Tài liệu Phay CNC , chương 1 docx

Một số khái niệmMục lục 3-Trục tọa độ trên máy phay có trục dao thẳng đứng 16 cĐiểm tham chiếu của dụng cụ cắt-TTool reference point 18dGốc tọa độ của chi tiết gia công-W Work part zero

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm

Phần I

Một số khái niệm

TRUNG TÂM VIỆT ĐỨC

Một số khái niệm

Mục lục

3-Trục tọa độ trên máy phay có trục dao thẳng đứng 16

c)Điểm tham chiếu của dụng cụ cắt-T(Tool reference point) 18d)Gốc tọa độ của chi tiết gia công-W (Work part zero) 18

3-Ví dụ một hệ thống các điểm chuẩn trên máy Phay CNC 20

VIII-Cài đặt gốc tọa độ cho chi tiết gia công theo X & Y 26

1-Tọa độ và kích thước tuyệt đối, tọa độ và kích thước tương đối 27

a) Tọa độ tuyệt đối-Kích thước tuyệt đối của một điểm 27b) Tọa độ tương đối-Kích thước tương đối của một điểm 27

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm

I - Tổng quát Về cấu tạo máy Phay CNC Và một vài cơ cấu điển hình

Một số khái niệm

Trung tâm gia công

về cấu tạo máy

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm

Motor trục chính Bảng điều khiển

Tủ điều khiển

Đo hành trình

Cơ cấu

truyền dẫn độc lập

Bản vẽ chi tiết Lập trình NC

Tải hoặc nhập chương trình NC vào máy

Điều khiển và giám sát qúa trình gia công qua điều khiển NC với trợ giúp

THÀNH PHẨM Máy TIỆN CNC - Điều khiển bằng chương trình số

Máy TIỆN thường - Điều khiển bằng tay

Bản vẽ chi tiết

Người điều khiển máy

Người điều khiển máy

Điều chỉnh máy trực tiếp bằng tay và tự kiểm soát qúa trình gia công

Thành phẩm

Tay quay có khắc vạchMotor trục chính

Các trục dẫn động

So sánh về cấu tạo và tính năng

Một số khái niệm điển hình

Visme đai ốc bi dùng trong máy công cụ CNC

Đai ốc bi kép với cơ cấu khử rơ từ trong ra

Đai ốc bi kép với cơ cấu khử rơ từ ngoài vào

Đai ốc bi đơn khử rơ với lượng bù bước ren ∆ P

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm

Dẫn hướng theo KIỂU BĂNG TRƯỢT

a: Xa dao, Bàn máyb: Băng máy, Thân máyc: Tấm đệm chỉnh dướid: Nêm điều chỉnh

Dẫn hướng theo KIỂU CON LĂN

Một vài Cơ cấu

điển hình

GIỚI THIỆU CÁC KIỂU BĂNG MÁY DÙNG TRONG MÁY CÔNG CỤ CNC

Một số khái niệm

Dẫn hướng theo KIỂU DÙNG ĐỆM HƠI BẰNG KHÍ NÉN Dẫn hướng theo KIỂU DÙNG ĐỆM THỦY TĨNH BẰNG DẦU ÉP

Bàn máy Trục Visme Cửa hơi luân chuyển hơiCác dòng

Cửa hơiGân dẫn hướng

Băng máy

điển hình

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm

Động cơ Servo

Cảm biến xoay

Khớp nối Bàn máy

Cơ cấu dẫn động

Trục Visme Đai ốc bi

Hệ thống đo phản hồi

Cơ cấu Visme đai ốc bi

Bàn máy

Bàn máy

Hệ thống đo thước quang

Cơ cấu bánh răng thanh răng

Thanh răng Bánh răng

Cơ cấu bánh Vis trục Vis

Bánh Vis kiểu thanh răng Trục Vis

Lược đồ mô tả cơ cấu chấp hành của máy công cụ CNC

Các phần tử cơ khí

Lược đồ về cơ cấu chấp hành

Một số khái niệm

Giới thiệu các loại hệ điều khiển

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm Có 3 loại hệ điều khiển - Đó là :

- Điều khiển ĐIỂM

- Điều khiển ĐOẠN

- Điều khiển ĐƯỜNG

Sau đây là bảng phân loại và ứng dụng của các loại hệ điều khiển :

