LỜI CẢM ƠN Sau quá trình thực hiện đề tài với nhiều cố gắng và nỗ lực của nhóm, cuối cùng bài báo cáo này đã được hoàn thành đúng thời gian quy định theo yêu cầu đặt ra là “Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý họat động và phân tích hệ thống cơ điện tử của máy phay CNC 5 trục”. Qua thời gian làm đề tài, nhóm đã học hỏi, thu nhận thêm được nhiều kiến thức bổ ích. Chúng em xin chân thành cảm ơn ThS. Lê Thanh Tùng – giáo viên hướng dẫn đề tài đã tận tình giúp đỡ nhóm và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện đề tài. Nhóm cũng cảm ơn đến các thầy trong Bộ môn Cơ điện tử nói riêng, thầy cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật nói chung và bạn bè cùng niên khóa đã nhiệt tình giúp đỡ nhóm để hoàn thành đề tài này đúng thời gian quy định một cách tốt nhất có thể. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh khỏi những sai lầm thiếu sót không mong muốn. Chúng em rất mong nhận được những ý kiến góp ý từ thầy cô và bạn bè. Tp. HCM, ngày 5 tháng 05 năm 2010 Nhóm thực hiện đề tài TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài “Tìm hiểu cấu tạo và phân tích hệ thống cơ điện tử của máy phay CNC 5 trục” được thực hiện để hoàn tất bài báo cáo giữa kì của môn học Hệ thống Cơ điện tử. Đề tài nghiên cứu bao gồm các nội dung sau: Tìm hiểu tổng quan về hệ thống điều khiển chương trình số NC, cấu tạo và nguyên lý hoạt động, phân tích hệ thống cơ điện tử của máy phay CNC 5 trục. ABSTRACT Topic “Finding about structure, fundamental principles and analyzing the mechatronics system of 5 axis CNC milling machine” is carried out to finish the midterm assignment in the “Mechatronics system” subject. The topic includes some main points: to learn about the control system of digital programme CNC in general, to know about the structure, fundamental principles and to analyze the mechatronics system of 5 axis CNC milling machine.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
TÌM HIỂU CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
CỦA MÁY PHAY CNC 5 TRỤC
Trang 3NHIỆM VỤ BÀI BÁO CÁO
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài:
“TÌM HIỂU CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ PHÂN TÍCH HỆ
THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CỦA MÁY PHAY CNC 5 TRỤC”
Nhiệm vụ cụ thể:
- Tìm hiểu tổng quan về máy điều khiển chuơng trình số NC
- Tìm hiểu cấu tạo của máy phay CNC 5trục
- Tìm hiểu nguyên lý họat động của máy phay CNC 5trục
- Phân tích hệ thống cơ điện tử của máy phay CNC 5trục
Ngày giao đề tài : Ngày 13 tháng 03 năm 2010
Ngày hoàn thành đề tài : Ngày 05 tháng 05 năm 2010
Giảng viên hướng dẫn : ThS Lê Thanh Tùng
Trang 4NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Tp.HCM, ngày tháng năm 2010 Giáo viên hướng dẫn
ThS Lê Thanh Tùng
Trang 5NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Tp.HCM, ngày tháng năm 2010 Giáo viên phản biện
Trang 6Qua thời gian làm đề tài, nhóm đã học hỏi, thu nhận thêm được nhiều kiến thức
bổ ích Chúng em xin chân thành cảm ơn ThS Lê Thanh Tùng – giáo viên hướng dẫn
đề tài đã tận tình giúp đỡ nhóm và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình thựchiện đề tài
Nhóm cũng cảm ơn đến các thầy trong Bộ môn Cơ điện tử nói riêng, thầy cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật nói chung và bạn bè cùng niên khóa đã nhiệt tình
