 G01 X120 Y60 F20 S1000 (B)
Trang 28N110 G03 X50 Y150 I-40 J40 F15 (C)
Tọa độ của tâm đường tròn nội suy Oi so với tọa độ của điểm đầu B theo trục X là I = -40 (nhỏ hơn so với tọa độ của XB) và theo trục Y là J =
40 (lớn hơn so với tọa độ của YB) Trong trường hợp tiện chi tiết trên máy tiện,
hệ thống tọa độ của máythường được sử dụng là XOZ và khi lập chương trình
gia công thì người ta có thể thiết lập chương trình theo toạ độ của X là bán kính hay đường kính
Hình 8.3 Nội suy vòng tròn ngược chiều kim đồng hồ
Tuỳ thuộc vệc chọn hệ thống toạ độ là tương đối hay tuyệt đối Tuy nhiên khi tính toạ độ I và K của tâm vòng tròn thì luôn luôn người ta phải tính trong hệ toạ độ tương đối mà gốc toạ độ của nó chính là điểm bắt đầu vòng tròn nội suy.Cũng tương tự như chức năng G02, người ta có thể lập chương trình theo toạ độ tâm hoặc là theo tham số bán kính nếu cung tròn nội suy nhỏ hơn 900 Chức năng này cũng là modal