CHỦNG LOẠI SỰ PHỐI HỢP CỦA CÁC TRỤC ỨNG DỤNG - VÍ DỤ

- Trục X và trục Y ( Chỉ chuyểnđộng chạy nhanh không cắtgọt )

- Máy Khoan bàn

- Máy hàn điểm

- Trục X hoặc trục Y

- Trục X hay trục Y hay trục Z

- Điểu khiển lượng chạy daotrong máy Khoan

- Máy Tiện và máy Phay

- Máy Khoan , máy Phay ( Trụcchính nằm ngang )

ĐIỀU KHIỂN

ĐƯỜNG

- 2D :

- Trục X và trục Z

- Trục X và trục Y( Đồngthời )

- 2 1/2 D = Điều khiển đường

2D + Điều khiển đoạn 1D

- Máy ăn mòn kiểu kéo

- Trung tâm gia công

- Người máy công nghiệp

Một số khái niệm

GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO HÀNH TRÌNH

Máy công cụ CNC nói chung làm việc theo nguyên tắc liên hệ ngược trong mộthệ thống điều khiển hở hoặc kín Do vậy máy được trang bị hệ thống đo các chuyểnđộng tiến dao để có thể định vị chính xác dao cắt ở từng vị trí cần thiết trong qúa trình giacông Hệ thống đo hiển thị số ( Digital ) hiện được dùng phổ biến trên các loại máyCNC được mô tả theo sơ đồ sau :

Trực tiếp Gián tiếp Trực tiếp Gián tiếp

Phương pháp tuyệt đối

Phương pháp tương đối

Kỹ thuật số ( Digital )

1- Giải thích nguyên tắc.

sánh-2- Các phương pháp đo hành trình.

a) Phương pháp đo tuyệt đối.

Ở phương pháp đo tuyệt đối vị trí của bàn máy luôn luôn được xác định bằng các mã tươngứng-( mã nhị phân )-so với gốc tham chiếu

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm

Đo gián tiếp

b) Phương pháp đo tương đối.

Ở phương pháp đo tương đối-việc di chuyển bàn máy sẽ làm xuất hiện các tín hiệu xung, gốctham chiếu được tính từ tín hiệu xung đầu tiên Các xung tín hiệu này được đưa vào mạch điện tử đểkhuếch đại và biến đổi-khoảng cách đo được biểu diễn dưới tổng số xung đếm được tính từ tín hiệuxung đầu tiên ( Mỗi xung tương ứng với một khoảng cách )

3- Các cách thực hiện phương pháp đo hành trình.

a) Đo trực tiếp.

Ở phép đo trực tiếp- để đo khoảng cách vị trí cũng như đo sự thay đổi vị trí được thực hiện trựctiếp qua sự chuyển động tương đối giữa bàn máy và thiết bị đo mà không cần thông qua bất kỳ mộtsự chuyển đổi cơ học hoặc tính toán trung gian nào Cơ cấu thông dụng dùng trong trường hợp nàylà cảm biến quang và thíết bị thu nhận Phép đo này có ưu điểm là giữa đại lượng đo và thiết bị đokhông có lỗi cơ học - ví dụ như biến dạng của bộ phận truyền động hoặc khe hở giữa trục vis và đaiốc không ảnh hưởng tới gía trị đo Phép đo này có độ chính xác cao

b) Đo gián tiếp.

Ở phép đo gián tiếp-mục đích đo cũng tương tự như với phép đo trực tiếp nhưng được thực hiệnqua sự chuyển động quay tương đối giữa trục visme và thiết bị cảm biến quay Chuyển động nàyđược máy tính giám sát và quy đổi từ góc quay thành độ dài của hành trình Cơ cấu thông dụng dùngtrong trường hợp này là cảm biến xoay và thíết bị thu nhận Phép đo này có độ chính xác không cao

Một số khái niệm

II - HỆ THỐNG TỌA ĐỘ TRÊN MÁY PHAY CNC

1) Hệ thống tọa độ góc Trên, Trước, Trái.

