so sánh máy cnc và máy công cụ vạn năng

- Hạ giá thành sản xuất: Sử dụng máy CNC cho phép giảm giá thành gia công do tiết kiệm dao, đồ gá…; tăng tuổi thọ dao cắt do sử dụng chế độ gia công tối ưu; tiết kiệm do phế liệu và công

SO SÁNH MÁY CNC VÀMÁY CÔNG CỤ VẠN NĂNG

Câu 1: Những điểm chi tiết giống nhau và khác nhau giữa máy công cụ vạn năng và máy công cụ điều khiển số CNC.

Trả lời :

Về cơ bản máy công cụ vạn năng và máy công cụ điều khiển số đều có các kết cấu khung giống nhau như:

- Đế máy, bàn trượt, thân máy, đầu trục chính

+ Khác nhau:

Máy vạn công cụ vạn năng Máy gia công điều khiển số Nguồn động lực Động cơ 3 pha thông thường Động cơ 1 chiều điều khiển vô

cấp Động cơ AC- xoay chiều biến tần điều khiển số

Động cơ bước Động cơ bước

và động cơ thủy lực

Truyền động Liên hệ nối tiếp (không qua

Biến đổi truyền dẫn Thanh răng/ Bánh răng

Vít me/ đai ốc thường

Thanh răng/ bánh răng yêu cầu

có cơ cấu kẹp khử khe hở Vít me/ đai ốc bi

Điều khiển Các công tắc và tay gạt cơ khí

( điểu khiển bằng tay ) Điều khiển số, bảng điều khiểncùng với màn hình hiển thị Tính điển hình của xích động Dài, thông qua nhiều cơ cấu

Cứng, khó thay đổi

Ngắn nhất có thể

Mềm dẻo (mang tính linh hoạt trong quá trình thay đổi tốc độ)

Câu 2: Phân tích ưu nhược điểm của công nghệ gia công cơ khí truyền thống và công nghệ CNC trong nền sản xuất của nước ta hiện nay.

Trả lời :

Ưu điểm của công nghệ CNC so với công nghệ gia công cơ khí truyền thống:

- Nâng cao năng suất: Năng suất của máy CNC thường cao gấp 3-4 lần so với máy truyền thống cùng loại; thời gian chuẩn bị máy, thời gian dùng máy và thời gian kiểm tra ít hơn

- Độ chính xác và độ chính xác lập lại cao: Máy CNC với hệ điều khiển vòng kín có khả năng gia công với độ chính xác lặp lại về hình dạng cũng như kích thước Chức năng này cho phép chế tạo các chi tiết lắp lẫn với lượng vật liệu tiêu hao và thời gian gia công thấp nhất

- Hạ giá thành sản xuất: Sử dụng máy CNC cho phép giảm giá thành gia công do tiết kiệm dao, đồ gá…; tăng tuổi thọ dao cắt do sử dụng chế độ gia công tối ưu; tiết kiệm do phế liệu và công việc làm lại ít; tiết kiệm về chi phí lao động do yêu cầu kỹ thuật thấp và năng suất lao động cao; tiết kiệm do có thể tái sử dụng chương trình gia công; giảm toàn

bộ thời gian sản xuất; hệ số sử dụng thiết bị cao do thời gian dùng máy ít; giảm việc vận chuyển phôi liệu bằng phương pháp thủ công và giảm những sai sót do con người gây ra

- Giảm giá thành điều hành gián tiếp: Quá trình gia công trên máy CNC được thực hiện tự động theo chương trình đã lập

Nhược điểm của công nghệ CNC so với công nghệ gia công cơ khí truyền thống: Giá thành trang thiết bị CNC cao hơn so với máy truyền thống

TỔNG QUAN CHUNG VỀ CNC

Câu 1: các giai đoạn thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết máy trên máy CNC Trả lời: Bao gồm 3 giai đoạn sau:

a Lập tiến trình công nghệ:

Ở giai đoạn này thì tài liệu ban đầu là bản vẽ chi tiết và bản vẽ phôi Những nhiệm vụ của giai đoạn này là :