giúp đỡ nhóm để hoàn thành đề tài này đúng thời gian quy định một cách tốt nhất cóthể
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng không tránh khỏi những sai lầm thiếu sótkhông mong muốn Chúng em rất mong nhận được những ý kiến góp ý từ thầy cô vàbạn bè
Tp HCM, ngày 5 tháng 05 năm 2010
Nhóm thực hiện đề tài
Trang 7TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Đề tài “Tìm hiểu cấu tạo và phân tích hệ thống cơ điện tử của máy phay CNC
5 trục” được thực hiện để hoàn tất bài báo cáo giữa kì của môn học Hệ thống Cơ điện
tử Đề tài nghiên cứu bao gồm các nội dung sau: Tìm hiểu tổng quan về hệ thống điềukhiển chương trình số NC, cấu tạo và nguyên lý hoạt động, phân tích hệ thống cơ điện
tử của máy phay CNC 5 trục
Trang 9MỤC LỤC
Trang
TRANG BÌA i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv
LỜI CẢM ƠN v
TÓM TẮT ĐỒ ÁN vi
ABSTRACT vii
MỤC LỤC viii
DANH MỤC HÌNH VẼ x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xii
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU 1
1.1 Lý do chọn đề tài 1
1.2 Mục tiêu – Nhiệm vụ nghiên cứu 2
1.3 Đối tượng nghiên cứu 2
1.4 Yêu cầu và giới hạn đề tài 2
1.5 Phương pháp nghiên cứu 2
CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA CÔNG ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC 3
2.1 Khái niệm về điều khiển số 3
2.2 Lịch sử phát triển máy CNC 4
2.3 Những nét cơ bản về máy công cụ và máy CNC 6
2.4 Kết cấu cơ bản của máy CNC 7
CHƯƠNG 3 : CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MÁY CNC 8
3.1 Phần cơ khí 8
3.1.1 Thân máy và đế máy 8
3.1.2 Bàn máy 8
3.1.3 Bàn xoay 9
3.1.4 Cụm trục chính 13
3.1.5 Băng dẫn huớng 14
3.1.6 Trục vítme đai ốc bi 15
Trang 103.1.7 Ổ tích dụng cụ 18
3.1.8 Các xích động của máy CNC 19
3.2 Phần điều khiển 21
3.2.1 Màn hình và bảng điều khiển 21
3.2.2 Bộ điều khiển 21
3.2.3 Các loại động cơ trên máy CNC 21
CHƯƠNG 4 : NGUYÊN LÝ HỌAT ĐỘNG CỦA MÁY CNC 24
4.1 Đưa dữ liệu vào hệ thống 24
4.2 Xử lý dữ liệu và đưa dữ liệu ra 24
4.3 Bộ thích nghi 25
4.4 Sơ đồ hệ điều khiển CNC 25
CHƯƠNG 5 : HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ CỦA MÁY CNC 27
5.1 Các hệ thống vật lý 27
5.2 Cảm biến 27
5.2.1 Khái niệm chung về Encoder 27
5.2.2 Phân loại 27
5.3 Các cơ cấu chấp hành 30
5.4 Kỹ thuật điện tử 30
5.5 Hệ điều khiển 30
5.5.1 Khái niệm hệ điều khiển CNC 30
5.5.2 Đặc trưng cơ bản của hệ điều khiển CNC 30
5.5.3 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển CNC 31
CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 33
6.1 Kết luận 33
6.2 Đề nghị 33
6.3 Huớng phát triển đề tài 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO 34
Trang 11DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 2.1 Mô hình điều khiển DNC 4
Hình 2.2 Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM 4
Hình 2.3 Kết cấu cơ bản của máy CNC 7
Hình 3.1 Một số hình ảnh về bàn máy 8
Hình 3.2 Bàn xoay tiêu chuẩn trục nằm ngang 9
Hình 3.3 Bàn xoay động cơ lắp phía sau 9
Hình 3.4 Bàn xoay có lỗ trục chính lớn 10
Hình 3.5 Bàn xoay 4 trục chính 10
Hình 3.6 Bàn xoay CNC điều khiển nghiêng bằng tay 10
Hình 3.7 Bàn xoay CNC điều khiển nghiêng tự động 10
Hình 3.8 Các trục của bàn xoay và máy phay CNC 11
Hình 3.9 Một số dạng chi tiết được gia công trên bàn xoay không nghiêng 12