Với sự trợ giúp của hệ thống tọa độ góc Trên, Trước, Trái và phương chiều đượcquy ước như hình vẽ 1, mọi điểm của vật thể được xác định gía trị một cách dễ dàngtheo các trục X; Y; Z ngay cả khi chúng ta tịnh tiến gốc toạ độ đến một vị trí khác bất

kỳ nhưng luôn phải theo nguyên tắc là: Gốc tọa độ của chi tiết gia công do người

dùng định nghĩa trên máy phải trùng với gốc tọa độ của chương trình NC

2) Nguyên tắc bàn tay phải

Xác định tên và chiều dương (+) của các trục.

Hình 2 : Mô tả nguyên tắc bàn tay phải để xác định chiều dương của các trục trên máy phay

Hình 1 : Hệ thống gốc tọa độ

góc Trên, Trước, Trái

Z

Y

X

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm 3) Trục tọa độ trên máy phay có trục dao thẳng đứng.

4) Trục tọa độ trên máy phay có trục dao nằm ngang

Hình 3 : Hệ trục tọa độ trên máy

phay đứng.

Hình 4 : Hệ trục tọa độ trên máy phay có

trục mang dao nằm ngang

Hình 5 : Hệ trục tọa độ trên Máy tiện

Một số khái niệm 5) Chuyển động quay quanh các trục tọa độ

Ở những máy được trang bị thêm đầu phân độ điều khiển được - Phụ tùng này đượcxem như là trục thứ tư của máy Tùy theo cách gá mà chúng ta có trục quay quanh Z

hoặc X hoặc Y Tên của trục thứ tư này ở một số hệ điều khiển được gọi là trục C

Hình 6 : Mô tả chuyển động quay quanh các trục

Hình 7 : Trung tâm gia công với 4 trục tịnh tiến và 2 trục quay

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm III - HỆ THỐNG CÁC ĐIỂM CHUẨN TRÊN MÁY PHAY CNC

Ở máy công cụ CNC nói chung và trên máy phay CNC nói riêng người ta phân

biệt ít nhất 4 loại điểm khác nhau - đó là gốc tọa độ của máy M ; Điểm tham chiếu R ; Gốc tọa độ của chi tiết W ; Điểm chuẩn của dụng cụ cắt T

1- Các điểm chuẩn

Để hệ điều khiển máy công cụ CNC có thể điều khiển mọi hoạt động của nó đượcthông qua sự biểu diễn các tọa độ và sự hiệu chỉnh chuyển động của bàn máy - người tadùng một hệ thống tọa độ riêng còn được gọi là hệ thống các điểm chuẩn

Sau đây là phần trình bày hệ thống các điểm chuẩn đó

a) Gốc tọa độ của máy - M ( Machine zero )

Gốc tọa độ của máy M là gốc của hệ thống đo hành trình của máy sau khi đã được

định chuẩn Điểm này do nhà thiết kế thiết lập và ấn định, không thay đổi được

b) Điểm định chuẩn máy - R ( Reference point )

Điểm định chuẩn máy - R là điểm mà tại đó hệ điều khiển của máy nhận biết được gốc tọa độ của máy - M Điều này giúp cho hệ điều khiển định chuẩn được hệ thống đo

hành trình cho các trục đồng thời với việc kiểm soát được chuyển động của bàn máy,và của dụng cụ cắt

c) Điểm tham chiếu của dụng cụ cắt - T ( Tool reference point )

Hệ điều khiển của máy chỉ nhận biết được chuyển động của T, do vậy khi viết chương trình NC là việc hệ thống lại tọa độ của T trong W theo một biên dạng nào đấy

so với M Trên thực tế, việc sử dụng chương trình NC để gia công còn phải cần đến các gía trị hiệu chỉnh dụng cụ cắt như gía trị chiều dài từ mũi dao đến T (Hiệu chỉnh trong

Z) và gía trị bán kính dụng cụ cắt (hiệu chỉnh trong XY)

d) Gốc tọa độ của chi tiết gia công - W (Work part zero)

