Giới thiệu CNC CYBER MILL

PHẦN I TỔNG QUAN CNC 1.1 KHÁI NIỆN MÁY CNC CNC là viết tắt của Computer Numerical Control: điều khiển số bằng máy tính Máy công cụ CNC là loại máy gia công sử dụng các chương trình đã

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá , hiện đại hoá đất nước,có thể nói một trong những tiêu chí đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia là mức tự độnghoá trong quá trình sản xuất mà trước hết là năng suất và chất lượng sản phẩm Sự phát triển nhanh cuả máy tính điện tử, công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết điều khiển tự động đã làm cơ sở và hỗ trợ cho sự phát triển của nghành tự động hoá

Nước ta, mặc dù là mộth đang phát triển, những năm gần đây cùng với

sự đòi hỏi của sản xuất cũng như sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật và đặc biệt là ứng dụng tự động hoá trong các nghành sản xuất đã có bước phát triển mới

Ngày nay tự động hoá đang được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất một trong những ứng dụng của nó là sủa dụng máy công cụ CNC Trong quá trinh thực tập chúng em đã được làm quen vơi một dạng CNC

đó là máy phay CNC CYBER-MILL Nhờ đựơc sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn đặc biết là thầy Nguyễn Mạnh Tiến và Thầy Hà Tất Thắng mà chúng em đã phần nao nắm bắt được nhũng kiến thức về CNC

Do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên những điều chúng em

đã làm được sẽ có rất nhiều thiếu sót Rất mong đước sự góp ý của các thầy

cô và các bạn

Sinh viên : Bùi Văn Việt

PHẦN I

TỔNG QUAN CNC

1.1) KHÁI NIỆN MÁY CNC

CNC là viết tắt của Computer Numerical Control: điều khiển số bằng máy tính

Máy công cụ CNC là loại máy gia công sử dụng các chương trình đã được lập trình sẳn để gia công các chi tiết

Các chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào

bộ nhớ Khi gia công, Máy tính đưa ra các lệnh điều khiển máy, Máy công

cụ CNC có khả năng thực hiện các chức năng như: nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất kỳ mặt bậc ba nà

Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đường kính dụng cụ Tất cả các chức năng trên đều được thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính 1.2)ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA Máy công cụ điều khiển CNC

Đặc điểm của các động cơ truyền động

Truyền động chính:

Động cơ chính thường dùng động cơ dòng một chiều hoặc dòng điện xoay chiều

Truyền động chạy dao:

Động cơ dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều với bộ vitme/đai ốc/ bi cho từng trục, chạy dao độc lập X, Y, Z

Thường sử dụng động cơ dòng một chiều có đặc tính động học tốt cho các quá trình gia tốc và quá trình phanh hãm, mômen quán tính nhỏ, độ chính xác điều chỉnh cao cho những đoạn đường chuyển chính xác

Bộ víme/đai ốc/ bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sát và không có khe hở khi truyền với tốc độ cao Để có thể dịch chuyển chính

xác trên các biên dạng, các trục truyền dẫn không được phép có khe hở và cũng không được phép có hiệu ứng stick-slip(hiện tượng trượt lùi do lực cản

ma sát) Bộ vítme/ đai ốc/ bi là giải pháp kỹ thuật đảm bảo được yêu cầu đó Phương thức tác dụng của vítme/ đai ốc/ bi:

Các viên bi nằm trong rãnh vítme và đai ốc đảm bảo truyền lực ít ma sát

từ trục vítme qua đai ốc vào bàn máy nhờ hai nửa đai ốc lắp theo chiều dài giữa chúng có vòng cách, có thể điều chỉnh khử khe hở theo hai chiều đối ngược

Trong một số giải pháp kết cấu nâng cao của bộ truyền này, bước nâng của rãnh vít trên trục và trên đai ốc có giá trị khác nhau

Việc dẫn bi hồi rãnh được thực hiện nhờ các rãnh dẫn hướng bố trí bên trong hoặc các ống dẫn hồi bi bao ngoài trục

Truyền dẫn chạy dao không khe hở trên các máy phay CNC cho phép cắt theo chu kỳ phay thuận mà vẫn êm

