Đồ án công nghệ CADCAMCNC

Nhờ việc nạp các dữ liệu đo dao như X, Z ví dụ thông qua hệ thống thay dao tự động ATC, hệ điều khiển sẽ tính toán khoảng cách của mũi dao so với điểm gốc của dao, sao cho khi gia công b

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển và kèm theo đó là nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng cao hơn.Ngành sản xuất đồ gia dụng và công nghiệp cũng nhờ đó mà phát triển đi lên,trong đó không thể không nói đến ngành công nghiệp.Sự hiện diện của các sản phẩm xà phòng trong đời sống với vô số nhưng ưu điểm nổi trội hơn so với các sản phẩm khác

Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật,người ta đã áp dụng các thành tựu của khoa học và đời sống và sản xuất.Cũng như đối với các ngành khoa học khác,ngành

cơ khí cũng áp dụng rất nhiều thành tựu về khoa học đặc biệt là điều khiển số.Phần lớn các máy móc trong công nghiệp hiện đại ngày nay đều sử dụng máy điều khiển số Đối với sinh viên ngành cơ khí,việc tìm hiểu các chương trình điều khiển số hay tham gia vào quá trình lập trình là việc làm có ý nghĩa nhằm giúp cho sinh viên nắm được các kiến thức hiện đại cũng như tìm hiểu được bản chất của các máy điều khiển số.Vì vậy thông qua việc làm Đồ án Công nghệ CAD/CAM/CNC đã góp phần nâng cao kiến thức cho sinh viên

Trong khuôn khổ đồ án này chúng em sẽ thực hiện đề tài “Thiết kế khuôn thổi chai nhựa”.Trong suốt quá trình làm đồ án chúng em cũng tham khảo nhiều tài liệu liên quan cùng với sự hướng dẫn của thầy giáo Trần Xuân Tùy đã giúp em hoàn thành

đồ án này.Mặc dù đã cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót em mong được

sự góp ý của các thầy.Em xin chân thành cảm ơn

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2019

Sinh viên thực hiện Trương Ngọc Lộc

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU……….1

MỤC LỤC……… 2

Chương 1: Giới thiệu về máy CNC……….4

1.1Các khái niệm cơ bản……….4

1.1.1 Máy công cụ thông thường 4

1.1.2 Máy công cụ NC 4

1.1.3 Máy công cụ CNC 4

1.1.4 Hệ trục tọa độ trên máy công cụ CNC 4

1.1.5 Các điểm chuẩn trên máy công cụ CNC 7

1.2 Máy tiện……… 10

1.2.1 Các bộ phận chính của máy 13

1.2.2 Hệ thống dụng cụ cắt trên máy tiện 15

1.3 Máy phay……….15

1.3.1 Phân loại máy phay……… 16

1.3.2 Dao phay và thiết bị kẹp dao phay……… 18

1.4 Đồ gá……… 23

1.4.1 Định nghĩa và chức năng đồ gá: 23

1.4.2 Phân loại đồ gá: 24

Chương 2: Bộ điều khiển CNC và công nghệ CAD/CAM/CNC……… 26

2.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều khiển ……….26

2.1.1Các giai đoạn phát triển: 26

2.1.2 Sự phát triển của CNC: 28

2.2 Các khái niệm cơ bản:……….32

2.2.1 Hệ trục tọa độ và trục NC: 32

2.2.2 Phần cứng: 34

2.2.3 Phần mềm: 34

2.2.4 Các dạng điều khiển: 34

2.3 Các hệ thống điều khiển số máy công cụ:……… 40

2.3.1Hệ thống điều khiển NC 40

2.3.2Hệ thống điều khiển CNC 41

2.3.3Hệ thống điều khiển DNC 42

2.3.4 Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control) 43

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

2.4.1 Nội suy đường thẳng: 44

2.4.2 Nội suy cung tròn: 45

2.4.3 Nội suy parabol 46

2.4.4 Nội suy Spline 47

2.5 Chương trình chi tiết:……… 47

2.5.1 Dữ liệu chương trình 47

2.5.2 Dạng chương trình 47

2.5.3 Kích thước và các chức năng phụ 47

2.5.4 Kích thước tuyệt đối và kích thước gia số 47

2.6 Công nghệ CAD/CAM/CNC……… 49

2.6.1 Vai trò của CAD/CAM/CNC 49

2.6.2 Ứng dụng CAD/CAM trong thiết kế và chế tạo sản phẩm 49

2.6.3 Giới thiệu chung về chức năng của PROE trong tổ hợp CAD/CAM/CNC: 50

Chương 3: Thiết kế và công nghệ gia công chi tiết……… ………52

3.1Phân tích sản phẩm……… 52

3.1.1 Lựa chọn chi tiết 52

3.1.2Phân tích kỹ thuật và điều kiện làm việc của khuôn thổi 52

3.1.3Thiết kế chai nhựa 52

3.1.4 Thiết kế khuôn thổi chai nhựa 53

3.2Lập quy trình gia công……… 54

3.2.1 Phân tích khả năng công nghệ để gia công chi tiết 54

3.2.2 Lựa chọn máy và nêu các thông số kỹ thuật của máy 55

3.2.3 Lập quy trình gia công 56

3.3Lập trình gia công……….68

3.3.1 Tạo phôi và gốc phôi: 68

3.3.2 Chọn máy gia công và gốc máy 69

3.3.3 Phay các bề mặt 70

3.3.4 Chương trình gia công 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….92

1.1Các khái niệm cơ bản 1.1.1 Máy công cụ thông thường

Máy công cụ thường: do công nhân có tay nghề điều khiển bằng tay Do phải đọc bản vẽ chi tiết, sử dụng các thông số của máy dựa trên kinh nghiệm bản thân, nên chất lượng và năng suất gia công phụ thuộc rất nhiều vào kỹ năng của người vận hành máy hay tay nghề của người công nhân Mặc dù còn nhiều hạn chế so với máy NC và máy CNC nhưng các máy công cụ thông thường vẫn còn được sử dụng rất rộng rãi với lí do là giá thành thấp và thuận tiện cho việc sửa chữa và cho nền sản xuất ở trình độ thấp

1.1.2 Máy công cụ NC

Đối với các máy NC thì việc điều khiển các chức năng của máy được quyết định bởi các chương trình đã được lập sẵn Các máy công cụ NC rất thích hợp cho dạng sản xuất loạt nhỏ và trung bình

Hệ thống điều khiển của máy NC là mạch điện tử Thông tin đầu vào chứa trên các băng từ hoặc băng đục lỗ, thực hiện chức năng theo từng khối, khi khối trước kết thúc, máy đọc tiếp các khối lệnh tiếp theo để thực hiện các dịch chuyển cần thiết Máy công cụ NC chỉ thực hiện các chức năng nội suy thẳng, nội suy cung tròn

và chạy doc theo băng Các máy NC không có chức năng lưu giữ chương trình

1.1.3 Máy công cụ CNC

Máy CNC là bước phát triển cao của máy NC Các máy CNC có một máy tính

để thiết lập phần mềm dùng để điều khiển các chức năng dịch chuyển của máy 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 nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất kì mặt bậc3 nào Máy công cụ CNC cũng có khả năng bù chiều dài

và đường kính của dụng cụ Như vậy máy CNC có tính linh hoạt cao- thay đổi nhanh các chương trình gia công với sự can thiệp tối thiểu bằng tay của con người

1.1.4 Hệ trục tọa độ trên máy công cụ CNC

Trên các máy công cụ ĐKS còn có các trục quay như trục của bàn quay, ụ quay

… Ngoài các chuyển động tịnh tiến X,Y và Z còn có các trục quay tương ứng:

- 3 trục quay cơ bản A, B, C tương ứng quay xung quanh các trục X, Y, Z

Chiều dương được quy ước như sau: nếu ta nhìn theo hướng dương của 1 trục thẳng (X, Y, Z) thì chuyển động quay thuận chiều kim đồng hồ là dương

- 3 trục thẳng NC thứ 2 là U, V, W, trong đó các trục U, V, W theo thứ tự bắt buộc phải song song với 3 trục thẳng cơ bản X, Y, Z

- 3 trục thẳng NC thứ 3 là P, Q, R, trong đó các trục P, Q, R theo thứ tự không

nhất thiết phải song song với 3 trục thẳng cơ bản X, Y, Z

- Ngoài ra có thể còn có: trục NC thứ 4 (D), thứ 5 (E)…có đường tâm quay

Tuy nhiên các quy ước trên chỉ áp dụng được khi ta coi chi tiết đứng yên và dao cắt chuyển động Lý do ở đây là hệ tọa độ cơ bản được gắn liền với chi tiết và thường là cố định Ví dụ trên máy phay, rõ ràng chi tiết thực hiện chuyển động chính, nhưng để đơn giản hóa việc lập trình, ta coi chi tiết đứng yên còn dụng cụ cắt thì dịch chuyển Ta gọi đó là chuyển động tương đối của dụng cụ cắt

Dưới đây là mô tả cụ thể hệ thống các trục tọa độ và chuyển động trên máy phay CNC và máy tiện CNC

Trên máy phay CNC, trục X là trục chính trong mặt phẳng định vị (khoảng dịch chuyển dài nhất), nằm song song với bàn máy (bàn kẹp chi tiết) Trục Y là trục thứ hai trong mặt phẳng định vị, nằm vuông góc với bàn máy Chuyển động của các trục X, Y đều do bàn máy thực hiện, nếu nhìn từ phía trước bàn máy thì chiều dương trục X hướng sang trái, chiều dương trục Y hướng về phía người vận hành máy Trục Z luôn trùng với chuyển động chính (do nhà chế tạo máy quy định sẵn) Chiều dương của trục Z hướng từ chi tiết tới dao cắt, nghĩa là trong chuyển động theo chiều âm trục Z (do đầu trục chính thực hiện), dao cắt sẽ đi tới bề mặt chi tiết Máy phay trục đứng 3D CNC: có một trục chính cứng (phương thẳng đứng)

và 3 trục NC X, Y, Z được điều khiển theo các lệnh số

Hình 1.2 Các trục NC trên máy phay đứng 3D

Ứng dụng chính của máy phay 3D là để phay các bề mặt cong lồi lõm 3D Nếu máy có trục Z được cố định theo từng nấc thì gọi là máy phay 2 ½ D CNC Nó được ứng dụng để gia công các bề mặt có đáy phẳng

Trên máy tiện CNC, trục Z nằm trùng với trục chính công tác, trục X chạy ngang qua điểm 0 chi tiết W (được xác định bởi người lập trình, thông thường nằm trên mặt giới hạn bên phải của biên dạng gia công chi tiết) Ở các máy có đầu kẹp dao rơvonve nằm phía trước đường tâm trục máy thì chiều dương trục X hướng vào người vận hành, còn trên máy có đầu rơvonve nằm về phía sau đường tâm trục thì chiều dương trục X ngược lại Có thể nhận biết chiều dương của các trục X, Z theo

Hình 1.3 Các trục NC trên tiện 3D

1.1.5 Các điểm chuẩn trên máy công cụ CNC

Để xác định vị trí gốc hệ tọa độ cơ bản gắn lên chi tiết trên vùng làm việc của máy, cần có các điểm chuẩn sau:

Hình 1.4 Các điểm chuẩn trên máy phay

Hình 1.5 Các điểm chuẩn trên máy tiện

- Điểm chuẩn của máy R:

Trong các máy có hệ thống đo dịch chuyển, các giá trị thực đo được khi bị mất nguồn điện do sự cố sẽ mất theo Trong những trường hợp này, để đưa hệ thống đo

về trạng thái đã có trước đó thì điểm 0 của máy phải được chạy đến bằng tất cả các

trục của máy Nhưng thực tế nhiều khi điều này không thực hiện được do vướng phải chi tiết được kẹp chặt trên bàn máy hoặc đồ gá Do vậy cần thiết phải xác định

một điểm chuẩn thứ hai trên các trục, đó là điểm chuẩn của máy R Điểm chuẩn này

có một khoảng cách xác định với điểm 0 của máy M và được đánh dấu trên bàn

trượt của máy

Hình 1.6 Điểm chuẩn của máy R

Trên máy tiện CNC, điểm chuẩn R là một vị trí đặt mốc cố định thông qua công tắc cữ chặn hành trình của bàn dao ngang, trên đó đầu dao rơvonve (có điểm gốc của dao E) được định vị

Vị trí này sau mỗi lần đóng mạch hệ điều khiển phải được người vận hành máy đưa bàn dao đi tới Chỉ sau khi bàn dao đã tới được điểm chuẩn so, hệ điều khiển mới có thể làm việc được với các hệ thống đo và tất cả các giá trị tọa độ vị trí trên

hệ tọa độ máy mới được chuyển giao Độ chính xác định vị là 0.001 mm (= 1 m)

- Điểm tỳ A

Điểm tỳ A là giao điểm của các đường trục và mặt phẳng tỳ Trên các máy tiện,

mặt phẳng tỳ nằm ngay tại mâm cặp hoặc chấu cặp

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

- Điểm thay dao Ww

Để tránh va đập vào chi tiết gia công thì khi thay dao tự động, dao phải chạy tới

điểm thay dao Ww

Hình 1.7 Điểm thay dao Ww

- Điểm điều chỉnh dao E

Hình 1.8 Điểm điều chỉnh dao E

Khi sử dụng nhiều dao, các kích thước của dao phải được xác định trước trên thiết bị điều chỉnh dao để có thông tin đưa vào trong hệ thống điều khiển nhằm hiệu chỉnh tự động kích thước dao Các kích thước hiệu chỉnh này (Q và L) gắn với điểm

điểu chỉnh dao E nằm trên chuôi dao

Trên máy tiện CNC, điểm này nằm trên vị trí tiếp nhận dao của đầu rơvonve Vị trí của nó trong hệ tọa độ máy có thể được hệ điều khiển xác định ở bất cứ thời điểm nào bằng hệ thống đo lường Vị trí của điểm E phụ thuộc vào dạng cấu trúc của đầu rơvonve và kết cấu tiếp nhận gá dao của nó

Nhờ việc nạp các dữ liệu đo dao như X, Z (ví dụ thông qua hệ thống thay dao tự động ATC), hệ điều khiển sẽ tính toán khoảng cách của mũi dao so với điểm gốc của dao, sao cho khi gia công biên dạng chi tiết, đầu rơvonve được điều khiển chuyển động một cách chính xác

- Điểm gá dao N

Khi dụng cụ cắt được lắp vào giá dao, điểm gá dao N và điểm điều chỉnh dao E

sẽ trùng nhau Trên các máy phay, điểm gá dao N nằm tại vành trục chính Còn ở

các máy tiện, điểm N nằm trên các mặt phẳng của đầu rơvonve

- Điểm chuẩn của dao P

Điểm chuẩn của dao P là điểm mũi dao thực hoặc lý thuyết

- Điểm chuẩn của bàn trượt F

Tất cả các điểm trên bàn trượt đều liên quan đến điểm chuẩn này

- Điểm chuẩn của giá dao T Điểm chuẩn của giá dao (đầu dao rơvonve) được xác định nhờ điểm này Nó được dùng như là một điểm xuất phát của tất cả các kích thước trên đầu

rơvonve Dưới đây là hình minh họa vị trí các điểm 0 và các điểm chuẩn trên

máy tiện và bảng ký hiệu của chúng

Hình 1.9 Vị trí các điểm không và điểm chuẩn trên máy tiện

1.2 Máy tiện:

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Các máy tiện CNC có nhiều cỡ khác nhau Có loại nhỏ để bàn dùng để giảng dạy trong trường học nhưng cũng có những máy tiện có chiều dài rất lớn dùng trong công nghiệp nặng Đặc điểm của máy cũng thay đổi đáng kể theo quy mô của máy

Số lượng trục chính và số đầu rơ-vôn-ve cũng như cỡ kích thước phủ bì của khu vực gia công được kết hợp để cho các máy được thiết kế có thể gia công một loại chi tiết, cấp độ chất lượng và năng suất gia công cụ thể Trên bảng 1 trình bày một

số thông số tiêu biểu của máy tiện CNC Trên hình 1 là hình dáng bên ngoài của một máy tiện CNC kiểu để bàn và hình 2 là một máy cỡ lớn

Hình 1.10: Trung tâm tiện Meteor (kiểu để bàn) của hãng Denford

Hình 1.11 Máy tiện CNC TUR1550 cỡ lớn của hãng TOOLMEX

Kết cấu máy tiện CNC thay đổi đáng kể tùy thuộc vào lực cắt, lượng chạy dao và tốc độ cắt Loại máy với kiểu thiết kế có bệ máy phẳng (flat-bed) truyền thống đã được thay thế bởi loại bẹ máynghiêng (slant-bed) và thẳng đứng (vertical-

bed) Các loại này đạt độ cứng vững cao hơn và cũng cho phép một thể tích lớn phoi cắt đổ xuống bên dưới khu vực gia công tại hệ thống thu gom phoi.Số lượng trục trên các máy tiện CNC từ 2-6 Theo quy ước thông thường cho máy tiện CNC thì:

 Trục Z: trùng với trục chính và chiều dương của nó hướng ra xa khỏi ụ trục chính

 Trục X: vuông góc với trục z thường là trục cho chuyển động của bàn trượt ngang

 Trục C: trục có chuyển động quay quanh trục z, được dùng để xác định vị trí hướng trục cho công việc gia công thứ hai

Hình 1.12 Các trục X,Z và C

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Hình 1.13 Collect gá lắp đa giác côn

Cho đến nay, kiểu máy tiện CNC truyền thống với hai trục X và Z vẫn phổ biến nhất Tuy nhiên ngày càng xuất hiện nhiều máy tiện đa chức năng với giải pháp gia công tối ưu để gia công các chi tiết tròn xoay Một số máy được trang bị trục dao quay, trục C, trục chính thứ cấp (subspindle) và trục Y, có khả năng khoan và phay hướng tâm, đáp ứng nhiều nhu cầu gia công chi tiết chỉ trong một lần gá đặt Một số máy đa chức năng có trục B (quay xung quanh trục Y) có thể thực hiện nguyên công khoan nghiêng một góc hoặc pha biến dạng Với việc tích hợp thêm trục chính thứ hai, trục quay trên đầu rơ-von-ve, máy tiện CNC có thể khoan, phay và thậm chí mài và lúc này máy tiện đã biến thành trung tâm tiện CNC

1.2.1 Các bộ phận chính của máy 1.2.1.1 Ụ đứng

Là bộ phận làm việc của máy tạo ra vận tốc cắt gọt Bên trong lắp trục chính, động

cơ bước ( điều chỉnh các tốc độ và thay đổi chiều quay ) Trên đầu trục chính một đầu được lắp với mâm cặp dùng để gá và kẹp chặt chi tiết gia công Phía sau trục chính được lắp hệ thống thủy lực hoặc khí nén để đóng mở và kẹp chặt chi tiết

1.2.1.2 Truyền động trục chính

Động cơ của trục chính máy tiện CNC có thể là động cơ một chiều hoặc xoay chiều Động cơ một chiều điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng kích từ Động cơ xoay chiều thì điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng độ biến đổi tầng số thay đổi số vòng quay đơn giản

có mô men truyền tải cao

1.2.1.3 Truyền động chạy dao

Động cơ ( xoay chiều, một chiều ) truyền chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến bằng bộ vít me đai ốc bi làm cho từng trục chạy dao độc lập (Trục X, Y ) Các loại động cơ này có đặc tính động học ưu việt cho quá trình cắt, quá trình phanh hãm do mô men quá tính nhỏ nên độ chính xác điều chỉnh cao và chính xác