Gốc tọa độ của chi tiết gia công - W là một điểm thường nằm trên chi tiết gia công

do người dùng định nghĩa Điểm có tọa độ tuyệt đối so với gốc tọa độ của máy M và

thường trùng với gốc thảo chương NC

Gốc tọa độ của chi tiết gia công W chỉ được định nghĩa sau khi máy đã được định

Một số khái niệm

2 - Mô tả Các điểm chuẩn trên máy Phay CNC

Hình 8 : Tham khảo các điểm chuẩn

trên máy CNC

- Không xác định được vị trí

- Điểm tham chiếu để hệ điều khiển

nhận biết M

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm

Gốc tọa độ của máy - M Machine zero Điểm định chuẩn máy - R Reference point Điểm chuẩn của dụng cụ cắt - T

Tool reference point

Điểm thay đổi dụng cụ cắt

Hình 9: Các điểm chuẩn trên máy Phay CNC (Ví dụ)

Hình 10: Điểm chuẩn của dụng cụ cắt - T

Gốc tọa độ của chi tiết gia công - W

Work part zero

Điểm chuẩn của dụng cụ cắt - T

Tool reference point

3 - Ví dụ một hệ thống các điểm chuẩn trên máy Phay CNC

Một số khái niệm

IV - HÌNH DÁNG HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ CẮT VÀ CÁC GÍA TRỊ HIỆU CHỈNH

Bản chất của việc lập trình NC là cung cấp tất cả những điều kiện đường cần thiếtcủa điểm chuẩn dụng cụ cắt cho hệ điều khiển, nhưng điểm chuẩn dụng cụ cắt lạikhông tham gia cắt gọt mà là mũi dao Như vậy ở đây cần có một sự tính toán khoảngchạy của dao sao cho đúng ý đồ của chương trình NC qua 2 thông số đặc trưng là

chiều dài và bán kính của từng loại dụng cụ cắt và được lưu trữ trong thư viện dao của

máy với từng địa chỉ dao tương ứng

- Chiều dài hiệu chỉnh L: Nếu chọn T là dao chuẩn có chiều dài L = 0 thì chiều dài hiệu chỉnh L của các dao thành phần tham gia gia công là khoảng cách từ mũi dao

đến T theo trục Z - Các gía trị này đều do người dùng định nghĩa ( Xem hình 10 )

- Bán kính dụng cụ cắt: Mỗi một dụng cụ cắt có một bán kính được lưu trữ trong

thư viện dao của máy với từng địa chỉ tương ứng

( Các gía trị này đều do người dùng định nghĩa - Xem hình 11 )

- Qũy đạo tâm dao / Khoảng cách đều: Căn cứ vào bán kính dụng cụ cắt được

lưu trữ trong thư viện dao của máy mà hệ điều khiển tính toán hiệu chỉnh sao cho dụngcụ cắt luôn chuyển động cách đều đường gia công một khoảng bằng bán kính dao

( Xem hình 12 )

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm

Hình 10: Chiều dài và bán kính hiệu chỉnh của dao Phay

Đường gia côngđã được lập trìnhĐường gia công thực tế

Hình 11: Ảnh hưởng của bán kính dao Phay đến đường gia công

- : Đường tâm Dao

- : Đường gia công

được lập trình

12

Bán kính

dao phay R

Chiều dài

hiệu chỉnh L Chiều dài hiệu chỉnh L là

khoảng cách từ T đến mũi dao

Một số khái niệm

V - KHÔNG GIAN GIA CÔNG CỦA MÁY PHAY

Không gian gia công của máy Phay được xem như là vùng giới hạn mà trong đódao phay được phép dịch chuyển Kích thước của không gian gia công phụ thuộc vàokích thước máy - hay nói một cách khác kích thước của không gian gia công phụ thuộcvào chiều dài công tác của Visme tương ứng

Tùy theo máy mà kích thước của không gian gia công là một thông số quan trọng

do hệ điều khiển quản lý Mọi chuyển động vượt ra ngoài phạm vi của không gian giacông đều không được chấp nhận ngay tại thời điểm mà hệ điều khiển duyệt chươngtrình gia công

Để hỗ trợ cho chức năng trên, ở cuối các giới hạn theo các trục đều được thiết kếcông tắc cuối hành trình nhằm khống chế sự vượt ra khỏi khuôn khổ của không giangia công

Hình 13 : Không gian gia công của máy Phay CNC

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm

VI - CÁC VỊ TRÍ KHÁC NHAU CỦA ĐIỂM THAM CHIẾU R TRONG KHÔNG GIAN GIA CÔNG

Điểm cơ sở R ( Hay còn gọi là điểm tham chiếu ) đóng một vai trò rất quan trọng

trong việc định chuẩn máy Hệ thống đo hành trình có làm việc đúng hay không? Phươngchiều chuyển động của các trục có đúng hay không? Hệ điều khiển của máy có nhận

biết được gốc tọa độ M của máy nằm ở đâu hay không đều thông qua sự tham chiếu của hệ điều khiển đối với điểm R.