- Xác định khả năng gia công chi tiết trên máy CNC theo kết cấu công nghệ và theo điều kiện sản xuất

- Nghiên cứu phôi, tiến trình công nghệ, làm quen với dụng cụ cắt, đồ gá và cấu trúc các nguyên công

- Nghiên cứu tính công nghệ của chi tiết và tiêu chuẩn hóa các thông số như chuẩn kích thước hoặc bán kính Nếu cần thì phải hiệu chỉnh lại bản vẽ phôi và bản vẽ chi tiết

- Xác định trạng thái công nghệ của chi tiết như yêu cầu đối với các mặt chuẩn, lượng

dư và kích thước chính

- Lập tiến trình gia công chi tiết ( phân các bề mặt theo loại ddeer chọn máy gia công )

- Xác định phương pháp gá đặt và chọn đồ gá cần thiết

- Xác định dụng cụ cắt và chọn chúng theo từng loại

b Thiết kế nguyên công

- Xác định nội dung nguyên công, chia nguyên công ra các bước và các vị trí, cụ thể hóa phương pháp kẹp chặt chi tiết

- Chia ra các lớp cắt, chọn dụng cụ cắt, chuẩn bị phương pháp điều chỉnh máy và điều chỉnh dao

c Lập trình gia công

- Tính toán các quỹ đạo chuyển độn của dao ngay sau khi xác định tọa độ của các điểm

- Lập trình và ghi vào bộ nhớ của bộ điều khiển máy

- Kiểm tra chương trình, sữa lổi chương trình, chạy thử và gia công thử chi tiết

Câu 2: Điểm “0” của máy và chi tiết gia công? ( Vẽ hình minh họa ).

Trả lời :

- Điểm “0” của máy : là điểm gốc của hệ tọa độ máy

Ký hiệu là điểm M

Điểm M của máy tiện CNC nằm trên tâm của mặt bích đầu trục chính, còn trên máy phay đứng CNC điểm M của máy thường được đặt trên canh góc trái của bàn máy mang chi tiết

- Điểm “0” của chi tiết gia công : là điểm gốc của hệ tọa độ chi tiết

Ký hiệu là điểm W

Điểm “0” của chi tiết W do người lập trình xác định và có thể thay đổi theo đặc điểm của quá trình gia công

• Thuận lợi nhất các kích thước này được tiếp nhận trực tiếp từ bản vẽ để lập trình

Câu 3: Những yêu cầu cơ bản của dụng cụ cắt trên các máy CNC?

Năng suất và trình độ gia công trên máy CNC phụ thuộc nhiều vào dụng cụ cắt.Do đó dụng cụ cắt trên máy CNC phải đáp ứng các nhu cầu sau:

• Có tính cắt gọt ổn định,tốc độ cao

• Có khả năng tạo phôi và thoát phôi

• Có tính vạn năng cao để có thế gia công được những chi tiết bề mặt điển hình của nhiều chi tiết khác nhau

• Có khả năng thay đổi nhanh khi cần gá dao khác để gia công chi tiết khác loại hoặc khi dao bị mòn

• Có khả năng điều chỉnh kích thước ở ngoài vùng gia công khi sử dụng những dụng cụ phụ

Câu 4: Nguyên tắc chung khi lập trình gia công trực tiếp trên máy CNC?

Khi lập trình trực tiếp trên máy CNC,người lập trình phải trình bày rõ ràng và chính xác nhiệm vụ gia công trong chương trình NC mà không có sự trợ giúp từ hệ thống lập trình.Nguyên tắc chung khi lập trình gia công trực tiếp trên máy CNC như sau:

 Khẳng định trình tự gia công

Người lập trình phải xác định trình tự gia công dựa trên bản vẽ chế

tạo.ngoài ra phải xác định phương án kẹp cần thiết và thiết bị kẹp sử dụng cho

phương án kẹp cũng như từng bước gia công trong trình tự gia công

 Xác định dụng cụ cắt cần thiết

Người gia công cần xác định các dụng cụ cắt cần thiết theo từng bước gia công

 Tính toán các thông số công nghệ

Thông số chế độ cắt có liên quan đến vật liệu gia công và dụng cụ cắt phải được xác định cho từng bước gia công