Bộ vít me đai ốc bi có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sát, có thể điều chỉnh

khe hở hợp lý khi truyền dẫn với tốc độ cao

1.2.1.4 Mâm cặp

Trong quá trình đóng mở mâm cặp để tháo chi tiết bằng hệ thống thủy lực ( khí nén ) hoạt động nhanh 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

vòng/ phút – khi gia công kim loại màu ) Do đó lực ly tâm là rất lớn nên mâm cặp thường được kẹp bằng hệ thống thủy lực ( khí nén ) tự động

1.2.1.5 Ụ động

Bộ phận này bao gồm chi tiết dùng để định tâm và gá lắp chi tiết, điều chỉnh, kẹp chặt nhờ hệ thống thủy lực ( khí nén )

1.2.1.6 Hệ thống bàn xe dao

Bao gồm hai bộ phận chính sau:

+ Gá đỡ ổ tích dao ( bàn xe dao ): Bộ phận này là bộ phận đỡ ổ chứa dao thực hiện các chuyển dộng tịnh tiến ra ( vào ) song song, vuông góc với trục chính nhờ các chuyển động của động cơ bước( các chuyển động này đã được lập trình sẵn )

+ ổ tích dao ( đầu rovonve ): Máy tiện thường dùng hai loại sau:

-Đầu rơvônve có thể lắp từ 8 đến 12 dao các loại

-Các ổ chứa trong tổ hợp gia công với các bộ phận khác ( đồ gá thay đổi dụng cụ) + Đầu rơ vôn ve cho phép thay dao nhanh trong thời gian ngắn đã được chỉ định, còn ổ chứa dao thì mang một số lượng lớn dao mà không gây nguy hiểm, va chạm trong vùng làm việc của máy tiện Trong cả hai trường hợp chuôi của dao thường được kẹp trong khối mang dao tại những vị trí xác định trên bàn xe dao Các khối mang dao phù hợp với các gá đỡ dao trên máy tiện và được tiêu chuẩn hóa Các kết cấu của đầu rơ vôn ve tùy thuộc vào công dụng và yêu cầu công nghệ của từng loại máy Bao gồm các đầu rơ vôn ve ( kiểu chữ thập, kiểu đĩa hình trống ) Phổ biến đầu rơ vôn ve của các loại máy tiện CNC có kết cấu như hình 1.14

Hình 1.14 hệ thống gá đặt dụng cụ

Đầu rơ vôn ve có thể lắp được các loại dao: Tiện, phay, khoan, khoét, cắt ren được tiêu chuẩn hóa phần chuôi có thể lắp lẫn và lắp ghép với các đồ gá ở trên đầu rơ vôn

ve

+ Ổ chứa dụng cụ cho máy tiện CNC Các ổ chứa dao cụ thường được sử dụng ít hơn

so với đầu rơvônve vì việc thay đổi dụng cụ khó khăn so với các cơ cấu của đầu rơvônve Song ổ chứa có ưu điểm là an toàn, ít gây ra va chạm trong vùng gia công, dễ dàng ghép nối một số lớn các dụng cụ một cách tự động mà không cần sự can thiệp bằng tay

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

1.2.2 Hệ thống dụng cụ cắt trên máy tiện

Tất cả dao tiện trên máy CNC đều có phần cắt là những mảnh hợp kim lắp ghép Mỗi dao yêu cầu chỉ được lắp cố định tại một vị trí trên đầu rơ vôn ve và có thể thực hiện

tự động một cách chính xác theo chương trình dã được định sẵn Các dao có thể thay đổi cho nhau Và có thể lắp lẫn với các máy CNC khác nhau trong phân xưởng kết cấu của các dao tiện dùng cho máy CNC rất đa dạng và phụ thuộc chủ yếu vào bề mặt gia công

Hình 1.15 mô tả các loại dao tiện cơ bản dùng trên máy tiện CNC

1.3 Máy phay

Cấu trúc chính của máy phay có thể là trục chính nằm ngang hoặc thẳng đứng Trên máy phay CNC được trang bị hệ thống lưu trự dụng cụ, thiết bị thay dụng cụ, cơ cấu kẹp, tháo phôi và thay phôi tự động

Trên máy phay CNC, trục X là trục chính trong mặt phẳng định vị (khoảng dịch chuyển dài nhất), nằm song song với bàn máy (bàn kẹp chi tiết) Trục Y là trục thứ hai trong mặt phẳng định vị, nằm vuông góc với bàn máy Chuyển động của các trục X, Y đều do bàn máy thực hiện, nếu nhìn từ phía trước bàn máy thì chiều dương trục X hướng sang trái, chiều dương trục Y hướng về phía người vận hành máy Trục Z luôn trùng với chuyển động chính (do nhà chế tạo máy quy định sẵn) Chiều dương của trục

Z hướng từ chi tiết tới dao cắt, nghĩa là trong chuyển động theo chiều âm trục Z (do đầu trục chính thực hiện), dao cắt sẽ đi tới bề mặt chi tiết

Hình 1.16 Máy phay CNC

1.3.1 Phân loại máy phay

Phân loại theo trục chính của máy phay thì có hai loại:

- Máy phay đứng: là loại máy phay có trục chính vuông góc với bàn máy

- Máy phay nằm ngang: là loại máy phay có trục chính song song với bàn máy

Hình 1.17 Máy phay đứng

Hình 1.18 Máy phay ngang

Phân loại theo cấu tạo bàn máy của máy phay thì có hai loại sau:

- Máy phay công xôn: là loại máy phay có kết cấu bàn máy dọc di chuyển theo đứng trên bàn máy ngang và bàn máy ngang được nâng đỡ bởi bệ công xôn Bệ công xôn được

di chuyển theo chiều đứng trên thân máy bằng tay hay bằng động cơ điện (hình 1.19)

- Máy phay thân cố định: là loại máy phay có kết cấu bàn máy cố định, có nghĩa là bàn máy chỉ di chuyển theo chiều dọc và chiều ngang còn chiều đứng thì đầu dao di

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

chuyển (hình 1.20)

- Máy phay thân ngang: là loại máy phay có thân ngang phía trên thân máy( hình 1.21)

- Máy phay gường: là loại máy phay thân cố định loại lớn có các cổng trục ngang mang nhiều đầu dao (hình 1.22)

- Máy phay đặt biệt: là loại máy phay có kết cấu tương đối đặc biệt, ví dụ như bàn quay

Hình 1.19 Máy phay công_xôn

Hình 1.20 Máy phay thân cố định

Hình 1.21 Máy phay thân ngang

Hình 1.22 Máy phay gường

- Phân loại theo hệ điều khiển thì có các loại sau:

Máy phay truyền thống

Máy phay CNC (computer numerical control)

