Giáo trình Tiện, phay CNC cơ bản (Nghề: Cắt gọt kim loại) - CĐ Nghề Việt Đức, Hà Tĩnh

(NB) Giáo trình Tiện, phay CNC cơ bản gồm có 21 bài với các nội dung chính được trình bày như sau: Khái quát chung về kỹ thuật CNC; các hệ thống điều khiển và dạng điều khiển của máy CNC; cấu tạo chung của máy tiện CNC và công tác bảo quản bảo dưỡng máy; đặc điểm đặc trưng của máy tiện CNC; trang bị đồ gá trên máy tiện CNC; ngôn ngữ lập trình và hình thức tổ chức lập trình;...Mời các bạn cùng tham khảo!

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH HÀ TĨNH

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT - ĐỨC HÀ TĨNH

GIÁO TRÌNH

Mô đun:Tiện, phay CNC cơ bản

Nghề: Cắt gọt kim loại Trình độ: Cao đẳng

Tài liệu lưu hành nội bộ Nhóm biên soạn

Năm 2017

MỤC LỤC

Bài 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KỸ THUẬT CNC 4

Bài 2 CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỄN VÀ DẠNG ĐIỀU KHIỄN CỦA MÁY CNC 11

Bài 3 CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY TIỆN CNC VÀ CÔNG TÁC BẢO QUẢN BẢO DƯỠNG MÁY 15

Bài 4.ĐẶC ĐIỂM ĐẶC TRƯNG CỦA MÁY TIỆN CNC 26

Bài 5 TRANG BỊ ĐỒ GÁ TRÊN MÁY TIỆN CNC 31

Bài 6 NGÔN NGỬ LẬP TRÌNH VÀ HÌNH THỨC TỔ CHỨC LẬP TRÌNH 41 Bài 7: CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH TRÊN MÁY TIỆN CNC 49

Bài 8: CÁC TỪ LỆNH ĐIỀU KHIỄN DỊCH CHUYỂN CƠ BẢN 52

Bài 9: CÁC CHỨC NĂNG VẬN HÀNH 57

Bài 10: LẬP TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN CNC 59

Bài 11 CHU TRÌNH CẮT REN TRÊN MÁY TIỆN CNC 65

Bài 12 KIỂM TRA SỮA LỖI VÀ CHẠY THỬ CHƯƠNG TRÌNH 71

Bài 13 VẬN HÀNH MÁY TIỆN CNC 76

Bài 14: CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY PHAY CNC 92

Bài 15: ĐẶC ĐIỂM, ĐẶC TRƯNG CỦA MÁY PHAY CNC 103

BÀI 16: TRANG BỊ ĐỒ GÁ TRÊN MÁY PHAY CNC 112

Bài 17: CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG 124

Bài 18: CÁC CHỨC NĂNG VẬN HÀNH 129

Bài 19: LẬP TRÌNH GIA CÔNG BIÊN DẠNG 140

Bài 20: KIỂM TRA SỬA LỖI VÀ CHẠY THỬ CHƯƠNG TRÌNH 147

Bài 21: VẬN HÀNH MÁY PHAY CNC 150

TÀI LIỆU THAM KHẢO 162

Bài 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KỸ THUẬT CNC

1 Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC ( COMPUTER – NUMERICAL – CON TROL)

Điều khiển số(Numerical Control) ra đời với mục đích điều khiển các

quá trình công nghệ gia công cắt gọt trên các máy công cụ Về thực chât, đây

là một quá trình tự đông điều khiển các hoạt đông của máy (như các máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công, các kho quản lý phôi ) trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp là dở dang 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 chương trình làm việc của thiết bị hay hệ thông

Trước đây, cung đã có các quá trình gia công căt gọt được điều khiển theo chương trình băng các kỹ thuật chép hình theo mâu, chép hình băng hệ thông thủy lưc, cam hoặc điều khiển băng mach logic Ngày nay, với việc ưng dung các thanh quả tiến bộ của Khoa học - Công nghệ, nhất là trong lĩnh vực điều khiển số và tin học đã cho phép các nhà Chế tạo máy nghiên cứu đưa vào máy công cụ các hệ thông điều khiển cho phép thực hiện các quá trình gia công một cach linh hoạt hơn, thích ưng với nền sản xuất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn

Về mặt khoa hoc: Trong nhưng điều kiện hiện nay, nhờ nhưng tiến

bộ kỹ thuật đã cho phép chúng ta giải quyết các bài toán phức tạp hơn với

độ chính xác cao hơn mà trước đây hoặc chưa đủ điều kiện hoặc quá phức tạp khiến ta phải bỏ qua một số yếu tố và dẫn đến một kết quả gần đung 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 đông cao cung như nhưng khả năng chuyển đông tạo hình phức tạp , chính xác hơn

Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và hang không vũ trụ khi mà yêu cầu các chỉ tiêu về chất lương của các máy bay, tên lưa, xe tăng là cao nhất (có độ chính xác và độ tin cậy cao nhât, có độ bền

và tính hiệu quả khi sử dung cao ) Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải qua các quá trình phát triển không ngưng cung với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lý từ 4 bit, 8 bit cho đến nay đã đạt đến 32 bit và cho phép thế hệ sau cao hơn thế hệ trước và manh hơn về khả năng lưu trữ và xử lý

Từ các máy CNC riêng lẽ(CNC Machines - Tools) cho đến sự phát triển cao hơn là các trung tâm gia công CNC (CNC Engineering - Centre) có các ổ

chứa dao lên tới hang trăm và có thể thực hiện nhiều nguyên công đông thời hoặc tuần tự trên cung một vị trí gá đăt Cung với sự phát triển của công nghệ truyền số liêu, các mang cục bộ và liên thông phát triển rất nhanh đã tạo điều kiện cho các nhà công nghiệp ưng dung để kết nối sự hoạt đông của

nhiều máy CNC dưới sự quản lý của một máy tính trung tâm DNC (Directe Numerical Control) với mục đích khai thác một cach có hiệu quả nhất như bố

trí và sắp xếp các công việc trên tưng may, tổ chức sản xuất và quản lý chất lương sản phâm

1808: Joseph M Jacquard đã dùng bìa tôn có đục lỗ để điều khiển các máy dệt

1938: Claude E Shannon (MIT) tính toán và chuyển giao nhanh dữ liệu ở dạng nhị phân có vận dụng lý thuyết đại số và xác nhận công tắc điện tử - nền tảng

cơ sở của máy tính ngày nay

1952: Viện MIT cho ra đời máy công cụ điều khiển số đầu

tiên (CINCINNATI HYDROTEL) gồm nhiều đèn điện tử với chức năng nội suy đường thẳng đồng thời theo 3 trục và nhận dữ liệu thông qua băng đục lỗ mã nhị phân

1958: Ngôn ngữ lập trình biểu tượng hoá đầu tiên (APT) được giới thiệu trong quan hệ liên kết với máy tính IBM 704

1959: Triển lãm máy công cụ tại Paris, trình bày những máy NC đầu tiên của Châu Âu

1960: Các hệ điều khiển NC trong kỹ thuật đèn bán dẫn đã thay thế các hệ thống điều khiển cũ dùng đèn điện tử