1.3 ) HỆ TOẠ SỬ DỤNG TRONG MÁY CNC

1.3.1 hệ toạ độ vuông góc

Các điểm mà dao cắt đi tới trong khi gia công được xác định trong một chương trình Để mô tả vị trí của các điểm này trong vùng làm việc, ta dùng một hệ toạ độ Nó bao gồm ba trục vuông gốc với nhau cũng cắt nhau tại điểm 0 Trong hệ toạ độ này có các trục X, Y, và Z

Với một hệ trục toạ độ ba trục, bất kỳ điểm nào cũng được xác định thông qua các toạ độ của nó Hệ toạ độ máy do nhà chế tạo máy xác đinh, thông thường nó không thể bị thay đổi

Trục X là trục chính trong mặt phẳng định vị Trên máy phay nó nằm song song với bàn máy(bàn kẹp chi tiết)

Trục Y là trục thứ hai trong mặt phẳng định vị Nó nằm trên mặt nắp máy

và vuông góc với bàn máy

Trục Z luôn luôn trùng với trục truyền động chính Trục này được nhà chế tạo xác định Chiều dương của trục Z chạy từ chi tiết hướng đến dao cắt Điều đó có nghĩa là trong chuyển động theo chiều âm của trục Z, dao cắt sẽ

đi tới bề mặt chi tiết

Để xác định nhanh chiều của các trục, dùng luật bàn tay phải: ta đặt ngón giữa của bàn tay phải theo chiều của trục Z thì ngón tay cái sẽ trỏ theo chiều trục X và ngón tay trỏ sẽ chỉ theo chiều Y

Hệ toạ độ cơ bản đựơc gắn liền với chi tiết Bởi vậy khi ta lập trình ta phải luôn luôn xuất phát từ chổ xác định chi tiết đứng yên còn dao cắt thì chuyển động Điều đó có nghĩa là :

Khi cắt phay, rõ ràng chi tiết chuyển động là chính, nhưng để đơn giản cho việc lập trình hãy quan niệm là chi tiết đứng yên còn dao cắt thì dịch chuyển

Ta gọi đó là chuyển động tương đối của dao cụ

Để mô tả đường dịch chuyển dao(các dữ liệu toạ độ) trên một số máy CNC

có cả hai khả năng

1.3.1.1 Dùng toạ độ Đề các

Khi dùng dữ liệu toạ độ Đề các, ta đưa ra các khoảng cách đo song song với các trục từ một điểm tới một điểm khác

Các khoảng cách theo chiều dương của trục có kèm theo dấu dương(+) phía trước Các khoảng cách theo chiều âm của trục có kèm theo dấu âm(-) phía trước

Các số đo có thể đưa ra theo hai phương thức:

Đo tuyệt đối :

Với các số đo tuyệt đối, ta đưa ra toạ độ của các điểm đích tính từ một điểm cố định trong vùng làm việc Nghĩa là trong mỗi chuyển động đều xác định, dao cắt phải dịch chuyển đến đâu kể từ một điểm gốc 0 tuyệt đối

Đo theo kích thước :

Với các số đo theo chuỗi kích thước, ta đưa ra toạ độ của các điểm đích tính từ mỗi điểm dừng lại của dao cắt sau một vệt cắt Nghĩa là trong mỗi chuyến đều đưa ra số liệu dao cần được dịch chuyển tiếp một lượng là bao nhiêu nữa theo từng trục toạ độ

1.3.1.2 Dùng toạ độ cực

Khi sử dụng các dữ liệu trong hệ toạ độ cực, ta đưa ra vị trí của một điểm không qua khoảng cách và góc so với một trục cơ sở

Các toạ độ cực chỉ có thể đo trên mặt phẳng chính Trong phạm vi của một

hệ toạ độ cực có ba mặt phẳng chính Từ ba trục X, Y và Z của hệ thống sẽ

có ba bề mặt kẹp, đó là : mặt X/Y; mặt X/Z và mặt Y/Z

1.3.2 Những điểm quan trọng trong một hệ toạ độ

Điểm chuẩn của máy M: là điểm gốc M của hệ toạ độ máy

Điểm W chi tiết: là điểm gốc 0 của hệ toạ độ chi tiết, nó đựoc giữ cố định cho một chi tiết