 Tính toán các thông số hình học

Các tọa độ cần thiết để gia công sẽ được lấy từ bản vẽ chế tạo hoặc phải được tính toán thêm từ các tọa độ đã biết

 Thiết lập chương trình gia công cho từng bước gia công

Dựa vào thông số hình học và thông số công nghệ đã xác đinh trước đây,từng bước lập trình được ghi lại trong phiếu lập trình

 Kiểm tra chương trình NC

Các chuyển động dịch chuyển được mô tả trên máy công cụ CNC để kiểm tra và phát hiện các lỗi của chương trình

Câu 5: Cấu trúc của một chương trình NC Viết chương trình tiện một chi tiết trục có 3 bậc đồng tâm (hình dáng và các kích thước của trục sinh viên tự vẽ).

Cấu trúc 1 chương trình (theo tiêu chuẩn ISO 6983)

N10 G54 X80 Y100

…

N35 G01 Z-10 F3 S1000 T03 M08

…

Trình tự thực hiện các câu lệnh CNC với các

thông tin gia công

Cấu trúc 1 câu lệnh bình thường :

Số thứ tự Lệnh Từ lệnh chỉ kích thước Lệnh phụ Lệnh chỉ Lệnh chỉ

BLock chuẩn bị tốc độ dụng cụ

Vd :tiện chi tiết sau

%

-Tiện chi

tiet-N02 G00 X80 Z80

N04 G00 X60 Z0

N06 G72 W0.5 R0.3

N08 G72 P10 Q20 U0.3 W0.3 F10 S500

N10 G01 X60

N12 G01 Z50

N14 G01 X40

N16 G01 Z80; N18 G01 X20

N20 G01 Z100 ; N22 G70 P10 Q20; N24 M09 ; N26 M05 ; N28 M30

%

Câu 6: Yêu cầu cơ bản của các loại đồ gá trên các máy CNC Nêu một số loại đồ gá thông dụng.

A)Yêu cầu cơ bản của các loại đồ gá trên các máy CNC:

-Đồ gá trên máy CNC phải có độ chính xác cao,độ cứng vững và ổn định lớn

-Các dịch chuyển của máy và dao được bắt đầu từ gốc tọa độ do đó đồ gá phải đảm bảo sự định hướng hoàn toàn của chi tiết gia công có nghĩa là phải hạn chế tất cả các bậc tự do,điều đó cũng

có nghĩa là phải hạn chế tất cả các bậc tự do khi định vị đồ gá trên máy

-Trên các máy CNC người ta thường gia công nhiều bề mặt chi tiết trong mặt lên gá đặt nên các

cơ cấu định vị và kẹp chặt của đồ gá không được ảnh hưởng tới dụng cụ cắt khi chuyển bề mặt gia công này sang bề mặt gia công khác

B)Một số loại đồ gá thông dụng

+Đồ gá vạn năng:loại đồ gá này có các chi tiết đã được điều chỉnh cố định đồ gá nhiều loại chi tiết khác nhau ,đây là loại mâm cặp dùng để kẹp chặt và truyền momen xoắn cho chi tiết gia công

-Mâm cặp 3 chấu tự định tâm và 4 chấu thông dụng

-Mâm cặp ly tâm loại này có thể có 2 hoặc 3 chấu kẹp.các chấu kẹp những chi tiết lệch tâm độc lập với nhau,khi quay dưới tác dụng của lực ly tâm chúng kẹp chặt chi tiết và nhờ lực cản tự hãm mà chi tiết gia công không bị xê dịch dưới tác động của lực cắt

-Mâm cặp có chân mặt đầu cứng:mâm cặp có chậu mặt đầu cứng xác định chính xác mặt đầu của các chi tiết gia công theo trục Z