1965: Giải pháp thay dụng cụ tự động đã nâng cao trình độ tự động hoá khâu gia công

1969: Những giải pháp đầu tiên về điều khiển liên kết chung từ một máy tính trung tâm DNC

1970: Giải pháp thay/bệ gá phôi tự động

1972: Những hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp đặt máy tính nhỏ - hệ điều khiển

số dùng máy tính nhỏ CNC

1976:Hệ vi xử lý tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ thuật CNC

1978: Các hệ thống gia công linh hoạt (FMS) được tạo lập

1979: Những khớp nối liên hoàn CAD/CAM đầu tiên xuất hiện

1986/1987: Giải pháp tích hợp và tự động hoá sản xuất (CIM)

1993: Sự xuất hiện của các trung tâm gia công (MC)

1994: Khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM-CNC

2 Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC

2.1 Máy tiện CNC

Tuỳ theo kết cấu có thể phân chia:

Kết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứng

Bàn/ bệ máy thẳng hoặc nghiêng hoặc quay

Với một, hai hoặc nhiều trục chính

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

Hình 1.1 Máy tiện

Tuỳ theo mức độ tự động hoá có thể có:

Ổ tích phôi có chức năng thay đổi phôi tự động

Ổ tích dao có chức năng thay đổi dụng cụ

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

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

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

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

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

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

Hình 1.2 Máy phay

Phân loại trung tâm gia công

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

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

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

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

Ngoài các chuyển động quay cần thiết của phôi, dao cụ còn có thêm các

chuyển động chạy dao khác thíchhợp cho việc phay/khoan các biên dạng phức tạp trên chi tiết tiện

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

2.3 Máy mài CNC

Khả năng của máy mài CNC

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

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

Sửa đá mài điều khiển số với dụng cụ kim cương

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

Tốc độ tiến dao theo quỹ đạo với sai số về gốc 0 để tránh sai số biến dạng khi sử

a đá profin cũng như khi mài lắc lư

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

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

Hình 1.3 Máy mài

Phân loại máy mài

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)

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

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

Máy mài định hình

Máy mài profin

Máy mài biên dạng

2.4 Máy cắt laser CNC

Khả năng gia công trên máy cắt laser

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

Vết cắt rất hẹp, khoảng chừng 0.2-0.4mm

Vùng tác động nhiệt rất bé khoảng 0.1mm

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

Các cạnh của vết cắt song song với nhau

Độ nhám bề mặt của vết cắt thấp

Tốc độ cắt và năng suất cắt cao

Ứng dụng thuận tiện cho các tấm tôn mỏng

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

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

3 Tình hình trang bị ứng dụng kỹ thuật CNC ở nước ta hiện nay

Nhu cầu đổi mới ngành cắt gọt kim lọai của nước ta trong giai đoạn hiện đại hóa ngành chế tạo máy là rất lớn Hiện nay cùng với máy công cụ truyền thống, việc

sử dụng máy công cụ CNC và đào tạo đội ngũ công nhân vận hành máy CNC là những vấn đề bức xúc trong ngành chế tạo máy công cụ

Trong thời gian gần đây, nhiều hãng ở châu Âu, Châu Á, Châu Mỹ đã nhìn thấy trước nhu cầu này và đưa vào thị trường Việt Nam các máy CNC có chất lượng, khả năng tích hợp lớn được nhiều khách hàng dủe dụng trong việc hiện đại hóa máy móc thiết bị Các máy CNC có mặt ở Việt Nam rất phong phú

và đa dạng; từ các bộ CNC dạng máy tính công nghiệp mà các hãng nổi tiếng như Siemens, Heidenmain (Đức), Fanuc (Nhật), Rockwell (Mỹ), Num (Pháp), Philip (Hà Lan) đếnh những bộ CNC phát triển từ máy PC như Anilam (Mỹ), Zimapc (Israen) Các hệ điều khiển CNC ngoại nhập có giá thành cao từ các nước Âu Mỹ, đến các hệ điều khiển được nội địa hóa

Máy CNC sử dụng ở Việt Nam được chia làm 3 phân khúc

- Những máy nhập khẩu mới hoàn toàn từ các nước Âu, Mỹ, Nhật là những máy móc thiết bị có độ chính xác gia công cao, các thiết bị lập trình đa dạng, công năng hoạt động tốt chế độ bảo hành tốt nhưng giá thành cao

- Những máy đã qua sử dụng (Second hand) là những máy cũ do các nước không còn sử dụng nữa nhưng tính năng sử dụng còn tốt, độ chính xác tương đối, đảm bảo được yêu cầu công nghệ với giá thành máy rẻ phù hợp với điều kiện tài chính hàn hẹp

- Những máy do Việt Nam chế tạo hoặc cải tiến từ những máy móc thông

thường: phù hợp với điều kiện kỹ thuât hiện có

Hiện nay Việt Nam sử dụng nhiều thiết bị CNC của các nước khác nhau như Đức, Nhật, Đài Loan, Trung Quốc với trang thiết bị cung cấp với số lượng nhiều cả về chủng loại và chất lượng Một số công ty xác định mũi nhọn là phát triển cơ khí gia công chính xác chất lượng cao tiến tới thay thế hàng ngọai nhập

Xu hướng lựa chọn máy CNC để chuyên môn hóa quá trình gia công nhằm nâng cao năng suât lao động, chất lượng sản phẩm và hiệu quả của vốn đầu tư với nhiều phương pháp khác nhau

Bài 2 CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỄN VÀ DẠNG ĐIỀU KHIỄN CỦA

MÁY CNC

1 Điều khiển điểm - điểm

Với các loại máy này, trong quá trình gia công, người ta cho định vị

nhanh dụng cụ đến tọa độ yêu cầu và trong quá trình dịch chuyển nhanh dụng

cu, máy không thực hiện việc cắt gọt Chỉ đến khi đạt được tọa độ theo yêu cầu

nó mới thực hiện các chuyển động cắt gọt, ví dụ như khoan lỗ, khóet, doa hoặc

có thể làm những công việc khác ví dụ như ở trên các máy hàn điểm thì nó thực hiện quá trình hàn và trên các máy đột, dập thì nó thực hiện viêc đột, dập lỗ

Ví dụ:

Hình 2.1 Điều khiển điểm - điểm

Khi gia công 2 lỗ A và B có tọa độ xA,yA và xB, yB trong hệ tọa độ xoy Chúng ta có thể điều khiển theo các cách sau đây: Trước hết, điều khiển dụng cụ dịch chuyển nhanh đến điểm A (xA, yA) Sau đó thực hiện việc gia công lỗ A Tiếp theo, sau khi đã dịch chuyển dụng cụ thoát khỏi lỗ đã gía công (đảm bảo rằng việc dịch chuyển dụng cụ thực hiện được an toàn) sẽ tiếp tục dịch chuyển nhanh dụng cụ đến điểm B (xB, yB) để gia công lỗ B Quá trình dịch chuyển dụng cụ đến vị trí B có thể thực hiện bằng 2 cách được biểu diễn như trên hình

vẽ Quỹ đạo dịch chuyển theo AA’CB song song với các trục tọa độ ox và oy Quỹ đạo dịch chuyển theo đường thẳng tối ưu: ACB