Hình 3.10 Một số dạng chi tiết được gia công trên bàn xoay nghiêng tự động 12
Hình 3.11 Một số dạng chi tiết được gia công trên bàn xoay nghiêng bằng tay 12
Hình 3.12 Cụm trục chính 13
Hình 3.13 Điều khiển đai 13
Hình 3.14 Điều khiển trực tiếp 14
Hình 3.15 Điều khiển bánh răng 14
Hình 3.16 Băng dẫn hướng 14
Hình 3.17 Trục vitme đai ốc thường 15
Hình 3.18 Trục vitme đai ốc bi 15
Hình 3.19 Quan hệ giữa lực ma sát và tốc độ của vít me đai ốc thường và vít me đai ốc bi 15
Hình 3.20 Kết cấu bộ truyền vítme đai ốc bi 16
Hình 3.21 Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng ban đầu bằng tấm đệm 17
Hình 3.22 Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng bằng lo xo 17
Hình 3.23 Kết cấu khử khe hở và tạo sức căng với đai ốc có vành răng 18
Hình 3.24 Ổ tích dụng cụ 18
Hình 3.25 Ổ tích dạng xích 18
Hình 3.26 Ổ tích dạng đĩa 19
Hình 3.27 Ổ tích dạng sao 19
Hình 3.28 Các thao tác thay đổi dụng cụ 19
Trang 12Hình 3.29 Xích động học của chuyển động chạy dao 20
Hình 3.30 Xích động học tốc độ cắt gọt 20
Hình 3.31 Màn hình và bảng điều khiển 21
Hình 4.1 Sơ đồ hệ điều khiển CNC 25
Hình 4.1 Sơ đồ hoạt động của máy CNC 26
Hình 4.2 Điều khiển số trên máy CNC 26
Hình 5.1 Các thành phần cơ bản của Encoder 28
Hình 5.2 Encoder gia số dạng quay 29
Hình 5.3 Nguyên lý hoạt động của encoder kiểu gia số 29
Hình 5.4 Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển CNC 31
Hình 5.5 Cấu trúc ưu tiên trong hệ thống của hệ điều khiển CNC 32
Trang 13DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CAD: Computer Aided Design
CAM: Computer Aided manufaturing
CIM: Computer Integrated Manufacturing
CNC: Computer Numerical Control
DNC: Directe Numerical Control
NC: Numerical Control
Trang 14CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Lý do chọn đề tài
Trong những buổi đầu phát triển của xã hội, lao động sáng tạo của con người chủyếu dựa vào sức lực của bản thân hay của súc vật Với việc tìm ra bánh xe và cơ cấunâng đơn giản, con người đã có thể dựng nên những Kim tự tháp hùng vĩ, đền Ăngkorhuy hoàng Dần dần với máy hơi nước, ý chí của con người đã có thể điều khiển và sửdụng nguồn năng lượng của tự nhiên Từ đó trở đi, những công cụ của con người sángtạo ra càng hoàn chỉnh, càng nhiều chủng loại, nhằm thỏa mãn yêu cầu: lao động củacon người được nhẹ nhàng hơn và hiệu quả công việc được cao hơn
Máy công cụ - một loại khí cụ hoạt động với sự tham gia trực tiếp của con người
ra đời trong quá trình này Yêu cầu giải phóng con người ra khỏi những công việcnặng nhọc, khỏi những hoạt động đơn điệu, lặp lại của máy móc càng trở nên cấp thiết,thúc đẩy nhanh quá trình tự động hóa: máy tự động được hình thành Ở máy tự động,toàn bộ quá trình gia công được thực hiện không có sự tham gia trực tiếp của conngười Như thế, không chỉ việc truyền lực mà việc điều khiển cũng được tiến hành tựđộng trong cả một chu kỳ làm việc của máy
Máy tự động có năng suất cao hơn, độ chính xác gia công cao hơn và dễ thựchiện sản xuất hàng loạt so với máy điều khiển bằng tay Trong lịch sử phát triển củamáy công cụ, máy tự động trước tiên được sử dụng trong sản xuất hàng loạt lớn vàhàng khối Đây là những máy tự động được điều khiển bằng cam Ngoài những ưuđiểm lớn, loại máy này có nhược điểm là khi thay đổi mặt hàng phải điều chỉnh khókhăn, tốn kém và cần nhiều thời gian Để khắc phục nhược điểm này, người ta dùngrộng rãi trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ loại máy tự động gọi là máy điềukhiển theo chương trình số