Điểm chuẩn của dao P: là điểm gôc của hệ toạ độ gắn trên dao cắt

Điểm 0 lập trình: là điểm gốc 0, từ đó xác định các dữ liệu cập nhập

trong một chương trình Điểm này có thể thay đổi thông qua lệnh chuyển điểm 0

1.4) QUAN HỆ GIỮA CÁC TRỤC TOẠ ĐỘ:

Khi gia công trên các máy CNC người ta có thể chia các hệ trục toạ độ thành 3 loại: hệ trục toạ đọ máy, hệ trục toạ độ chi tiết và hệ trục toạ độ của dao

Từ hệ trục toạ độ của máy có điểm gốc M ta có thể biểu diễn được hệ toạ độ của chi tiết và hệ toạ độ của dao bằng các phép dịch chuyển tịnh tiến hay các phép quay Nhờ đó ta có thể xác định đựơc vị trị của điểm trên chi tiết cần gia công cũng như vị trị dao để gia công chi tiết

1.5 ) các dạng điều khiển của máy công cụ cnc

Các máy CNC khác nhau có khả năng gia công được các bề mặt khác nhau như các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình, v.v… Do đó các dạng điều khiển của máy cũng được chia ra thành: điều khiển điểm- điểm, điều khiển theo đường thẳng và điều khiển theo biên dạng

a) điều khiển điểm-điểm: dùng gia công cắc lỗ bằng các phương pháp khoan, khoét, doa và cắt ren ở đây chi tiết gia công được gá cố định trên bàn máy, dụng cụ cắt thực hiện chạy dao nhanh đến các vị trí đã lập trình Khi đạt tới đích dao bắt đầu gia công truờng hợp này quỹ đạo của chuyển động dao là không quan trọng, điều quan trọng là vị trí gia công đạt đến phải chính xác

b) Điều khiển theo đường thẳng

Điều khiển đường thẳng là dạng điều khiển khi gia công dụng cụ cắt thực hiện lượng chạy dao theo một đường thẳng nào đó Khi thực hiện gia công các chuyển động theo các trục toạ độ là độc lập không có quan hệ rằng buộc nào với trục khác

c) Điều khiển biên dạng

Điều khiển theo biên dạng cho phép chạy trên nhiều trục cùng một lúc Trong trường hợp này cả hai trục để tạo ra một dạng vừa có phần thẳng vừa

có phần cong ở đây theo các trục có quan hệ hàm số ràng buộc với nhau

PHẦN II GIỚI THIỆU CNC CYBER-MILL CYBER- MILL là máy phay CNC phục vụ cho việc thí nghiệm có mô hình như sau:

Các bộ phận Truyền động:

Động cơ một chiều có mang dao phay đường kính dao 3mm

Chuyển động ăn dao:

Chuyển động ăn dao được thực hiện nhờ ba động cơ bước hoạt động độc lập nhau mỗi động cơ loại nguồn 2A-5V và bộ Vitme/ đaiốc

Mỗi động cơ bước thực hiện điều khiển chuyển động theo một trục nhất định trong hệ toạ độ Đề các(X,Y,Z)

Bộ truyền động được sử dụng là Vitme/đai ốc

Chiều dài Vít me trục Z là 210 mm

Chiều dài Vitme trục X là 380 mm

Chiều dài Vitme trục Y là 210 mm

Khoảng cách các răng trên Vitme là 3mm/răng

Độ rộng mỗi răng là 1mm

đường kính Vitme la 12mm

Không gian làm việc : 20x40( mm x mm)

Đầu Vitme được nối với trục của động cơ bước thực hiện biến đổi chuyển động quay tròn của động cơ bước thành chuyển động thẳng của vật mang chi tiết

Đầu còn lại của Vitme được gá vào khung đỡ

ở giữa của Vitme đựơc gá vào đaiốc để biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến

Tính toán chuyển động:

Động cơ bước có số bước 200 bước/ vòng

Do đó để thực hiện chuyển động một khoảng L theo một trục nào đó của vật mang chi tiết thì số vòng quay phải thực hiện sẽ là L/3

Khi đó số xung cân cấp cho động cơ bứơc sẽ là 200 L/3

Việc tính toán điều khiển chuyển động động cơ bước sẽ được thực hiện bằng máy tín

Việc thực hiện điều khiển chuyển động của động cơ bước được thiết kế như phần IV dưới đây

PHẦN III ĐỘNG CƠ BƯỚC

I GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ BƯỚC

1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC