Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động

Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động Giới thiệu các máy gia công Cơ Khí điều khiển tự động

Nội dung của bài giảng

z Trung tâm phay/khoan

z Trung tâm tiện/phay

z Máy mài CNC

z Cắt bằng laser

z Tạo mẫu nhanh

Đặc điểm chung

„ Máy công cụ NC, CNC có cấu tạo tổng quát gồm hai phần chính:

z Máy công cụ thực hiện quá trình gia công (tiện, phay, khoan, mái, laser, tia lửa điện, xung điện…)

z Hệ điều khiển số (bộ điều khiển số NC hoặc bộ điều khiển số dùng máy vi tính CNC)

„ Dữ liệu mô tả tiến trình và nội dung gia công chi tiết được lưu giữ ở hệ điều khiển số (NC, CNC) dưới dạng chương trình NC

„ Phương thức nạp chương trình NC từ ngoài vào hệ NC, CNC thông qua:

z Bằng tay thông qua bảng điều khiển của máy công cụ

z Bằng tay thông qua bàn phím của máy tính nối với máy công cụ

z Thông qua các vật mang tin như:

„ Băng đục lỗ, bìa đục lỗ, băng từ dùng cho hệ NC

„ Các đĩa compact (CD), đĩa mềm dùng cho hệ CNC

z Giải pháp CAD/CAM-CNC liên hoàn mà ở đó chương trình gia công NC được soạn thảo tự động trên cơ sở dữ liệu CAD kết nối tương thích với hệ CAM rồi trực tiếp truyền tới máy gia công CNC để thực hiện

„ Quá trình gia công chi tiết trên máy CNC đạt được tính linh hoạt cao

z Không giống như các máy điều khiển tự động theo chương trình cứng (dùng cam, cữ chặn, công tắc hành trình…), M-CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, đặc biệt khi có trợ giúp của máy tính, tiếc kiệm thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả với sản xuất loạt nhỏ

Vật mang tin

Bản vẽ kết cấu chi tiết cơ khí

Bản vẽ công nghệ gia công chi tiết

Bản ghi chương trình gia công (theo ngôn ngữ máy NC, CNC)

Máy lập trình tạo băng lỗ

(Máy chữ tự động)

Vật mang tin (Băng lỗ)

Máy vi tính (soạn thảo chương trình gia công) Vật mang tin (Đĩa mềm, đĩa CD)

Hệ điều khiển trong máy điều khiển số

Bảng điều khiển

Chuẩn bị thông tin

Lưu thông tín hiệu trong hệ điều khiển số

Tay quay Đầu đọc Máy vi tính

Dữ liệu

chương trình

Dữ liệu hiệu chỉnh

Dữ liệu dao Dữ liệu máy

Điều chỉnh thích ứng

Rơle vòng quay

Hiệu chỉnh dòng

Rơle vòng quay Hiệu chỉnh dòng Tổng thể máy công cụ

Truyền động

trục chính

Truyền động chạy dao

Lớp 1 Nạp dữ liệu Lớp 2 Lưu trữ

Lớp 3 Lưu chuyển

Lớp 4 Lưu xử lý

Lớp 5 Điều chỉnh

Lớp 6 Điều khiển toàn máy

Hệ điều khiển trong máy điều khiển số

„ Nguyên tắc điều khiển

Hệ điều khiển trong máy điều khiển số

Nguyên lý nạp và xử lý thông tin trong một

vòng tròn điều khiển khép kín

Hệ điều khiển trong máy điều khiển số

„ Nguyên tắc 1 trục điều khiển vòng kín

Hệ điều khiển trong máy điều khiển số

„ Nguyên tắc 2 trục điều khiển vòng hở

Hệ điều khiển trong máy điều khiển số

Cấu trúc của một máy điều khiển số

Một số kết cấu trong máy điều khiển số

„ Các kết cấu khác

Cấp phôi

tự động

Cơ cấu thay dao tự động

Một số kết cấu trong máy điều khiển số

19GIỚI THIỆU CÁC MÁY ĐIỀU

KHIỂN SỐ

„ Tuỳ theo kết cấu có thể phân chia:

z Kết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứng

z Bàn/ bệ máy thẳng hoặc nghiêng

z Với một, hai hoặc nhiều trục chính

z Với một hoặc nhiều bàn dao hoặc đầu dao rêvônve

z Có hoặc không các trục phụ để mở rộng khả năng gia công

z Ổ tích phôi có chức năng thay đổi phôi tự động

z Ổ tích dao có chức năng thay đổi dụng cụ giữa đầu dao rêvônve và

ổ tích dao

z Thay đổi các chấu kẹp tự động trong mâm cặp

z Luy-nét và ụ động được điều khiển số

Máy tiện CNC

z Giám sát các lưỡi cắt của dụng cụ và kiểm tra hiện tượng vỡ dao

z Giám sát tuổi bền dụng cụ và truy cập tự đông dụng cụ tương đương để thay thế dụng cụ đã hết tuổi bền

z Tốc độ cắt không đổi nhờ tốc độ quay của trục chính thích nghi tự động với đường kính chi tiết gia công

Máy tiện CNC

23Máy tiện CNC

Máy tiện CNC

„ Máy tiện CNC 1 trục chính - 1 đầu rêvonve

25Máy tiện CNC

„ Máy tiện CNC 1 trục chính - 2 đầu rêvonve

Máy tiện CNC

„ Máy tiện CNC 2 trục chính - 2 đầu rêvonve

Máy phay CNC

„ Tuỳ theo kết cấu có thể phân chia:

z Kết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứng

z Bàn/ bệ máy thẳng hoặc nghiêng hoặc quay

z Với một, hai hoặc nhiều trục chính

z Có hoặc không các trục phụ để mở rộng khả năng gia công

z Ổ tích phôi có chức năng thay đổi phôi tự động

z Ổ tích dao có chức năng thay đổi dụng cụ

z Giám sát dụng cụ tự động

Máy phay CNC

z Hiệu chỉnh đồng thời nhiều thông số của dụng cụ (chiều dài, bán kính dao)

z Giám sát các lưỡi cắt của dụng cụ và kiểm tra hiện tượng vỡ dao

z Giám sát tuổi bền dụng cụ và truy cập tự đông dụng cụ tương đương để thay thế dụng cụ đã hết tuổi bền

Máy phay CNC

d) T-slot cutting with a milling cutter

Máy phay CNC

„ Đặc điểm chung của một trung tâm gia công phay/khoan:

z 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

z Có thể thực hiện mọi công việc (phay, khoan, tiện, cán phẳng, cắt ren) với kết 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

z 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

z 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

z 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.

Trung tâm gia công phay/khoan

„ Phân loại trung tâm gia công

z Theo vị trí của trục chính máy: trung tâm gia công ngang, trung tâm gia công đứng

z Trung tâm gia công có bàn toạ độ nghĩa là chuyển động X/Y của phôi và chuyển động Z của dụng cụ

z 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

Trung tâm gia công phay/khoan

33Trung tâm gia công khoan/phay

„ Đặc điểm chung của một trung tâm gia công tiện, phay:

z Ngoài các chuyển động quay cần thiết của phôi, dao cụ còn cóthêm các chuyển động chạy dao khác thích hợp cho việc phay/khoan các biên dạng phức tạp trên chi tiết tiện

z Có thể tiến hành tiện và phay/khoan trên phôi mà không phải gá đặt phôi nhiều lần

Trung tâm gia công tiện, phay

35Trung tâm gia công tiện, phay

Trung tâm gia công tiện, phay

z Độ chính xác yêu cầu cao hơn nhiều đối với độ phân giải khi đo vàlập trình là 0.1μm

z Phạm vi lượng tiến dao rông từ 0.02 mm/phút …60 m/phút

z Sửa đá mài điều khiển số với dụng cụ kim cương

z Hiệu chỉnh (bù) tốc độ quay của trục mài và chuyển động ăn vào của đá mài sau khi sửa đá

z Tốc độ tiến dao theo quỹ đạo với sai số về gốc 0 để tránh sai sốbiến dạng khi sử a đá profin cũng như khi mài lắc lư

z Lập trình và hiệu chỉnh quá trình mài đơn giản tại mọi thời điểm

z Lập trình biên dạng tại máy mài có thể nạp hoặc là hình dạng đámài hoặc hình dạng chi tiết mài với trợ giúp đồ hoạ nhờ hệ CNC

Máy mài CNC

„ Phân loại máy mài

z 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)

z Máy mài tròn (thường có 2 trục NC, có khi là 2x2 trục NC cho dạng mài đặc biệt)

z Máy mài dụng cụ (có ít nhất 5 trục NC với phép nội suy đồng thời)

z Máy mài định hình

z Máy mài profin

z Máy mài biên dạng

Máy mài CNC

„ Máy mài nhiều trục

Máy mài CNC

„ Wheelhead with 3 spindles (optional up

to 6 spindles)

„ Indexing time less than 5 seconds

„ Wheel packages with up to 4 grinding wheels on each spindle.

„ Cooling pipes moving together with the wheel package.

„ 11 kW or 18,5 kW spindle motor

„ Ideal for advanced resharpening and

Máy mài CNC

„ Máy mài dụng cụ

„ Ultra Versatile – High Precision Tool, Cutter & Broach Grinding machine with 5-

interpolation and 6th software axis.

„ For manufacturing

or resharpening

„ 11 kW or 18,5 kW spindle motor

„ Automatic loading

„ Multi-spindle Wheelhead

„ Khả năng gia công trên máy cắt laser

z 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

z Vết cắt rất hẹp, khoảng chừng 0.2-0.4mm

z Vùng tác động nhiệt rất bé khoảng 0.1mm

z Vết cắt sắc cạnh (không bị vê tròn, không có bavia)

z Các cạnh của vết cắt song song với nhau

z Độ nhám bề mặt của vết cắt thấp

z Tốc độ cắt và năng suất cắt cao

z Ứng dụng thuận tiện cho các tấm tôn mỏng

„ Ưu thế so với phương pháp đột dập cơ khí thông thường

z Không cần dụng cụ, nên ko có hiện tượng mòn dụng cụ

z Không cần lực tác động

z Tạo được các khe, rãnh thủng hẹp mảnh

Máy cắt laser

„ Một số sản phẩm của tạo mẫu nhanh

Máy tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping)

z Direct fabrication from CAD data

„ Trực tiếp tạo ra các mẫu thực từ mô hình CAD

z Layered Manufacturing

„ Mẫu được tạo theo lớp (lớp sau được tạo thành trên nền của lớp trước)

Tạo mẫu nhanh

z Tạo hình trực tiếp từ dữ liệu CAD

z Có mặt hạn chế về kích thước Thể tích vật thể tạo mẫu khoảng 0.125m3

z Vật liệu dùng trong công nghệ tạo mẫu nhanh bị hạn chế và phụthuộc vào phương pháp sử dụng

Tạo mẫu nhanh

Tạo mẫu nhanh

Tạo mô hình CAD của mẫu

Chuyển mô hình CAD sang định dạng STL (*.stl)

Cắt mẫu thành những lớp mỏng

trên mặt cắt ngang

Hoàn chỉnh mẫu và chuyển dữ liệu tới máy RP

Tạo mẫu theo lớp

Làm sạch và xử lý mẫu

„ Tạo mô hình mẫu trực tiếp bằng CAD

z Dùng các phần mềm vẽ CAD như Pro/Engineer, Solidworks…hay các phần mềm chuyên dụng trong kiến trúc, nghệ thuật…để thiết

kế vật thể

Tạo mẫu nhanh

z Các bộ phận trong cơ thể con người được chụp cắt lớp

Tạo mẫu nhanh

„ Tạo mô hình mẫu bằng cách dùng các thiết bị như máy đo toạ

z STL biểu diễn xấp xỉ các bề mặt dưới dạng các mặt cạnh

z STL file là một danh sách chứa dữ liệu các mặt cạnh Mỗi mặtcạnh được xác định bởi toạ độ 3 đỉnh của một tam giác và mộtpháp tuyến ngoài đơn vị của tam giác đó

Tạo mẫu nhanh

„ Cắt lớp vật thể

z Vật thể 3D định dạng STL sẽ được cắt thành những lớp mỏng 2D thông qua một phần mềm cắt lớp chuyên dụng

Tạo mẫu nhanh

z Thêm các phần đỡ trong trường hợp tạo mẫu kém cứng vững

z Hình thành đường chạy, xác định các chế độ tạo mẫu

z Chuyển dữ liệu tới máy RP dưới dạng code

„ Dùng các phương pháp khác nhau để tạo mẫu

z Tạo mẫu theo nguyên tắc lớp sau chồng lên lớp trước

z Vật liệu có thể bằng nhựa, giấy, bột kim loại, ceramic…tuỳ từngphương pháp tạo mẫu nhanh

Tạo mẫu nhanh

SLA (Stereolithography) FDM (Fused Deposit Manufacturing)

Tạo mẫu nhanh

„ Các ví dụ về mẫu gia công bằng RP

Tạo mẫu nhanh

3D Printing SGC (Solid Ground Curing)

Tạo mẫu nhanh

Ứng dụng của RP

„ Design review and functional testing

z Cho phép chế tạo nhanh và với hiệu quả kinh tế cao các mẫu giúp cho nhiều quá trình kiểm định sản phẩm như là tối ưu hoá thiết kế, kiểm tra chức năng sản phẩm trong quá trình phát triển sản phẩm

„ Scientific or topological visualization

z Cho phép hình dụng dễ dàng những mô hình có kết cấu và hình dạng phức tạp trong toán, nghệ thuật, kiến trúc mà không thể gia công bằng phương pháp cắt gọt thông thường

„ Rapid tooling

z Tạo vật mẫu trung gian trong công nghệ làm khuôn (indirect tooling)

z Tạo trực tiếp dụng cụ cắt (direct tooling)

„ Rapid manufacturing

z Chế tạo, sản xuất nhanh các chi tiết phức tạp với số lượng nhỏ ứng dụng

Tasks:

1) Reconstruct 3D anatomy

2) Identify and separate tumor

3) Design repairing scaffold

4) Tissue engineered bone

implant

Tumor identification

Ứng dụng của RP

Ứng dụng của RP

„ Rapid tooling

Fig: Manufacturing steps in sand casting that causes

that uses rapid-prototyped patterns

Ứng dụng của RP

„ Rapid tooling