2 Điều khiển đoạn thẳng

Ngoài chức năng dịch chuyển nhanh theo các trục tọa độ như ở điều khiển điểm, còn có thể thực hiện việc gia công trong quá trình dịch chuyển theo các trục này Điều đó có nghĩa là dụng cụ sẽ thực hiện các chuyển động cắt gọt trong quá trình dịch chuyển song song theo các trục tọa độ Ví dụ khi phay các bề mặt song song với các trục toạ độ hoặc khi tiện các chi tiết mà dụng cụ cắt thực hiện các chuyển động cắt gọt theo phương trục Z và trục X

Hình 2.2 Điều khiển đoạn thẳng

3 Điều khiển đường ( tuyến tính và phi tuyến)

Ngoài các chức năng như điều khiển điểm và điều khiển đoạn thẳng, người ta còn có thể điều khiển được dụng cụ chuyển động theo các đường bất kỳ trong mặt phẳng hoặc trong không gian có thực hiện gia công cắt gọt Tùy thuộc vào đường được điều khiển là phẳng hay không gian mà người ta có thể bố trí số trục được điều khiển đồng thời là khác nhau Từ đó cũng xuất hiện thuật ngữ máy 2 trục, máy 3, 4, 5 trục ( tức có số trục được điều khiển đồng thời theo quan

hệ ràng buộc) Để chuẩn hóa việc sử dụng thuật ngữ, người ta thường sử dụng

thuật ngữ máy điều khiển 2D, 2D 3D, 4D và 5D (Dimension)

`

Hình 2.3 Điều khiển đường

3.1 Điều khiển 2D

Cho phép dịch chuyển dụng cụ trong một mặt phẳng nhất định nào đó

Thí dụ như trên máy tiện, dụng cụ sẽ dịch chuyển trong mặt phẳng xoz để tạo

nên đường sinh khi tiện các bề mặt, trên các máy phay 2D, dụng cụ sẽ thực hiện

các chuyển động trong mặt phẳng xoy để tạo nên các đường rãnh hay các mặt

bậc có biên dạng bất kỳ

3.2 Điều khiển 3D

Cho phép dịch chuyển dụng cụ trong 3 mặt phẳng đồng thời để tạo nên một đường cong hay một mặt cong không gian bất kỳ Điều này cũng tương ứng với quá trình điều khiển đồng thời cả 3 trục của máy theo một quan hệ ràng buộc nào đó tại từng thời điểm để tạo nên vết quỹ đạo của dụng cụ theo yêu cầu

Hình 2.4 Điều khiển 3D

3.3 Điều khiển 2D 1 / 2

Cho phép dịch chuyển dụng cụ theo 2 trục đồng thời để tạo nên một đường cong phẳng, còn trục thứ 3 được điều khiển chuyển động độc lập Điều

khác biệt của phương pháp điều khiển này so với điều khiển 2D1/2 là ở chổ 2

trục được điều khiển đồng thời có thể được đổi vị trí cho nhau: Có nghĩa là hoặc

trong mặt phẳng xoy hoặc xoz hoặc yoz

Hình 2.5 Điều khiển 2D 1 / 2

3.4 Điều khiển 4D, 5D

Trên cơ sở của điều khiển 3D, người ta còn bố trí cho dụng cụ hoặc chi tiết có thêm 1 chuyển động quay (hoặc 2 chuyển động quay) xung quanh 1 trục nào đó theo một quan hệ ràng buộc với các chuyển động trên các trục khác của máy 3D Với khả năng như vậy, các bề mặt phức tạp hay các bề mặt có trục quay có thể được thực hiện dễ dàng hơn so với khi gia công trên máy 3D Mặt khác, vì lý do công nghệ nên có những bề mặt không thể thực hiện được việc gia công bằng 3D vì có thể tốc độ cắt sẽ khác nhau hoặc sẽ có những điểm có tốc độ cắt bằng không (như tại đỉnh của dao phay đầu cầu) hay lưỡi cắt của dụng cụ không thể thực hiện việc gia công theo mong muốn (ví dụ như góc cắt không thuận lợi hay có thể bị vướng thân dao vào các phần khác của chi tiết ) Tóm lại, tùy thuộc vào yêu cầu bề mặt gia công cụ thể mà có thể lựa chọn máy thích hợp vì máy càng phức tạp thì giá thành máy càng cao và cần phải bổ sung thêm nhiều công cụ khác như các phần mềm CAD/CAM hỗ trợ lập trình Hơn thế nữa, máy càng phức tạp (càng nhiều trục điều khiển) thì tính an toàn trong quá trình vận hành và sử dụng máy càng thấp (dễ bị va

chạm dao vào phôi và máy) Vì thế để sử dụng được các máy này, người điều khiển trước hết đã sử dụng rất thành thạo các máy điều khiển theo chương trình

số 2D và 3D Cũng dễ thấy là máy phức tạp hơn có thể hoàn toàn đảm nhiệm được vai trò của máy đơn giản hơn, ví dụ như máy 3D có thể đảm nhiệm cho máy 2D và 2D

Hình 2.6 Điều khiển dao của 4D,5D

Bài 3 CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY TIỆN CNC VÀ CÔNG TÁC BẢO QUẢN

BẢO DƯỠNG MÁY

1 Cấu tạo chung của máy tiện CNC

Máy tiện CNC xuất hiện đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công

nghiệp.Việc tiến hành tiện các đường cong phức tạp, hình phức tạp được thực

hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một số lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu

Đặc điểm gia công trên máy tiện CNC

Mức độ tự động hoá rất cao

Tự động thay dao

Tự động điều chỉnh quá trình cắt gọt

Tự động bôi trơn vùng cắt và hệ thống máy

Tự động bảo vệ an toàn khi máy làm việc

Tự động hiển thị vị trí gia công, toạ độ gia công (x,y,z)

Tự động báo lỗi

Tốc độ cắt rất lớn

Độ chính xác gia công đạt tới 0,001mm

Năng suất gia công gấp 3 lần so với máy thông thường

Tính linh hoạt cao, thích nghi với nhìêu loại sản xuất

Được điều chỉnh và thay đổi tốc độ, chiều quay tuỳ theo yêu cầu, phía sau trục

chính là hệ thống truyền động thuỷ lực để đóng mở và kẹp chi tiết

2.2 Ổ tích dao

Có 2 loại

Đầu Rơvônve

Là một bộ phận được tiêu chuẩn hoá, xó thể gá được 12 con dao khác nhau

Trên đầu Rơvônve có lắp khối mang dao và trực tiếp lắp với các dụng cụ cắt

tương ứng

Hình 3.1 Đầu Rơvônve

Đầu Rơvônve thay đổi dao bằng cách thay đổi vị trí của dao theo chương trình

đã được lập sẵn Ổ chứa dao Kết hợp với đồ gá tháo lắp dao tự động

Hệ thống máy chỉ hoạt động khi cửa được đóng đúng quy định

2.4 Mâm cặp

Quá trình đóng mở và hãm mâm cặp để tháo chi tiết thường sử dụng hệ thống thuỷ lực, 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 vg/ph - khi gia công kim loại màu) Do đó lực ly tâm là rất lớn nên các mâm cặp thường được kẹp chặt bằng hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén) tự động thông qua chương trình

Hình 3.3 Mâm cặp

2.5 Ụ động

Được thiết kế với vai trò là trục thứ hai ngoài trục có mâm cặp thứ hai để kẹp chi tiết gia công Trục này có cùng tốc độ với trục chính và trục có thể tịnh tiến theo trục Z

Hình 3.4 Ụ động

2.6 Thân máy

Để đỡ toàn bộ các bộ phận khác lên trên nó Thân máy có kết cấu và hệ thống truyền động kép hai phía Do thân máy có độ cân bằng tốt, phản hồi truyền động chính xác và cắt rất êm ở mọi thời điểm

2.7 Bảng điều khiển

Là nơi thực hiện sự giao diện (thao tác) giữa ngườu với máy

Bảng điều khiển gồm có hai phần:

Hình 3.6 Đầu rơvolve chứa dao

3.1 Ổ chứa dao

Khi chương trình NC gọi một dao mới đầu rơvolve sẽ quay dao được yêu cầu vào đúng vị trí công tác, công việc thay dao chỉ diễn ra trong vài giây

Ngược lại với máy công cụ vạn năng, máy công cu CNC sư dụng những dụng cu cắt NC chuyên biệt Những dụng cu cắt này phải đạt được những tiêu chuẩn sau:

Công suất cắt cao ơ cùng tuổi bền cao

Thời gian chỉnh đặt va thay đổi ngắn đe luôn phu hợp gia công kinh te các loạt nhỏ Dụng cụ cắt được tiêu chuẩn hóa với tính linh hoạt cao

Cải thiện kha năng quản trị dụng cu và gia công linh hoạt

Dụng cụ cắt NC được lắp lại với nhau bởi hoặc đơn hoặc đa bo phận va cán dao Để thực hiện việc thay đổi dụng cu một cách nhanh chóng va tính lắp lẫn tốt thì cán ga dụng cu cắt NC phải được tiêu chuẩn hóa

nhiệm vu đơ lực cắt lớn và bảo ve cán dao trong trường hợp mảnh hợp kim bị vỡ.Khi gia công hình thành sự nguy hiểm bởi lực cắt va lực ly tâm khi phay,

do mảnh lưỡi cắt bị nới lỏng trong dụng cu hay bị trượt trên bo gá Do vậy phải sư dụng cơ cấu kẹp va vít kẹp đe định vị chính xác va kẹp mảnh lưỡi cắt một cách chắc chắn.Mảnh lưỡi cắt va cơ cấu kẹp phải được tiêu chuẩn hóa trên một phạm vi rộng

Hình 3.7 Lưỡi dao

Mảnh lưỡi cắt hợp kim cứng

Trong kỹ thuật CNC mảnh lưỡi cắt ngày càng được sư dụng rộng rãi bởi chúng co tuổi bền cao va thay thế dễ dàng Mảnh lưỡi cắt co nhiều cạnh lưỡi cắt do vậy khi một lưỡi cắt bị cùn ta co thể xoay hay chuyển sang lưỡi cắt khác

Mảnh lưỡi cắt được làm tư hợp kim cứng hay vật liệu gốm Chúng được che tạo bằng phương pháp thiêu kết Theo phương pháp này thì bột kim loại

được ép định hình với áp suất cao va sau đo đem xư ly nhiệt, mảnh lưỡi cắt được che tạo hợp lí với nhiều dạng khác nhau (xem hình

Mảnh lưỡi cắt được phân loại theo hình dạng cơ bản, các góc, mũi cắt, cấp chính xác cũng như thiết bị dùng để kẹp và các kích thước chính của chúng Dựa theo tiêu chuẩn ISO 1832/ DIN- 4987 ma kí hiệu tiêu chuẩn của mảnh lưỡi cắt được mo ta bởi ví du sau

3.2 Cấu trúc và các bộ phận dao tiện cho gia công CNC

Thông thường việc lựa chọn dao tiện theo vị trí gia công tham khảo bảng (Xem hình 102) Các dao tiện này được lưu trư với tất ca các kích thước của chúng trong quản trị dụng cu của mo phỏng MTS Do đó chúng co thể đươc gọi

tư đây đe mo phỏng

Dao tiện Dao tiện ren Dao tiện rãnh Dao gia công lỗ

Dao tiện ngoài

(lưỡi cắt trái)

Dao tiện ren ngoài

(lưỡi cắt trái) Dao tiện chép

(trước tâm) Dao tiện trong

(sau tâm)

Dao tiện ren trong (sau tâm)

Dao tiện rãnh trong

(sau tâm)

Hướng

trục

Dao tiện rãnh hướng

Lưỡi khoan tâm Lưỡi khoan Lưỡi khoan hơp kim

Vật liệu lưỡi cắt

Vật liệu lưỡi cắt thường dùng trong dao tien chu yếu la hợp kim cứng Thép gio HSS (high-speed steel) còn được sử dụng cho các công việc tiện nhất định, be mặt lưỡi cắt của nó thường được mạ Mảnh lưỡi cắt bằng vật liệu gốm thường sư dụng cho các trường hợp đac biệt và trong các trường hợp đặc biệt khác sư dụng kim cương nhân tạo

Thép gio (HSS)

Thép gió la một loại thép hợp kim dụng cụ No có đo dẻo cao, vì the nó

co khả năng chịu được tải trọng va đập Tốc độ cắt nhỏ hơn so với hợp kim cứng

va vật liệu gốm

Thép gió thường dùng đe chế tạo dụng cu cắt định hình ví dụ như lưỡi khoan

và doa, không cho phép dùng làm các mảnh lưỡi cắt hay gia công chất dẻo va kim loại nhẹ Các dụng cu cắt thép gió thường được ma một lớp vật liệu cứng như titan-nitríc (TiN) Be mặt này rất cứng, lớp phu màu vàng này làm tăng đo bền mài mòn va cho phép nâng cao tốc đo cắt

Hợp kim cứng

Hợp kim cứng là những vật liệu được thiêu kết từ các chất liệu cứng va các phu gia dính kết dưới dạng các mảnh lưỡi cắt Trong hầu hết các trường hợp chất liệu cứng la cácbit-vônfram, cácbit-titan hay cácbit-tantal Phụ gia liên kết được sư dụng la co balt

Hợp kim cứng về cơ bản cứng hơn thép gió Chúng có kha năng chống mài mòn tốt va chịu được nhiệt đo gia công rất cao Tuy nhiên đo chịu dao động nhiệt

va chịu va đập ve cơ bản kém hơn thép gió

Hợp kim cứng co the được phân loại theo các nhóm cắt gọt chính va theo các nhóm ứng dụng cắt gọt

Gia công tinh, chất lượng be mặt cao

Đo bền mài mòn cao Tốc đo cắt cao

Tính dẻo cao Lượng tiến dao nhanh

Gia công tinh, tốc độ

cắt cao

Độ bền mài mòn cao Tốc đo cắt cao

M Vàng

M20 Thép kết cấu

Gang Kim loại màu

Tốc đo cắt trung bình

Tính dẻo cao Lượng tiến dao nhanh

Gia công tinh

Độ ben mài mòn cao Tốc đo cắt cao

Tính dẻo cao Lượng tiến dao nhanh

Có thể làm tăng độ bền mài mòn cua hợp kim cứng bằng các lớp ma tương ứng Như các lớp ma titan - nitrid, cácbit-titan và oxit-nhôm được ma chân không

ơ nhiệt độ 1000oC

Vật liệu gốm

Vật liệu gốm cứng hơn hợp kim cứng va cho phép nhiệt đo làm việc lên đến

1200 oC Chúng rất giòn, va nhạy cảm với sư dao động của lực cắt Vật liệu gốm được che tạo dưới dạng mảnh lưỡi cắt và được kẹp trên cán dao giống như mảnh hợp kim cứng

Vật liệu gốm được sư dụng trong điều kiện cắt ổn định, không cần tưới nguội Tốc độ cắt cao hơn hợp kim cứng Vật liệu gốm được sư dụng đặc biệt thích hợp đe cắt vật liệu kim loại vì chúng không tạo ra hiện tượng lẹo dao Không thích hợp đe gia công hợp kim nhôm

Vật liệu gốm co thể được phân loại theo 3 nhóm sau:

Gốm-tổng hợp được cho thêm ví du như cácbit-titan vào Al2O3 Gốm tổng hợp được dùng đe gia công tinh gang xám hoặc thép cũng như dùng đe cắt các hợp kim thép

Gốm-nitrid được chế tạo trên cơ sơ silic-nitrid (Si3N4 ) Vật liệu cắt không chứa oxit này rất giòn và nhạy cảm ít với sư dao động nhiệt đo cắt Nhược

điểm la tính mài mòn cao khi cắt thép Gốm-nitrid được ứng dụng để gia công gang xám

Kim cương

Kim cương có độ cứng cao nhất so với tất ca các vật liệu cắt khác Chúng đặc biệt nhạy cảm với va chạm, tuy nhiên không tạo ra hiện tượng lẹo dao trong qua trình gia công

Kim cương được sử dụng để cắt kim loại màu và hợp kim của chúng cũng như dùng để cắt vật liệu composit (GFK, CFK), hợp kim cứng và vật liệu gốm Kim cương không được dùng để gia công thép Bởi vì nó bị mài mòn rất nhanh do nguyên tư cacbon của kim cương bị tách ra va nhập vào nguyên tư sắt (sư mài mòn ngược)

Các thông số hình học của dao cắt

Tùy từng trường hợp gia công cần co dạng hình học lưỡi cắt tương ứng Chỉ như vậy mới co the đạt được tuổi bền của dao dài, thời gian gia công tối ưu

va ngắn đồng thời chất lượng be mặt cao Các góc lưỡi cắt của dao co y nghĩa quyết cho điều này

4 Đặc tính kỹ thuật của máy CNC

thống Simulation hiện đại, dễ hiểu, độ anh toàn đáng tin cậy

- Cổng truyền Pro RS-232 thích ứng với Windows 98/ 2000/ XP

- Động cơ trục chính AC, máy sử dụng Bi Đũa có độ chính xác cao, Ụ định tâm

chịu lực cực tốt

Hình 3.8.Máy tiện CNC

4.2 Thông số kỹ thuật

MODEL Đơn vị Thông số

Đường kính tiện vượt băng máy mm 360

Đường kính tiện vượt bàn xe dao mm 750

Tốc độ di chuyển không tải trục Z m/ph 7.8

Bước dịch chuyển nhỏ nhất mm 0.001

5 Bảo quản, bảo dưỡng máy

- Vận hành máy trong môi trường có nhiệt độ từ 15 độ đến 40 độ và đảm bảo nhiệt độ

môi trường ổn định Tránh làm việc ngoài khỏang nhiệt độ trên làm ảnh hưởng đến

độ chính xác của các cảm biến, động cơ servo, PLC

- Máy phải được bôi trơn theo chế độ hàng ngày: các bộ phận chuyển động như ổ dao, trục chính,

- Khi vận hành máy cần phải sử dụng chế độ làm mát ( sử dụng mã lệnh M)

- Kiểm tra độ nhớt của nước làm mát Thay thế và bổ sung nước làm mát ở mức vạch

Bài 4.ĐẶC ĐIỂM ĐẶC TRƯNG CỦA MÁY TIỆN CNC

1 Hệ trục toạ độ và các qui ước

Hình 4.1 Quy ước hệ trục tọa độ

Để có thể tính toán quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, cần thiết phải gắn vào chi tiết một hệ trục tọa độ Thông thường trên các máy điều khiển theo chương trình

số, người ta thường sử dụng hệ tọa độ Décard OXYZ theo quy tắc bàn tay

phải (hệ tọa độ thuận) và nó được gắn vào chi tiết gia công Gốc của hệ trục tọa

độ có thể đặt tại bất kỳ một điểm nào đó trên chi tiết (về mặt nguyên tắc) nhưng thông thường người ta sẽ chọn tại những điểm thuận lợi cho việc lập trình, đồng thời dễ dàng kiểm tra kích thước theo bản vẽ của chi tiết gia công mà không phải thực hiện nhiều bước tính toán bổ sung Một đặc điểm mang tính quy ước là trên

các máy điều khiển theo chương trình số, chi tiết gia công được xem là luôn luôn là cố định và luôn gắn với hệ thống tọa độ cố định nói trên, còn mọi

chuyển động tạo hình và cắt gọt đều do dụng cụ thực hiện Trong thực tế,

điều này đôi khi là ngược lại, ví dụ như trên máy phay thì chính bàn máy mang phôi thực hiện chuyển động tạo hình, còn dụng cụ chỉ thực hiện chuyển động cắt gọt Vì vậy khi sử dụng máy điều khiển theo chương trình số cần phải luôn luôn tạo nên một thói quen để tránh những nhầm lẫn đáng tiếc có thể gây ra nguy hiểm cho máy, dụng cụ và con người

Hình 4.2 Hướng dương trục tọa độ

Theo quy ước chung, phương của trục chính của máy là phương của trục

OZ,còn chiều dương của nó được quy ước khi dao tiến ra xa chi tiết Ví dụ, với

máy tiện 2D thông thường thì trục chính của nó nằm ngang và trùng với phương

OZ của hệ tọa độ, chiều dương của nó hướng ra khỏi ụ trục chính (hướng về

phía bàn dao)