Trong quá trình phát triển, máy điều khiển theo chương trình số không nhữngđược sử dụng để gia công những chi tiết phức tạp, mà dần dần người ta nhận thấy máyđiều khiển theo chương trình số cũng có thể sử dụng với hiệu quả kinh tế cao để giacông những chi tiết đơn giản
Cùng với sự phát triển của nghành tự động, kỹ thuật tính toán, đo lường và điện
tử, máy điều khiển theo chương trình số đã có những bước phát triển mạnh mẽ, đóngvai trò quan trọng trong việc nâng cao sức sản xuất, năng suất lao động và chất lượngsản phẩm
Nhận thấy các lĩnh vực công nghệ trên là tương đối mới mẻ và có vai trò quantrọng trong công cuộc tự động hóa nền công nghiệp đất nước ta nên nhóm quyết định
chọn đề tài: “Tìm hiếu cấu tạo, nguyên lý hoạt và phân tích hệ thống cơ điện tử của máy CNC 5 trục” với mong muốn tham khảo và tìm hiểu thêm về một công cụ đặc
trưng cho xu thế phát triển của ngành chế tạo máy
Trang 151.2 Mục tiêu – Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu về cấu tạo của máy CNC
- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy CNC
- Phân tích hệ thống cơ điện tử của máy CNC
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là máy CNC công nghiệp, cụ thể là máyphay CNC 5 trục
1.4 Yêu cầu và giới hạn đề tài
Đề tài thực hiện tìm hiểu và phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động và hệ thống
cơ điện tử của máy phay CNC 5trục
1.5 Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu tài liệu: nhóm tìm hiểu các tài liệu liên quan đến máy CNC, nhữngvấn đề cơ bản về cấu trúc, chức năng và vận hành của máy điều khiển chươngtrình số CNC…
- Tham khảo từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm: các đồ án, các báo cáo, các tàiliệu có liên quan đã được thực hiện, các nguồn từ Internet và sự tham vấn trựctiếp của các giảng viên chuyên ngành thuộc Bộ môn Cơ điện tử
Trang 16CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA CÔNG ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC
2.1 Khái niệm về điều khiển số
Điều khiển số (NC) ra đời với mục đích điều khiển quá trình công nghệ gia côngcắt gọt trên các máy công cụ Về thực chất, đây là một quá trình tự động điều khiểncác họat động của máy (như các máy cắt kim lọai, robot, băng tải vận chuyển phôi liệuhoặc chi tiết gia công, các kho quản lý phôi và sản phẩm…) trên cơ sở các dữ liệuđuợc cung cấp ở dạng mã số nhị nguyên bao gồm các chữ số, số thập phân, các chữ cái
và một số ký tự đặc biệt tạo nên một chuơng trình làm việc của thiết bị hay hệ thống.Như vậy, điều khiển số (NC) là một hình thức đặc biệt của tự động hóa, mà cụthể là các máy công cụ tự động đuợc lập trình để thực hiện một lọat các họat động ởmột chế độ đuợc xác định truớc nhằm tạo ra một chi tiết có các kích thuớc và cácthông số vật lý có thể hoàn toàn dự đoán truớc
Trước đây, cũng đã có các quy trình gia công cắt gọt được điều khiển theochương trình bằng các kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống thuỷ lực,cam, hoặc điều khiển bằng mạch logic… Ngày nay, với việc ứng dụng các thành quảtiến bộ của khoa học công nghệ, nhất là trong lĩnh vực điều khiển số và tin học đã chophép các nhà chế tạo máy nghiên cứu đưa vào các máy công cụ các hệ thống điềukhiển cho phép thực hiện các quá trình gia công một cách linh hoạt hơn, thích ứng vớinền sản xuất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn
Về mặt khoa học: Trong những điều kiện hiện nay, nhờ những tiến bộ kỹ thuật đãcho phép chúng ta giải quyết các bài toán phức tạp hơn với độ chính xác cao hơn trướcđây hoặc chưa đủ điều kiện hoặc quá phức tạp khiến ta phải bỏ qua một số yếu tố vàdẫn đến một kết quả gần đúng 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 động cao cũngnhư những khả năng chuyển động tạo hình phức tạp và chính xác hơn
Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và hàng không
vũ trụ khi mà yêu cầu về các chỉ tiêu về chất lượng của các máy bay, tên lửa, xe tăng
là cao nhất (có độ chính xác và độ tin cậy cao nhất, có độ bền và hiệu quả khi sử dụngcao ) Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải qua các quá trình phát triển khôngngừng cùng với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit, 8bit… cho đến nay đã đạtđược đến 32 bit và cho thế hệ sau cao hơn thế hệ trước và mạnh hơn về khả năng lưutrữ và xử lý
Từ các máy CNC riêng lẻ (CNC Machines – Tool) cho đến sự phát triển cao hơn
là trung tâm gia công CNC (CNC Engineering – Centre) có các ổ chứa dao lên tớihàng trăm và có thể thực hiện nhiều nguyên công đồng thời hoặc tuần tự trên cùng một
vị trí gá đặt Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các mạng cục bộ vàliên thông phát triển rất nhanh đã tạo điều kiện cho các nhà công nghiệp ứng dụng đểkết nối sự hoạt động của nhiều máy CNC dưới sự quản lý của một máy tính trung tâmDNC với mục đích khai thác có hiệu quả nhất như bố trí và sắp xếp có các công việctrên từng máy, tố chức sản xuất và quản lý chất lượng sản phẩm
Trang 17Hình 2.1 Mô hình điều khiển DNC
Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động trong cơ khí đã phát triển và đạt đến trình độcao như phân xưởng sản xuất tự động linh hoạt và các tổ hợp (CIM) với việc trang bịthêm các robot cấp phôi liệu và vận chuyển, các hệ thống đo lường và quản lý chấtlượng tiên tiến, các kiểu nhà kho hiện đại được đưa vào áp dụng đã mang lại hiệu quảkinh tế rất đáng kể
Hình 2.2 Mô hình điều khiển sản xuất tổ hợp CIM 2.2 Lịch sử phát triển máy CNC
Ý tưởng điều khiển một dụng cụ thông qua một chuỗi lệnh kế tiếp liên tục, màchúng được ứng dụng trong các máy điều khiển NC ngày nay, thực ra đã được pháthiện từ thế kỉ 14, bắt đầu từ những cụm chuông được điều khiển bởi các trục đục lỗ.Năm 1808, Joseph M Jacquard dùng những tấm tôn đục lỗ điều khiển tự độngcác máy dệt Những “vật mang tin thay đổi được” đã ra đời
Năm 1863, M Fourneaux đăng ký bằng phát minh “đàn dương cầm tự động”, nổitiếng thế giới với tên gọi Pianola, trong đó dùng một băng giấy có chiều rộng khoảng30cm đục các lỗ theo vị trí tương thích để điều khiển luồng khí nén tác động vào cácphím bấm cơ khí Băng giấy đục lỗ dùng làm vật mang tin đã được phát kiến
Trang 18Năm 1938, Claud E Shannon trong khi làm luận án tiến sĩ tại M.I.T(Massachusets Institute of Technology) đã đi tới kết luận viêc tính toán và truyền tảinhanh dữ liệu có thể duy nhất thực hiện được nhờ dạng mã nhị phân Cơ sở khoa họccho các máy tính hiện nay, kể cả các hệ điều khiển số đã được hoàn thiện.