1.3.2 Dao phay và thiết bị kẹp dao phay 1.3.2.1 Cấu tạo dao phay:

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Hình 1.23 Cấu tạo dao phay

- Mặt trước lưỡi cắt (1): là bề mặt phoi thoát ra

- Mặt sau lưỡi cắt (4): là bề mặt hướng vào bề mặt đã gia công trong quá trình gia công

- Lưng của lưỡi cắt (5): là bề mặt tiếp giáp giữa mặt trước và mặt sau của lưỡi cắt cạnh

đó

- Mặt phẳng đầu là mặt phẳng vuông góc với dao phay

- Mặt phẳng tâm là mặt phẳng đi qua trục của dao và một điểm quan sát trên lưỡi cắt của nó

- Lưỡi cắt (2) là đường giao tuyến của mặt trước và mặt sau ( đối với dao phay mặt đầu: lưỡi cắt chính nghiêng một góc so với trục của dao phay, lưỡi cắt phụ nằm ở mặt đầu dao phay)

- Bề rộng mặt sau của lưỡi cắt (3) là khoảng cách giữa lưỡi cắt và đường giao của mặt sau với lưng của lưỡi cắt

- Bước vòng của lưỡi cắt là khoảng cách giữa những điểm tương ứng trên lưỡi cắt của hai lưỡi cắt liền nhau được đo trên cung tròn với tâm nằm trên trục dao

- Lượng hớt lưng: là khoảng cách hạ thấp của đường cong hớt lưng giữa hai lưỡi cắt kề nhau

- Góc trước g : là góc giữa mặt trước và mặt phẳng tâm đi qua lưỡi cắt chính

- Góc sau a : là góc giữa mặt phẳng tiếp tuyến với dao ở lưỡi cắt chính và mặt phẳng tạo nên bề rộng mặt sau của lưỡi cắt

- Góc cắt b : là góc giữa mặt trước và mặt sau chính của dao

1.3.2.2 Kiểu lưỡi cắt:

Có hai dạng lưỡi cắt:

- Dao trái (hình 3.2): khi nhìn vào mặt dao sẽ thấy dao xoay theo chiều kim đồng hồ

- Dao phải (hình 3.2): khi nhìn vào mặt dao sẽ thấy dao xoay ngược chiều kim đồng

hồ

Hình 1.24 Dao trái và dao phải

1.3.2.3 Các loại dao phay:

Lưỡi cắt trên dao phay nằm chủ yếu ở các vị trí sau: lưỡi cắt nằm ở thân, lưỡi cắt nằm ở mặt đầu, lưỡi cắt vừa nằm ở thân vừa nằm ở mặt đầu Dựa vào đặc điểm cơ bản, có thể phân loại dao phay như sau:

a Theo đặc điểm công nghệ:

- Dao phay mặt phẳng

- Dao phay rãnh và bậc

- Dao phay bề mặt định hình

- Dao phay bánh răng và ren

- Dao phay tạo lỗ

- Dao phay rãnh chữ T

- Dao phay cắt vật liệu

Hình 1.25 Dao phay mặt phẳng

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Hình 1.26 Dao phay rãnh và bậc

Hình 1.27 Dao phay định hình

b Theo đặc điểm cấu tạo hướng của răng dao phay:

- Dao răng thẳng: răng song song với trục dao

- Dao răng nghiêng: răng thẳng nằm nghiêng một góc với trục dao

- Dao răng xoắn: răng nằm ở vị trí đường xoắn ốc

- Dao răng sole: mỗi răng nghiêng theo hướng khác nhau và cách nhau không đều

c Theo đặc điểm cấu tạo toàn bộ dao phay:

- Dao phay liền khối: thân và răng dao chế tạo cùng một loại vật liệu

- Dao phay răng ghép: răng được chế tạo bằng vật liệu khác ghép vào thân dao

d Theo đặc điểm cấu tạo chuôi dao:

- Chuôi dao rời: thân dao có lỗ để lắp chuôi và được cố định bằng then và vít

- Dao liền chuôi

- Đầu phay: loại dao răng ghép, không có chuôi, được lắp trực tiếp vào trục chính

e Theo điều kiện cắt gọt của dao phay:

- Dao phay mặt trụ: lưỡi cắt chính nằm ở mặt trụ của dao và trục dao song song với bề mặt gia công

- Dao phay mặt đầu: lưỡi cắt chính nằm ở mặt đầu của dao và trục dao vuông góc với

bề mặt gia công

1.3.2.2 Lựa chọn dao phay:

Cần xem xét các yếu tố sau khi chọn dao phay:

- Lựa chọn dao phay có tốc độ cắt lớn

-Lựa chọn dao phay phù hợp với đồ gá

- Lựa chọn dao phay phù hợp với vật liệu chi tiết

- Lựa chọn dao phay đúng với nguyên công (thô hay tinh)

- Sử dụng dao tổ hợp để gia công nhiều chi tiết hay nhiều mặt cùng lúc

- Lựa chọn dao phay phù hợp với đặc tính chi tiết

- Lựa chọn đường kính dao phay đủ lớn để có thể gia công bề mặt chi tiết một lần

1.3.2.4 Thiết bị kẹp dao phay:

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Hình 1.28 Trục gá dao của máy phay ngang

Hình 1.29 Đầu kẹp dao của máy phay đứng

1.4 Đồ gá 1.4.1 Định nghĩa và chức năng đồ gá:

1.4.1.1 Định nghĩa:

- Đồ gá là một loại trang bị công nghệ dùng để xác định vị trí của phôi so với dụng cụ cắt và giữ chặt phôi ở vị trí dưới tác dụng của lực cắt trong khi gia công

1.4.1.2 Chức năng:

- Bảo đảm vị trí chính xác giữa phôi và dụng cụ cắt

- Giảm thời gian phụ và thời gian máy

- Tận dụng và mở rộng khả năng công nghệ của máy

- Giảm cường độ lao động của công nhân

- Giảm thấp yêu cầu bậc thợ

Chương 2: Bộ điều khiển CNC và công nghệ CAD/CAM/CNC

2.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều khiển số 2.1.1Các giai đoạn phát triển:

1952 Viện công nghệ Massachussets (MIT)- Mỹ chế tạo máy gia công CNC đầu tiên dùng đèn điện tử và băng lỗ mã nhị phân để ghi chương trình NC, gia công kích thước theo 3 chiều (3D)