-Mâm cặp có chân mặt đầu tùy động:các chân mặt đầu có dạng tròn xoay và được lắp vào

lỗ có chứa chất dẻo

+ Đồ gá vạn năng điều chỉnh

-kết cấu đồ gá vạn năng điều chỉnh gồm phần đồ gá cơ sở và phần chi tiết thay đổi điều chỉnh .các chi tiết thay đổi điều chỉnh có kết cấu đơn giản và giá thành chế tạo không cao.Đồ gá vạn năng điều chỉnh sử dụng được trong sản xuất hàng loạt nhỏ ,,đặc biệt là thực hiện gia công nhóm.Trên các máy CNC đồ gá vạn năng điều chỉnh các mâm cặp 3 chấu thay đổi điều

chỉnh(thay đổi các chấu cặp)

+ Đồ gá chuyên dùng điều chỉnh

-Cho phép gắ đặt một số chi tiết điển hình có kích thước khác nhau Kết cấu của phần đồ gá gồm

2 phần chính :phần đồ gá cơ sở và phần chi tiết thay đổi Đồ gá loại này cho phép thay đổi chi tiết gia công ngoài vùng làm việc của máy

+ Đồ gá chuyên dùng

-thông thường loại đồ gá chuyên dùng này được sử dụng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối, Kết cấu của đồ gá chỉ được dùng để gia công một loại chi tiết nhất định.Trên các máy CNC loại

đồ gá này chỉ được dùng trong những trường hợp không thể dùng được các loại đồ gá điều chỉnh Kết cấu của đồ gá phải thật đơn giản để nâng cao hiệu quả kinh tế sử dụng

Câu 7: Các hình thức tổ chức lập trình trên máy CNC?

2 hình thức tổ chức trên máy NC bap gốm:

_ Lập trình trong chuẩn bị sản xuất(lập trình av)

_Lập trình trực tiếp trên máy NC(lập trình phân xưởng)

+Lập trình trực tiếp trêm máy:ngày càng được sử dụng rộng rãi,tuỳ thuộc vào sản lương gia công ,số lương máy NC co trong phân xưởng,chủng loại chi tiết và trình độ thợ.Người vận hành máy lập chương trình gia công ngay tại máy CNC.Chương trình NC được tạo ra trong phạm vi xưởng

và ở bước chuẩn bị sản xuất được kiểm tra trực tiếp và tối ưu hoá trực tiếp trên máy công cụ CNC bởi người vận hành.Nguyên tắc lập trình này bao gốm các bước sau:

_Khẳng định trình tự gia công

_Xác định dụng cụ cắt cần thiết

_Tính toán các thông số công nghệ

_Tính toán các thông số hình học

_Thiết lập chương trình gia công cho từng bước gia công

_Kiểm tra chương trình NC

+Lập trình trong chuẩn bị sản xuất:theo phương tiện mà người lập trình sử dụng,người ta lại phân chia thành:

_Lập trình bằng tay

_Lập trình bằng máy

Công việc lập trình này được thực hiện tại phòng công nghệ hoặc trung tâm lập trình của nhà máy.Chương trình NC được tạo ra bởi các lập trình viên sau đó được chuyển tới các máy CNC dưới 2 hình thức sau:

_Nhận chương trình trực tiếp qua mạng

_Ghi vào đĩa mềm hoặc viết vào băng đục lỗ rồi chuyển tới các máy CNC

ĐỘNG CƠ SERVO

Câu 1:các kiểu động cơ bước dung trong công nghệ máy công cụ.Các thông số cơ bản động

cơ bước?

Có 3 kiểu động cơ bước thường gặp:

- SM N0 2: SM có từ và trở biến thiên <VR_ Viriable Reluetance>

Câu 2: Thế nào là động cơ SERVO?Hiện nay trên các máy công cụ người ta thường dung loại động cơ SERVO nào?