Năm 1946, Dr John W Mauchly và Dr J Presper Eckert đưa ra các máy tính sốđiện tử đầu tiên “ENIAC” cho quân đội Mỹ Cơ sở của xử lý số bằng điện tử đã cóđược ứng dụng
Trong những năm 1949 – 1952, John Parsons và M.I.T đã thiết kế theo hợp đồngcủa Không lực Hoa Kỳ “Một hệ thống điều khiển dành cho máy công cụ, để điềukhiển trực tiếp vị trí của các trục thông qua dữ liệu đầu ra của một máy tính, làm bằngchứng cho chức năng gia công một chi tiết” Parsons đã đưa ra 4 tiền đề cơ bản cho ýtưởng này:
- Những vị trí được tính ra trên một biên dạng được ghi nhớ vào các đục lỗ
- Các đục lỗ được đọc ở trên máy một cách tự động
- Những vị trí đã đọc ra được liên tục di chuyển đi và bổ sung thêm tính toáncho các giá trị trung gian nội tại
- Các động cơ Servo (vô cấp tốc độ) có thể điều khiển được chuyển động củacác trục
Với một máy như vậy cần phải chế tạo được các phần tử tích phân phức tạp hơncho công nghiệp chế tạo máy bay Những chi tiết đó vào thời kỳ này đã được miêu tảchính xác với một số ít các dữ liệu toán học, nhưng việc chế tạo chúng bằng tay rấtkhó khăn
Việc ghép nối máy tính và hệ NC đã được nhìn nhận ngay từ buổi đầu của quátrình phát triển
Năm 1952, tai M.I.T đã cung cấp chiếc máy phay điều khiển số đầu tiên mangtên “Cincinnati Hydrotel” có trục thẳng đứng Tủ điều khiển lắp các bóng đèn điện tử,
có thể dịch chuyển đồng thời trên 3 trục (Nội suy tuyến tính 3 kích thước = 3D Linearinterpolation), tiếp nhận dữ liệu qua băng đục lỗ mã nhị phân
Năm 1954, Bendix mua bản quyền phát minh của Parsons và chế tạo thiết bị điềukhiển NC công nghiệp đầu tiên, thiết bị này vẫn dùng các bóng đèn điện tử
Năm 1957, Không lực Hoa Kỳ trang bị những máy phay điều khiển NC đầu tiêntrong các phân xưởng của họ
Năm 1958, giới thiệu ngôn ngữ lập trình biểu trưng đầu tiên – APT – gắn liền vớimáy tính IBM 704
Năm 1960, các nhà chế tạo Đức trình bày những máy điều khiển NC đầu tiên tạihội chợ Hannover
Năm 1968, kỹ thuật mạch tích hợp IC (Intergarted Circuits) làm cho các tủ điềukhiển có kích thước nhỏ hơn và tin cậy hơn
Năm 1972, các tủ điều khiển NC đầu tiên có cài đặt các cụm vi tính chế tạo hàng
Trang 19Năm 1980, trong khi phát kiến các công cụ trợ giúp lập trình tích hợp CNC, xuấthiện một “cuộc chiến lòng tin” ủng hộ hay chống đối giải pháp điều khiển qua cấplệnh bằng tay.
Năm 1984, hệ điều khiển CNC có công năng mạnh mẽ, được trang bị các công cụtrợ giúp lập trình Graphic tiến thêm một bước phát triển mới: “Lập trình tại phânxưởng”
Những năm 1986 – 1987, các giao diện tiêu chuẩn hóa (Interface) mở ra conđường tiến tới các xí nghiệp tự động trên cơ sở một hệ thống trao đổi thông tin liênthông CIM
Năm 1990, các giao diện số giữa điều khiển NC và hệ truyền động cải thiện độchính xác và đặc tính điều chỉnh của các trục điều khiển NC và trục chính
2.3 Những nét cơ bản về máy công cụ và máy CNC
Về cơ bản máy công cụ vạn năng và máy công cụ điều khiển số đều có kết cấukhung giống nhau, đó là:
Ngoài ra chúng còn có một số điểm khác nhau, cụ thể:
STT Nội dung Máy công cụ vạn năng Máy CNC
1 Nguồn động lực Động cơ 3 pha thường
- Động cơ DC điều khiển
vô cấp hoặc AC biến tần điều khiển vô cấp
- Động cơ bước và động cơthủy lực
- Động cơ Servo
2 Tốc độ truyền dẫn Phân cấp Vô cấp
3 Truyền động Kiểu nối tiếp (thông quahộp số) Độc lập
4 Bộ truyền dẫn
- Thanh răng/ bánh răngthường
- Vít me/ đai ốc thường
- Thanh răng/ bánh răng yêu cầu có cơ cấu kẹp khử khe hở
- Mềm dẻo, linh hoạt cao
Trang 20Những ưu điểm nổi bật của máy CNC so với máy thông thường khi sản xuất loạtvừa và nhỏ:
- Gia công được những chi tiết phức tạp, độ chính xác gia công
ổn định
- Thời gian lưu thông ngắn hơn do tập trung nguyên công cao,giảm thời gian phụ và tăng được thời gian sản xuất
- Tính linh hoạt và quy hoạch thời gian sản xuất cao
- Chi phí kiểm tra và chi phí cho phế phẩm giảm
- Hiệu suất cao và tăng năng lực sản xuất
- Do có khả năng tự động hóa cao nên rất thích hợp trên các dâychuyền sản xuất linh hoạt
2.4 Kết cấu cơ bản của máy CNC:
Gồm 2 phần chính đó là:
- Phần cơ khí: Đế máy, thân máy, bàn máy, bàn xoay, trụcmít me bi, ổ tích dụng cụ, cụm trục chính và băng dẫn hướng Ở Việt Namhiện nay chưa thể chế tạo ra 2 bộ phận quan trọng của máy là: cụm trụcchính và băng dẫn hướng mà mới chỉ chế tạo được những cơ cấu đơn giảnlà: thân máy, bàn máy, bàn xoay
- Phần điều khiển: các loại động cơ, các hệ thống điềukhiển và máy tính trung tâm
Trang 21CHƯƠNG 3 CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MÁY CNC
3.1 Phần cơ khí
3.1.1 Thân máy và đế máy
Thường được chế tạo bằng các chi tiết gang vì gang có độ bền nén cao gấp 10 lần
so với thép và đều được kiểm tra sau khi đúc để đảm bảo không có khuyết tật đúc Bêntrong thân máy chứa hệ thống điều khiển, động cơ của trục chính và rất nhiều hệ thốngkhác
- Đảm bảo độ chính xác cao khi gia công
- Đế máy để đỡ toàn bộ máy tạo sự ổn định và cân bằng cho máy
3.1.2 Bàn máy
Bàn máy là nơi để gá đặt chi tiết gia công hay đồ gá Nhờ có sự chuyển động linhhoạt và chính xác của bàn máy mà khả năng gia công của máy CNC được tăng lên rấtcao, có khả năng gia công được những chi tiết có biên dạng phức tạp
Trên các máy CNC 5 trục thì bàn máy là dạng bàn máy xoay được, nó có ý nghĩanhư trục thứ 4, thứ 5 của máy
Yêu cầu của bàn máy: Phải có độ ổn định, cứng vững, được điều khiển chuyểnđộng một cách chính xác
Hình 3.1 Một số hình ảnh về bàn máy
Trang 223.1.3 Bàn xoay
Nhằm mở rộng khả năng công nghệ của máy công cụ, nhất là cho các máy CNC
2 hoặc 3 trục, người ta đã chế tạo một thiết bị có khả năng tăng số trục của máy từ 2hoặc 3 trục thành các máy 4 hoặc 5 trục Thiết bị đó chính là bàn xoay (Rotory Table).Thực ra bàn xoay chẳng qua là một loại đồ gá đặc biệt và chúng chủ yếu được sử dụngtrên các máy phay CNC, trung tâm gia công đứng, trung tâm gia công ngang và máydoa ngang
a Phân loại:
Bàn xoay trên máy phay CNC và các trung tâm gia công có thể được phân ra làmcác loại như sau:
Loại tiêu chuẩn:
Là loại bàn xoay này dùng để gá đặt chi tiết sao cho tâm của chi tiết trùng vớitâm trục chính Có thể gia công được nhiều dạng bề mặt khác nhau như gia công mặtphẳng, gia công rãnh thẳng hoặc rãnh xoắn và gia công các mặt định hình với dao địnhhình, đôi khi dùng để cắt bánh răng với dao phay môđun Loại bàn xoay tiêu chuẩn cóthể phân ra làm hai loại :
- Loại có trục chính nằm ngang
- Loại có trục chính thẳng đứng
Hình 3.2 Bàn xoay tiêu chuẩn trục nằm ngang
Loại bàn xoay có động cơ lắp phía sau:
Hình 3.3 Bàn xoay động cơ lắp phía sau
- Loại bàn xoay này có khả năng hạn chế sự rung động khi máy đang làm
Trang 23Loại bàn xoay có lỗ trục chính lớn:
Loại bàn xoay này có trục chính có lỗ lớn, dùng để gia công các phôi dài hoặccác ống Kích thước lỗ trục chính của chúng có khả năng được mở rộng để mở rộngphạm vi làm việc cho máy Loại này thích hợp cho việc sản xuất hàng khối Tương tựnhư loại bàn xoay tiêu chuẩn, loại bàn xoay này cũng loại trục chính nằm ngang vàloại trục chính thẳng đứng
Loại bàn xoay nghiêng :
Hình 3.6 Bàn xoay CNC điều khiển Hình 3.7 Bàn xoay CNC điều khiển
nghiêng bằng tay nghiêng tự động