1958 Ngôn ngữ lập trình APT (Automatically Programmed Tool)

dùng với máy IBM704

1960 Hệ NC dùng đèn bán dẫn (Transistor)

1965 Thay dao tự động ATC (Automatic Tool Change)

1968 Mạch tích hợp IC (Intergrated Circuits) dùng trong hệ NC

1969 Điều khiển NC trực tiếp/ phân tán DNC (Direct

NC/Distributed NC) với máy tính IBM

1970 Thay bệ (bàn) gá phôi tự động APC (Automatic Pallet Change)

1972 Hệ NC dùng với máy tính nhỏ (Minicomputer) được chế tạo hang loạt, tạo thành hệ CNC (Computerised NC) Sau đó hệ NC dùng Vi

xử lý (MicroProcessor) cũng được gọi là hệ CNC

1978 Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible

Manufacturing System) 1979 Kết nối liên hoàn CAD/CAM

đầu tiên

1984 Hệ CNC với công cụ trợ giúp đồ họa (graphics), tạo khả năng

mô phỏng (simulation) trên máy tính và lập trình tại phân xưởng 1986/1987 Giao diện tiêu chuẩn hóa (Standard Interfaces) tạo khả năng tích hợp hóa và tự động hóa sản xuất theo mô hình CIM (Computer

Intergrated Manufacturing)

1990 Giao diện số (Digital Interfaces) giữa hệ điều khiển NC và các

hệ khởi động đã cải thiện độ chính xác cũng như đáp ứng điều khiển của

các trục NC (NC axes) và các trục máy

1993 Động cơ tuyến tính (Linear Motor) ở các trung tâm gia công

MC (Manufacturing Center)

1994 Khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM/CNC bằng cách dùng hệ

NURBS (Non Uniform Rational B-Spline) làm phương pháp nội suy

trong các hệ NC Hệ NURBS dùng để diễn tả toán học các bề mặt gia công bằng các điểm và các thông số tạo thành mô hình lưới bề mặt gồm

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

nhiều nút, diễn tả bề mặt với độ mịn (sắc nét) cao, truy cập trực tiếp từ

hệ CAD Giải pháp này có tác dụng giảm dung lượng dữ

liệu lưu trữ, tăng độ chính xác và tốc độ xử lý, tạo chuyển động đều đặn của máy, tăng tuổi thọ của máy gia công và dụng cụ cắt

1996 Điều khiển bộ khởi động số (Digital Motor Control) và nội suy chính xác (Fine Interpolation) với độ phân giải nhỏ hơn 0.001 m, lượng tiến dao đạt tới

100 m/ph

1997 Kỹ thuật Hiện thực ảo VR (Virtual Reality) tạo khả năng mô phỏng

không gian hiệu quả hơn

Công nghệ tạo mẫu nhanh RPT (Rapid Prototyping Technology): dựa trên kỹ

thuật CAD và LASER cho phép tạo ra hiện vật có hình thù phức tạp một cách nhanh chóng (sau vài giờ) từ chất có khả năng kết đông dưới tác dụng của tia cực

tím UV (UltraViolet) từ đầu phát LASER

Kỹ thuật ngược RE (Reverse Engineering): quá trình tái tạo lại vật thể thực đã

tồn tại mà không sử dụng bản thiết kế cũ của chúng, gồm 2 bước chính: (1) số hóa hoặc đo kích thước vật mẫu để thu được mô hình CAD 3D, sau đó: (2) dùng thiết bị tạo mẫu nhanh để tạo ra bản sao chi tiết

2.1.2 Sự phát triển của CNC:

Trước những năm 1950, trên thế giới xuất hiện hai loại hình sản xuất công nghiệp chính: (1) sản xuất loạt nhỏ và vừa, đặc trưng bởi các máy công cụ vạn năng thao tác bằng tay, năng suất thấp, các chi tiết (sản phẩm) có tính đa dạng cao; (2) sản xuất loạt lớn, thao tác tự động, sử dụng các máy công cụ được thiết kế chuyên dụng và được điều khiển tự động nhằm tạo ra một chủng loại chi tiết ở số lượng lớn, năng suất cao, chất lượng đồng nhất

Một sản phẩm sẽ không thể tồn tại lâu trên thị trường nếu như không có sự cải tiến về chất lượng, đặc tính và mẫu mã, hay nói cách khác, nếu như không có sự thay đổi về thiết kế của nó Nhìn chung, các máy công cụ và các hệ thống sản xuất

tự động thế hệ cũ đã không còn đáp ứng được nhu cầu Yêu cầu cấp thiết đặt ra tại thời điểm này là phải có một hệ điều khiển máy công

cụ mới, dựa trên các nguyên lý mới và dễ dàng thích nghi được với các biến thể trong thiết kế và các tình huống sản xuất thực tế

Hệ thống điều khiển mới này còn phải có khả năng điều khiển tự động với độ chính xác cao chuyển động của dao cắt trong khi gia công biên dạng chi tiết, đặc biệt là với các chi tiết lớn, phức tạp trong công nghiệp chế tạo ôtô và máy bay những năm 1950 Muốn vậy hệ điều khiển phải xử lý nhanh các tín hiệu thu nhận được Sự xuất hiện của các máy tính điện tử số với tốc độ tính toán nhanh gấp hàng

28 lần so với trước đây đã cho phép phát triển loại hệ thống điều khiển kể trên

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Năm 1940, William Webster cùng các kỹ sư tại Air Material Command kết luận:

sự tích hợp giữa máy tính số và các cơ cấu sécvô hiệu năng cao (high-performance

servo-mechanism) là cần thiết cho sự ra đời của kỹ thuật gia công chính xác biên

dạng chi tiết

Tới năm 1952, máy phay đứng đầu tiên với 3 trục NC điều khiển đồng thời nhằm gia công kích thước 3D đã được MIT chế tạo thành công, có tên gọi là máy điều khiển số- Numerical(ly) Control(led) Machine

Trong những năm 1952-1955, các nghiên cứu sâu hơn được tiến hành dựa trên

sự phối hợp giữa MIT và Cơ quan Không lực Hoa Kỳ (U.S Air Force- AF) nhằm kiểm định và đánh giá hệ thống điều khiển máy NC mới này và khảo sát các ứng dụng của nó trong các máy công cụ khác Năm 1957, AF đã quyết định tự tài trợ cho đề án sản xuất 100 máy phay NC cỡ lớn để chuyên chế tạo các thiết bị hàng không với tổng trị giá lên tới 60 triệu USD

Các máy NC kể trên đã được đưa vào hoạt động từ 1958-1960 tại một vài 30han hàng không Tuy nhiên chúng không phát huy được hiệu quả do các mạch điện tử

hệ điều khiển thời kỳ này hoạt động kém tin cậy, những sai sót trong khâu cài đặt và vận hành máy, và cả sự yếu kém về kỹ thuật lập trình của người sử dụng

Những khó 30han trên đã từng bước được khắc phục bằng việc cải tiến dần thiết

kế của hệ điều khiển NC (từ phía nhà chế tạo máy công cụ) và bằng việc đào tạo nâng cao trình độ cho các lập trình viên, người vận hành và chuyên gia bảo dưỡng (từ phía người sử dụng) Vấn đề trên hoàn toàn được giải quyết trong những năm 1961-1962 Bị thuyết phục trước những ưu thế vượt trội của kỹ thuật NC, các 30han hàng không đã bắt đầu mua hoặc tự chế tạo các máy NC mới bằng nguồn kinh phí riêng của mình

Sự phát triển của kỹ thuật máy tính kéo theo sự giảm giá thành liên tục các thiết

bị phần cứng, và đến cuối những năm 1960, bộ nhớ ROM (Read Only Memory) đã

được áp dụng cho bộ điều khiển NC Một chuỗi các chỉ dẫn thao tác được lưu trữ trong bộ nhớ ROM, và có thể được truy cập, thực hiện bằng Đơn vị điều khiển máy

MCU (Machine Control Unit)

Khi kích thước của các bộ vi xử lý và máy vi tính ngày càng trở nên nhỏ gọn, thì vào những năm 1970, một kỹ thuật mới đã xuất hiện nhằm tích hợp một máy tính chuyên dụng vào bộ điều khiển NC-mang tên Điều khiển Số Máy tính bằng CNC

(Computer Numerical Control) Ngoài 30han đục lỗ hay 30han từ, chương trình NC

còn có thể được lưu trữ trên đơn vị bộ nhớ của bộ điều khiển hoặc được tiếp nhận từ một máy tính riêng biệt khác Hơn nữa, chương trình này hoàn toàn có thể được chỉnh sửa và tối ưu hoá- một tiện ích không thể có tại các bộ điều khiển thế hệ cũ

Bộ điều khiển NC còn cung cấp chẩn đoán lỗi trực tuyến về tình trạng máy và truyền tin dễ dàng với nhiều thiết bị vào-ra và các máy tính khác

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Hai hướng tiếp cận đã được phát triển để thực hiện truyền tin (communication)

giữa bộ điều khiển CNC và máy tính Với Điều khiển Số Phân tán DNC

(Distributed Numerical Control), một chương trình gia công chi tiết hoàn chỉnh có

thể được gửi đến từ một máy tính và lưu trữ trên bộ điều khiển CNC trước khi nó

được thực hiện Trong Điều khiển số Trực tiếp DNC (Direct Numerical Control), chương trình còn có thể được gửi tới bộ điều khiển NC từng lệnh một (statement by

statement) trong khi đang thực hiện việc gia công chi tiết (theo thời gian thực) Sự

khác biệt giữa hai hướng tiếp cận này là kích thước chương trình NC cho hệ Điều khiển Số Phân tán bị giới hạn bởi dung lượng đơn vị bộ nhớ bộ điều khiển NC Còn với hệ Điều khiển Số Trực tiếp, các thao tác trên máy NC phụ thuộc các tín hiệu gửi

đi từ máy tính Thông thường một máy tính trung tâm (central computer) được

dùng để điều khiển một vài máy NC, vì thế hoạt động của các máy NC này sẽ phụ thuộc nhiều vào mức độ hoạt động của máy tính trung tâm đó

Bên cạnh sự phát triển của hệ điều khiển NC còn phải kể đến các phần mềm trợ giúp lập trình NC Như đã trình bày ở các phần trên, dữ liệu chính xác liên quan đến các vị trí dịch chuyển dao liên tiếp trong quá trình gia công cần phải được đưa vào chương trình NC Đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp, việc tính toán bằng tay các số liệu này là không khả thi hoặc quá tốn kém Sự khó 31han trong lập trình NC còn do nhu cầu dịch dữ liệu vào các mã yêu cầu bởi nhiều bộ điều khiển NC khác nhau

Năm 1955, một nguyên mẫu của hệ thống lập trình NC phát triển bởi MIT đã được kiểm định trên máy tính Whirlwind nhằm chỉ ra tính khả thi của việc sử dụng máy tính trợ giúp lập trình NC Năm 1958, Công cụ Lập trình Tự động APT

(Automatically Programmed Tool) dùng trên máy tính IBM ra đời dựa trên sự hợp tác giữa MIT và Hiệp hội Công nghiệp Hàng không (Aerospace Industries

Association) Là một phần mềm đóng gói lớn nhất được sử dụng trong công nghiệp

những năm 1960, APT đã được dùng phổ biến trên các máy tính lớn (mainframe

computer) được cài đặt trong các phân xưởng chế tạo máy bay APT tạo ra Dữ liệu

về Vị trí Dụng cụ cắt CLDATA (Cutter Location Data) theo định dạng tiêu chuẩn

và độc lập với các hệ điều khiển NC, do vậy nó tạo thuận lợi cho việc chuyển giao các chương trình NC giữa các hệ điều khiển Tuy trong quá trình phát triển APT đã xuất hiện nhiều phiên bản mới, nhưng hiện nay chỉ có APT và COMPACT II được

sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Riêng APT là ngôn ngữ lập trình NC duy nhất được cả thế giới chấp nhận sau khi đã tiêu chuẩn hóa tại Mỹ năm 1974

Sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật thiết kế với sự trợ giúp máy tính CAD

(Computer-Aided Design) vào những năm 1960 đã cho phép các nhà thiết kế xây

Dữ liệu của mô hình CAD có thể còn được sử dụng để định nghĩa quỹ đạo cắt

NC với sự trợ giúp của các phần mềm lập trình NC xác định Vì vậy nếu một hệ CAD được cung cấp với các chức năng cần thiết cho việc biểu diễn một quỹ đạo cắt

NC dựa trên mô hình CAD đó, thì ta có thể xác định được một quá trình gia công

NC hiển thị trên màn hình CRT Một hệ thống như vậy thường được gọi là hệ thống Thiết kế có Trợ giúp Máy tính/ Sản xuất có Trợ giúp Máy tính CAD/CAM

(Computer-Aided Design/ Computer-Aided Manufacturing) Các hệ CAD/CAM

chưa được sử dụng rộng rãi cho tới trước năm 1980 do giá thành cao và độ tin cậy còn thấp của các phần mềm CAD/CAM Hiện nay các hệ CAD/CAM tổng quan

(general) và hướng NC (NC-oriented) với chất lượng tốt đã xuất hiện nhiều trên thị

Trong quá trình gia công, các điểm liên tiếp nhau mà dao cắt đi tới phải được xác định trong chương trình NC Để mô tả vị trí của các điểm này trong vùng làm việc, người ta dùng một hệ tọa độ gồm 3 trục vuông góc từng đôi một X, Y,

Z giao với nhau tại điểm gốc 0 Với hệ tọa độ trên, bất kỳ điểm nào cũng đều được xác định thông qua các tọa độ của nó Hệ tọa độ máy do nhà chế tạo máy xác định, thông thường nó không thể bị thay đổi

Để xác định nhanh chiều của các trục tọa độ, ta có thể dùng quy tắc bàn tay phải: ta đặt ngón tay giữa của bàn tay phải theo chiều của trục Z thì ngón tay cái

sẽ chỉ theo chiều trục X và ngón tay trỏ sẽ chỉ theo chiều trục Y

+Z

+Y -X

-Y

+X

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Hình 2.1 Hệ thống các trục tọa độ theo quy tắc bàn tay phải

Phần mềm giao diện/ kết nối (interface software) Phần mềm ứng dụng (Application software)

2.2.4 Các dạng điều khiển:

Trên các máy gia công điều khiển theo chương trình số, quãng đường chạy của các dụng cụ hoặc chi tiết đã được cho trước một cách chính xác thông qua các chỉ dẫn điều khiển trong chương trình NC Tùy theo dạng của chuyển động giữa điểm đầu và cuối của quãng đường này chạy này, người ta phân chia thành 3 dạng điều khiển: điều khiển theo điểm, điều khiển theo đường và điều khiển theo đường viền Điều khiển theo điểm

Hình 2.2 Các dạng điều khiển

a, Điều khiển theo điểm được ứng dụng khi gia công theo các tọa độ xác định đơn giản Dụng cụ cắt sẽ thực hiện chạy dao nhanh đến các điểm đã được lập trình,

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

trong hành trình này dao không cắt vào chi tiết Chỉ khi đạt tới điểm đích, quá trình gia công mới được thực hiện theo lượng chạy dao đã lập trình

Hình 2.3 Điều khiển theo điểm

Tuỳ theo dạng điều khiển, các trục có thể chuyển động kế tiếp nhau hoặc tất cả các trục có chuyển động đồng thời nhưng không có mối quan hệ hàm số giữa các trục Khi các trục có chuyển động đồng thời, hướng của chuyển động tạo thành góc

45 Sau khi một trong hai tọa độ đã đạt được thì trục thứ 2 sẽ được “kéo theo” đến điểm đích

Trên các máy CNC hiện đại đều có một cụm “nội suy chạy nhanh” Điều đó có nghĩa là việc định vị trong chuyển động chạy nhanh được thực hiện dưới một góc bất kỳ trên một đoạn thẳng nối trực tiếp từ điểm bắt đầu tới điểm đích

Hình 2.4 Các đường chạy trong điều khiển theo điểm

Điều khiển theo điểm được ứng dụng trong các máy khoan tọa độ, các thiết bị hàn điểm và các cơ cấu cấp chi tiết tự động đơn giản

b, Điều khiển theo đường Điều khiển theo đường bao hàm cả khả năng dịch chuyển của điều khiển điểm, nghĩa là nó có thể đi tới một điểm bất kỳ nào trên mặt phẳng gia công bằng chuyển động chạy dao nhanh Ngoài ra nó còn cho phép thực hiện các chuyển động song song với các trục máy với lượng chạy dao đã lập trình cho dao cắt gọt liên tục tạo nên bề mặt gia công

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Hình 2.5 Điều khiển theo đường

Trong các điều khiển theo đường mở rộng, 2 trục của máy chuyển động với tốc

độ như nhau đồng thời ta có thể gia công được bề mặt côn 45 Dạng điều khiển này có ứng dụng chủ yếu trên các máy phay và máy tiện

Ngoài ra còn dùng trên máy cắt bằng điện cực dây đơn giản

c, Điều khiển theo đường viền Điều khiển theo đường viền bao gồm cả khả năng của điều khiển theo điểm và điều khiển theo đường Bằng dạng điều khiển này, ta có thể tạo ra các đường viền hoặc đường thẳng tùy ý trong một mặt phẳng hoặc không gian Điều này đạt được nhờ chuyển động đồng thời của các bàn trượt máy theo 2 hoặc nhiều trục và giữa các trục này có mối quan hệ hàm số

Các trường hợp ứng dụng điều khiển theo đường viền gồm có: các máy tiện, phay; các trung tâm gia công; và các máy vẽ hoặc máy cắt bằng sợi đốt

Tuỳ theo số lượng các trục được điều khiển đồng thời mà điều khiển theo đường viền được chia thành: điều khiển 2D, điều khiển 2 ½ D, điều khiển 3D và dạng điều khiển có nhiều hơn 3 trục điều khiển đồng thời (4D và 5D)

Điều khiển 2D cho phép thực hiện một đường viền nào đó của dụng cụ cắt trong một mặt phẳng gia công, ví dụ chạy dao trong mặt phẳng XY Còn trục thứ ba được điều khiển độc lập với 2 trục kia

cụ cắt theo bề mặt gia công Chẳng hạn thông qua các chức G trong chương trình

NC ta có chuyển bề mặt gia công từ XY sang XZ Trên máy phay đứng CNC, trục Z được điều khiển từng nấc để gia công các bề mặt trên mặt phẳng XY có chiều sâu khác nhau

GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy

Hình 2.7 Điều khiển theo đường viền 2 ½ D

e Điều khiển 3D Bằng điều khiển 3D ta có thể thực hiện các chuyển động của dụng cụ cắt trong một không gian 3 kích thước Bằng việc điều khiển tất cả các trục máy chuyển động đồng thời, người ta có thể tạo ra bất cứ đường viền 3D trên máy phay

Hình 2.8 Điều khiển theo đường viền 3D

f Điều khiển 4D và 5D

Ở dạng điều khiển này, ngoài các trục tịnh tiến X, Y, Z thì ở đây còn có các trục quay, các bàn quay cũng được điều khiển số Nhờ điều khiển 4D và 5D người ta có thể gia công các chi tiết phức tạp như các khuôn rèn dập, các khuôn đúc áp lực hoặc cánh tuabin

Hình 2.9 Điều khiển theo đường viền 4D và 5D

2.3 Các hệ thống điều khiển số máy công cụ:

Trong các hệ thống điều khiển số, mỗi dịch chuyển hành trình đều được cơ cấu chấp hành thực hiện ứng với các “giá trị xung”- nghĩa là được điều khiển theo số

- Lưu trữ và sử dụng lại các chương trình

- Lập trình tự động (với sự trợ giúp của máy tính) để nâng cao năng suất và độ chính xác gia công

Hệ thống điều khiển số được chia thành các loại: hệ thống điều khiển NC, hệ thống điều khiển CNC, hệ thống điều khiển DNC (trực tiếp, phân tán) và hệ thống thích nghi