Phương chuyển động của bàn xe dao theo hướng kính là phương OX và

chiều dương của nó là hướng ra xa bề mặt chi tiết gia công Đối với máy phay thẳng đứng, trục Z hướng theo phương thẳng đứng lên trên, còn trục X và trục Y được xác định theo quy tắc bàn tay phải, tuy nhiên trong thực tế các nhà chế tạo máy lại thường ưu tiên chọn trục X là trục mà có chuyển động bàn máy dài

hơn Đối với các chuyển động quay xung quanh các trục tương ứng X, Y, Z được xác định bằng các địa chỉ A, B, C sẽ được xác định là dương khi chiều

quay đó có hướng thuận chiều kim đồng hồ khi nhìn theo chiều dương của các trục tương ứng (khi nhìn vào gốc của hệ trục toạ độ từ phía các trục thì chiều quay của chúng là ngược chiều kim đồng hồ) Ngoài

ra, còn một số chuyển động phụ song song với các trục tương ứng với các trục

X, Y, Z là các địa chỉ U, V, W và hướng của chúng được biểu diễn như trên hình

3-2

Máy tiện thường có loại 2D và 3D, trong đó loại 2D là phổ biến hơn cả vì

nó có thể gia công được tất cả các bề mặt trụ ngoài hoặc trụ trong có đường sinh bất kỳ Các máy tiện 3D ngoài các chức năng như ở máy 2D, người ta còn bố trí

thêm một trục quay thứ 3 là của trục chính (người ta gọi là trục C - quay xung quanh trục OZ ) và trên đầu dao Rơvonve còn có một chuyển động quay của

dụng cụ tạo nên vận tốc cắt để thực hiện các công việc như khoan, khóet, doa các lỗ đồng tâm hay lệch tâm với tâm chi tiết hoặc phay các rãnh then, rãnh cam

thùng trên chi tiết gia công Chiều dương của trục C được biểu diễn theo hướng mũi tên như hình vẽ.và có bố trí trục C (3D)

Hình 4.3 Hệ trục tọa độ trên máy tiện

2 Các điểm 0 ( Zêrô ) và điểm chuẩn

2.1 Điểm gốc của máy M (machine zero)`

Quá trình gia công trên máy điều khiển theo chương trình số được thiết lập bằng một chương trình mô tả quỹ đạo chuyển động tương đối giữa lưỡi cắt của dụng cụ và phôi Vì thế, để đảm bảo việc gia công đạt được độ chính xác thì

các dịch chuyển của dụng cụ phải được so sánh với điểm 0(zero) của hệ thống

đo lường và người ta gọi là điểm gốc cuả hệ toạ độ của máy hay gốc đo lường M

(ký hiệu Machine reference zero ) Các điểm M được các nhà chế tạo máy quy

định trước

Hình 4.4 Điểm gốc của máy M

2.2 Điểm chuẩn của máy R

Để giám sát và điều chỉnh kịp thời quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, cần thiết phải bố trí một hệ thống đo lường để xác định quãng đường thực tế (tọa độ thực) so với tọa độ lập trình Trên các máy CNC người ta đặt các mốc để theo giỏi các toạ độ thực của dụng cụ trong quá trình dịch chuyển, vị trí của dụng cụ luôn luôn được so sánh với gốc đo lường của máy M Khi bắt đầu đóng mạch điều khiển của máy thì tất cả các trục phải được chạy về một điểm chuẩn mà giá trị toạ độ của nó so với điểm gốc M phải luôn luôn không đổi và do các nhà chế

tạo máy quy định Điểm đó gọi là điểm chuẩn của máy R (ký hiệu Machine reference point ).Vị trí của điểm chuẩn này được tính toán chính xác từ trước

bởi 1 cá (cữ chặn) lắp trên bàn trượt và các công tắc giới hạn hành trình Do độ chính xác vị trí của của các máy CNC là rất cao (thường với hệ thống đo là hệ

Metre thì giá trị của nó là 0,001mm và hệ Inch là 0,0001 inch) nên khi dịch

chuyển trở về điểm chuẩn của các trục thì ban đầu nó chạy nhanh cho đến khi gần đến vị trí thì chuyển sang chế độ chạy chậm để định vị một cách chính xác

2.3 Điểm zero của phôi W và điểm gốc chương trình P

a Điểm gốc của phôi W

Khi bắt đầu gia công, cần phải tiến hành xác định tọa độ của điểm zero của chi tiết hay gốc chương trình so với điểm M để xác định và hiệu chỉnh hệ thống

đo đường dịch chuyển Điểm zero (0) của phôi W (ký hiệu Workpiece zero point ) xác định hệ tọa độ của phôi trong quan hệ với điểm zero của máy (M) Điểm W

của phôi được chọn bởi người lập trình và được đưa vào hệ thống CNC khi đặt

số liệu máy trước khi gia công

Hình 4.5 Điểm zero của phôi W và điểm gốc chương trình P

Điểm W của phôi có thể được chọn tùy ý bởi người lập trình trong phạm

vi không gian làm việc của máy và của chi tiết Tuy vậy, nên chọn điểm nào ở

trên phôi cho thuận tiện khi xác định các thông số giữa nó với M Giả sử với chi tiết tiện, người ta chọn điểm W đặt dọc theo trục quay (tâm trục chính máy tiện)

và có thể chọn đầu mút trái hay đầu mút phải của phôi

b Điểm gốc của chương trình P

Tùy thuộc vào bản vẽ chi tiết gia công mà người ta sẽ có một hay một số điểm chuẩn để xác định tọa độ của các bề mặt khác Trong trường hợp đó, điểm

này gọi là điểm gốc chương trình P (Programmed ⊕ ) Thực tế trong quá trình

gia công, nếu chọn điểm gốc W của phôi trùng với điểm gốc P của chương trình thì sẽ càng thuận lợi cho quá trình lập trình vì không phải thực hiện nhiều phép tính toán bổ sung

định tọa độ chính xác so với các điểm M và R

a Điểm chuẩn của dao p

Điểm chuẩn của dao là điểm mà từ đó chúng ta lập chương trình chuyển động trong quá trình gia công Đối với dao tiện, người ta chọn điểm nhọn của

mũi dao và đối với dao phay ngón, dao khoan thì người ta chọn điểm p ở tâm trên đỉnh dao, còn với dao phay đầu cầu, người ta chọn điểm p là tâm mặt cầu

Hình 4.6 Điểm chuẩn p của Dao tiện

b Các điểm gốc của dao (điểm gá đặt dao)

Thông thường người ta sử dụng 2 loại cán dao (Tool holder), một loại

chuôi trụ và một loại chuôi côn theo tiêu chuẩn Đối với chuôi dao thì người ta lấy điểm đặt dụng cụ E (⊕ ).Đối với lỗ gá dao thì người ta lấy điểm gá dụng cụ

N (⊕ ) Khi chuôi dao lắp vào lỗ gá dao thì điểm N và E trùng nhau Trên cơ sở của điểm chuẩn này, người ta có thể xác định các kích thước để đưa vào bộ nhớ lượng bù dao Các kích thước này có thể bao gồm chiều dài của dao tiện theo

phương x và z (điểm mũi dao) hay chiều dài của dao phay và bán kính của nó

Các kích thước này có thể được xác định từ trước bằng cách đo ở trên các thiết

bị đo chuyên dùng hay xác định ngay trên máy rồi đưa vào hệ điều khiển CNC

để thực hiện việc bù dao

Hình 4.7.Các điểm gốc của dao

c Điểm thay dao

Trong quá trình gia công, có thể ta phải dùng đến một số dao và số lượng dao là tuỳ thuộc vào yêu cầu của bề mặt gia công, vì thế ta phải thực hiện việc thay dao Trên các máy có cơ cấu thay dao tự động thì yêu cầu khi thay dao phải không được để dao chạm vào phôi hoặc máy, vì thế cần phải có điểm thay dao Đối với máy phay hoặc các trung tâm gia công thì thông thường bàn máy phải chạy về điểm chuẩn, còn với máy tiện, thường các dao nằm trên đầu Rơvonve nên không cần thiết phải chạy đến điểm chuẩn mới thực hiện thay dao mà có thể đến một vị trí nào đó đảm bảo an toàn cho quá trình quay đầu Rơvonve là có thể

được nhằm mục đích giảm thời gian phụ Có thể nói rằng các điểm chuẩn R, điểm zero M của máy, của chi tiết W và N của dao là rất quan trọng vì nó liên

quan đến quá trình gia công của một chi tiết thực mà trong khi thiết lập chương trình gia công người ta đã tạm bỏ qua các giá trị đó để cho quá trình lập trình được thực hiện đơn giản hơn (đó là lập trình theo quỹ đạo của đường viền của chi tiết gia công) Vấn đề bỏ qua này sẽ được đưa vào 1 lượng điều chỉnh trong

khi tiến hành gia công gọi là “dịch điểm chuẩn” hoặc gọi là “zero offset” và đưa thêm vào “ lượng bù dao” gọi là (Tool calibration) Khi đó vị trí của lưỡi cắt của

dao sẽ được đồng nhất với các toạ độ được lập trình mà chúng ta đã tiến hành khi lập chương trình gia công

Bài 5 TRANG BỊ ĐỒ GÁ TRÊN MÁY TIỆN CNC

1 Đặc điểm của đồ gá sử dụng trên máy tiện CNC

Các dạng thiết bị kẹp

Thiết bị kẹp dùng đe ga chi tiết gia công lên máy công cụ Nó phải đáp ứng 2 chức năng cơ bản sau:

- Định vị chính xác chi tiết gia công

- Kẹp chặt chi tiết để chống lại tất cả các lực sinh ra trong quá trình gia công Việc kẹp chặt chi tiết diễn ra phần lớn bởi sức ép của các phần tư kẹp chúng được gọi la lực kẹp Để cho chi phí thiết bị kẹp va chi phí gia công là nhỏ nhất, Cần các đòi hỏi tiếp theo đối với thiết bị kẹp: Thao tác nhanh và đơn giản

Cơ cấu kẹp cơ khí

Thiết bị kẹp thuy lực

Thiết bị kẹp khí nén

Thiết bị kẹp bằng điện

Cơ cấu kẹp cơ khí thường sử dụng cơ cấu thanh chêm hay cơ cấu đòn bẩy

Những cơ cấu kẹp này thường được sư dụng trên máy tiện

Hình 5.1 Cơ cấu kẹp

Thiết bị kẹp thủy lực tạo ra các chuyển động va lực kẹp cần thiết bằng các

piston thủy lực Các thiết bị này thường được điều khiển bởi các van tác động bằng tay Lực kẹp có thể điều khiển chính xác và đọc được bởi một cơ cấu

hiển thị Mặc dù thiết bị kẹp thủy lực đòi hỏi kỹ thuật phức tạp nhưng chúng hoàn toàn được tin cậy

Hình 5.2 Thiết bị kẹp thủy lực

Thiết bị kẹp khí nén được vận hành bằng không khí với áp lực Chúng làm

việc tương tự như thiết bị kẹp thủy lực Máy nén khí được sử dụng để tạo ra khí nén

Hình 5.3 Thiết bị kẹp khí nén

Thiết bị kẹp bằng điện với chuyển động quay tạo ra lực kẹp bằng hệ thống

ăn khớp trục vít bánh vít Chúng có kha năng điều chỉnh nhanh để kẹp được các đường kính khác nhau của chi tiết

Trục xoay được khoá trong suốt qua trình kẹp và tháo kẹp bởi ly hợp điện tư trong thiết bị kẹp, vì thế toàn bộ momen kẹp được truyền đến mâm cặp

Hình 5.4 Thiết bị kẹp bằng điện

2 Các loại đồ gá

Các dạng và đặc điểm của thiết bị kẹp để tiện

Trong phần này nhiều thiết bị kẹp khác nhau cho tiện sẽ được giới thiệu

Có thể phan biệt sư khác nhau của thiết bị kẹp như sau:

Mâm cặp được phân biệt dựa vào số chấu kẹp là mâm cặp 2 chấu, mâm cặp

3 chấu va mâm cặp 4 chấu Mâm cặp 3 chấu tự định tâm thường được sử dụng nhiều nhất Chúng bảo đảm ga những phôi tiện tròn đồng tâm một cách chắc chắn và nhanh chóng Mâm cặp 4 chấu dùng đe kẹp những phôi tiện có

4, 8 hay 12 cạnh và những phôi tiện tròn

Hình 5.5 Mâm cặp 3 chấu tư định tâm Mâm cặp 4 chấu tư định tâm

Các chấu kẹp thường được tôi cứng và c ó dạng bậc Các chấu kẹp có thể điều chỉnh do vậy kẹp được các chi tiết có đường kính khác nhau Bằng cách thay đổi các chấu kẹp, chi tiết gia công tiện có thể được kẹp từ bên trong hoặc bên ngoài

Sự truyền lực kẹp thường dựa trên nguyên lý của đĩa xoắn ốc hoặc thanh nêm

Truyền lực kẹp bằng đĩa xoắn ốc

Mâm cặp với đĩa xoắn ốc có lực kẹp nhỏ, vì bề mặt tiếp xúc giữa đĩa xoắn và chấu kẹp quá nhỏ

Hình 5.6 Mâm cặp với đĩa xoắn ốc H ệ thống truyền lực kẹp

Nhược điểm của mâm cặp đĩa xoắc ốc là khi thay đổi các chấu kẹp phải được tháo rời toàn bộ khỏi mâm cặp

Hình 5.7 Các bộ phận của mâm cặp đĩa xoắn ốc

Nguyên tắc hoạt động:

Quay bánh răng nhỏ (4) làm cho đĩa xoắn ốc (5) quay Do đó đe chấu kẹp (3) chạy về phía tâm của trục chính va kẹp chi tiết gia công

Truyền lực kẹp bằng thanh nêm

Mâm cặp sư dụng thanh nêm có khả năng thay đổi các chấu kẹp một cách nhanh chóng va tạo ra lực kẹp lớn hơn so với mâm cặp với đĩa xoan ốc

Hình 5.8 Các bộ phận của mâm cặp dùng thanh nêm

Nguyên tắc hoạt động:

Thông qua chìa khóa (90) quay trục (27) vào thanh nêm (56) Thanh nêm (56-2) quay dịch chuyển đĩa dẫn (23) qua sắt trượt (28) Hai sắt trượt (28) truyền lực tiếp tới thanh nêm khác (56-1) Các thanh nêm với các biên dạng chạy nghiêng ngàm vào phần đế của chấu kẹp (24GB) va dẫn chúng vào hướng tâm

Kẹp bằng kẹp rút

Kẹp rút có khả năng kẹp chi tiết có dạng hình trụ một cách chính xác và nhanh chóng Chi tiết được kẹp từ bên ngoài bởi kẹp rút Kẹp rút thường chỉ ứng dụng cho những chi tiết gia công có cùng đường kính hoặc có kích thước tương đương vì nó có một phạm vi điều chỉnh hướng kính rất nhỏ Nó được

sử dụng đặc biệt trong gia công loạt lớn

Hình 5.9 Kẹp bằng kẹp rút

Kẹp giữa các mũi tâm

Kẹp giữa hai mũi chống tâm được ứng dụng cho những chi tiết dài Chi tiết gia công phải được khỏa mặt và khoan tâm ở cả hai mặt

Hình 5.10 Kẹp bằng mũi chống tâm

Kẹp bằng mũi chống tâm có thể đươc phân biệt theo các khả năng sau, căn cứ vào đặc điểm kỹ thuật gia công:

Tốc mặt đầu cùng với mũi tâm quay hay mũi tâm cố định

Tốc kẹp có vòng bảo vệ cùng với mũi tâm quay hay mũi tâm cố định

Tốc mặt đầu thường được gắn trên trục chính Nó được sử dụng khi phải gia công toàn bộ bề mặt trụ của chi tiết Chi tiết được kẹp giữa tốc mặt dầu và ụ động Nhược điểm của tốc mặt đầu là chỉ truyền được momen quay nhỏ

Tốc mặt đầu

Mũi tâm quay được cài vào nòng trục u động đối diện với tốc mặt đầu Vì mũi chống tâm quay quanh tâm của nó nên có thể sử dụng vận tốc cắt cao trong suốt qua trình gia công

Hình 5.11 Mũi chống tâm xoay

Mũi chống tâm xoay

Phạm vi ứng dụng của mũi chống tâm cố định bị giới hạn rất lớn Chúng chỉ được dùng khi gia công với chiều sâu cắt nhỏ, bởi vì chúng bị sinh nhiệt và mòn nhanh

Hình 5.12 Mũi tâm cố định

Hình 5.13 Tốc kẹp có vòng bảo vệ

Tốc kẹp có vòng bảo vệ dùng để định tâm thông qua mũi tâm và kẹp hướng kính bằng một bu-lông kẹp Do đó có thể truyền được momen quay lớn và đạt được công suất cao hơn

Kẹp bằng trục gá bung

Trục gá bung dùng để kẹp chi tiết (Có lỗ) từ bên trong Ngược lại so với mâm cặp chỉ sử dụng trục gá bung cho các chi tiết có lỗ nhỏ Chúng được lựa chọn dựa vào lỗ có sẵn của chi tiết cần gia công Có hai loại: kẹp bung cố định và kẹp bung đàn hồi

Kẹp bung cố định có độ côn rất nhỏ (1:2000) va được kẹp giữa hai mũi tâm Kẹp bung cố định chỉ dùng để gia công tinh vì chỉ có khả năng chịu đựng được chiều sâu cắt nhỏ Độ đồng tâm của hai tâm quay phải được kiểm tra trước khi sử dụng

Kẹp bung đàn hồi được gá vào côn trong của trục chính Phạm vi kẹp được xác định bởi vị trí kẹp được xẻ rãnh dọc trục ga trong mối le thuộc vào độ đồng tâm và kẹp đều chi tiết Quá trình kẹp diễn ra bởi sức ép điền đầy của phần côn

Hình 5.14 Kẹp bằng trục gá bung

Hình 5.14 Các chi tiết kẹp bằng trục gá bung

Trục đàn hồi được gá giữa hai mũi tâm và chỉ có phạm vi kẹp nhỏ Nguyên tắc hoạt động của chúng được hình thành bởi sự bung ra trong phạm vi biến dạng đàn hồi của lớp thành mỏng bằng vật liệu tổng hợp (không xe rãnh)

3 Cách gá và điều chỉnh vấu cặp trên máy

3.1 Đặc điểm của mâm căp 3 chấu tự định tâm

Mâm cặp 3 chấu tự định tâm hoạt động theo nguyên tắc vận hành đồng thời Một đường xoắn ốc trên đĩa xoắn ốc được liên kết với bánh răng truyền lực Khi cần gá kẹp chi tiết ta sử dụng chìa khóa vặn vào một trong các lỗ khóa có bánh răng điều chỉnh để mở hoặc kẹp Khi vặn chìa khóa bánh răng truyền lực ăn khớp với mặt răng của đĩa xoắn ốc làm quay đĩa xoắn ốc, Đĩa xoắn ốc quay dưới tác động của đường xoắn ốc ăn khớp với các chấu kẹp đồng thời làm chúng dịch chuyển một khoảng bằng nhau để gá kẹp hoặc tháo rời chi tiết

Hình 5.15 Mâm cặp 3 chấu

3.2 Cách gá và điều chỉnh vấu cặp

Gá đặt toàn bộ phần thân mâm cặp lên trục chính

Xác định vị trí, số hiệu của các rãnh trên mâm cặp (số 1,2,3)

Xác định số hiệu của các chấu cặp (số 1,2,3)

Xoay mâm cặp trên trục chính đến vị trí số 1 gá chấu cặp số 1 tương ứng vào rãnh và dùng chìa khóa để khóa, dưới tác dụng của bánh răng truyền lực (4) ăn khớp với mặt sau có răng của đĩa xoắn ốc (5), làm cho đĩa xoắn ốc xoay kéo chấu kẹp thứ nhất vào 1/3 bước xoắn

Xoay mâm cặp đến vị trí số 2, gá chấu cặp số 2 tương ứng vào rãnh và dùng chìa khóa để khóa Rồi tiến hành tương tự vói châu cặp số 3

Khi đã hoàn thành lắp đặt 3 chấu kẹp ta xoay chìa khóa đề di chuyển các chấu kẹp vào trong

Đặt một trục chuẩn vào tâm của mâm cặp Tiếp tục vặn chìa khóa cho các chấu kẹp đi vào đến khi có ít nhất 1 chấu kẹp chạm vào trục

Để điều chỉnh được 3 chấu kẹp cùng kẹp vào cùng lúc ta sử dụng chìa khóa điều chỉnh (8) tác động vào trục vít điều chỉnh (2) để điều chỉnh khoảng cách của các chấu kẹp còn lại so với trục chuẩn

Hình 5.16 Các chi tiết trong mâm cặp

3.3 Quy tắc sử dụng mâm cặp

Khi kẹp phôi trên mâm cặp, không được nối dài chìa khóa mâm cặp

Không để chìa khóa mâm cựp trên ổ khóa vì đó là nguyên nhân gây ra tai nạn Sau từng thời kỳ nhất địn mâm cặp phải được lau chùi sạch sẽ và bôi trơn Mâm cặp phải được bảo quản trong tủ dụng cụ, cácu vấu cặp phải được vặn vào tới tâm, còn lỗ mâm cặp phải được nút kín bằng tấm nhựa, xốp