Động cơ servo là động cơ điểu khiển vòng kín.AC DC là nguồn cấp điện Điều khiển gần giống như động cơ thường nhưng có tín hiệu hồi tiếp về cho ta thông tin về vị trí hoặc tốc độ Động có Servo có 2 loại:

Động cơ Servo DC: Điều khiển động cơ 1 chiều: Dẫn động chạy dao máy công cụ điều

khiển số NC/CNC đòi hỏi hệ điều khiển phải có khả năng điều khiển đồng thời cả tốc độ và vị trí Mặc dù với sự phát triển của công nghiệp điện tử, động cơ xoay chiều điều khiển tốc độ bằng biến tầng ngày càng phát triển mạnh mẽ nhưng động cơ Servo DC vẫn được sử dụng phổ biến trong các máy công cụ điều khiển số Động cơ Servo DC có 2 loại: động cơ 1 chiều có chổi than

và động cơ 1 chiều không có chổi than

Động cơ Servo DC có chổi than: Động cơ servo dòng một chiều DC chổi than được trình

bày trên (hình 1.1) gồm 4 thành phần cơ bản: stator của động cơ DC là một nam châm vĩnh cửu, cuộn day phần ứng lắp trên roto Trong quá trình hoạt động, từ trường cố định được sinh ra từ nam châm vĩnh cửu gắn trên stator tương tác với dòng từ sinh ra từ cuộn dây trên roto khi có dòng điện chạy qua nó Quá trình tương tác đó sinh ra moment tác động lên trục roto

Hiện nay máy CNC sử dụng hai loại động cơ servo chủ yếu đó là: DC và AC servo, những thế hệ máy đời củ thì thường dùng DC còn các máy khoảng từ năm 1987 trở về sau này thì thường

dùng AC Cả hai loại này dùng cho cả động cơ trục X,Y,Z và động cơ trục chính

EDM Câu 3: Trình bày các giai đoạn của quá trình ăn mòn của một xung điện khi gia công tia lửa điện?

Giai đoạn I: Đánh lửa:

Giai đọa này được xác định trong khoảng thời gian khi bắt đầu có điện áp cấp bởi nguồn điện và kết thúc khi điện áp bắt đầu giảm; bắt đầu xuất hiện các tia lửa điện

Máy phát tăng điện áp khởi động, dưới ảnh hưởng của từ trường,cực âm phát ra các điện

tử và chúng bị hút về phía cực dương Sự phát điện tử gây nên tính năng dẫn điện cục bộ của điện môi giữa hai điện cực

Các bề mặt của hai điện cực không phẳng hoan toàn nênđiện trường sẽ mạnh nhất ở những điểm gần nhau nhất chất điện môi sẽ bị ion hóa Tất cả các phần tử dẫn điện đều hội tụ quanh điểm này nằm trong khe hở giữa hai điện cực và chúng tạo nên cầu nối điện

Giai đoạn II: hình thành kênh phóng điện:

Thời gian giai đoạn này được tính từ khi điện áp bắt đầu giảm đến một trị số xác định

Số lượng các phần tử dẫn điện bắt đầu tăng lên nhanh chóng và dòng điện bắt đầu chạy giữa các điện cực dòng điện này cung cấp năng lượng cực lớn làm cho dung dịch điện môi bốc hơi cục bộ áp suất trong các bong hơi sẽ đẩy chất lỏng điện môi sang hai bên nhưng do có độ nhớt nên chất điện môi tạo ra một sự cản trở, do đó nó hạn chế sự lớn lên của các kênh phóng điệngiữa các điện cực

Giai đoạn III: Nóng chảy và bốc hơi vật liệu:

Lõi của bọt hơi bao gồm một kênh plasma Plasma này là môt chất khí có lẫn các điện tử

và các ion dương ở áp suất rất cao khoảng 1 kbar và nhiệt độ rất lớn 100000C khi kênh plasma này được tao thành đầy đủ thì điện áp qua khe hở đạt tới mức của điện áp phóng điện

Chất điện môi giữa kênh plasma và cũng giữ cho năng lượng có mật độ tập trung cục bộ

Sự va chạm của các điện tử lên atot và các của các ion dương len catot làm nóng chảy và bốc hơi điện cực máy phát sẽ ngắt dòng điện sau khi đã diễn ra một xung có hiệu quả Điện áp bị ngắt đột ngột, kênh phóng điện biến mất, do đó áp suất cũng bị mất đột ngột, điều đó khiến cho kim loại nóng chảy ngaybị đẩy khỏi kênh phóng điện và bốc hơi Sự phóng điện có thể kéo dài từ vài micro giây đến vài trăm micro giây, tùy thuộc vào tính chất và ứng dụng cụ thể