Như đã nêu ở trên, tùy theo hệ điều khiển máy được trang bị mà chúng ta có được

vị trí của điểm R Có thể có không phải là một mà nhiều điểm R giúp cho thời gian định

chuẩn máy ngắn lại Xét về hiện tượng - khi các trục chuyển động thì hệ thống đo hànhtrình làm việc, điểm để hệ thống đo của các trục tham chiếu khi định chuẩn được địnhnghĩa sẵn trên thước khắc vạch Khi gặp điểm đặc biệt này thì trục đang chuyển động

sẽ được định chuẩn và cứ như thế việc định chuẩn máy được tiến hành theo thứ tự Z,

Y, X và trục C nếu có Chiều chuyển động của các trục khi định chuẩn máy được quy

Tùy từng hệ điều khiển và tùy từng

hãng sản xuất chương trình mà người ta

định vị trí của R Có thể R sẽ trùng với M

mà cũng có thể không Có thể chỉ có duy

nhất một điểm R trên từng trục mà cũng

có thể có rất nhiều điểm R

Hình 14 : Các vị trí khác nhau của R trong

không gian gia công

Một số khái niệm VII - HỆ TỌA ĐỘ CHI TIẾT GIA CÔNG TRONG HỆ THỐNG TỌA ĐỘ MÁY

Hệ tọa độ của chi tiết gia công phải nằm trong hệ thống tọa độ của máy được hệđiều khiển của máy nhận biết và hiển thị các gía trị chuyển động tương ứng lên trênmàn hình điều khiển

Tùy theo cách sử dụng của người điều khiển máy mà hệ điều khiển tiếp nhận hệ

tọa độ của chi tiết gia công là gián tiếp hay trực tiếp.

Gián tiếp là: Sử dụng các lệnh di chuyển gốc tọa độ tuyệt đối như: G54; G55;

G56; G57 với các giá trị của X; Y; Z là các khỏang cách từ gốc tọa độ của máy M đến gốc tọa độ của chi tiết W Lúc này các tọa độ hiển thị trên màn hình điều khiển là các gía trị thực từ M đến mũi dao

Trực tiếp là: Do người dùng trực tiếp cài đặt gốc tọa độ chi tiết gia công W Các

tọa độ tại vị trí W ( So với gốc M và các gía trị hiệu chỉnh chiều dài dao Phay ) lúc này

là các gía trị để tham chiếu cho các gía trị hiển thị trên màn hình Do vậy các tọa độ

hiển thị trên màn hình sau khi có W là vị trí thực của W so với dao thực

Hình 15 : Hệ tọa độ của chi tiết gia công trong hệ thống tọa độ của máy

KỸ THUẬT Phay Phay CNC

Một số khái niệm VIII - CÀI ĐẶT GỐC TỌA ĐỘ CHO CHI TIẾT GIA CÔNG THEO X & Y

( Mô tả thao tác trên máy thực để liên hệ )

Mục đích của việc cài đặt gốc tọa độ cho chi tiết gia công là thao tác làm cho hệđiều khiển của máy hiểu được đâu là gốc tọa độ của chương trình NC mà người lậptrình sẽ gán vào cho chi tiết gia công ( Còn gọi là gốc thảo chương ) để gia công chi tiết

tương ứng Thao tác cụ thể ở đây là đưa T về trùng với gốc tọa độ thảo chương thông

qua một dụng cụ được xem như là một con dao chuẩn

Hình vẽ trên mô tả cấu tạo và cách sử dụng thao tác cụ thể trên máy thực với một

dụng cụ gọi là Đầu dò tiếp xúc kiểu cơ khí Với dụng cụ này, tọa độ X và Y của T được đưa về cho trùng với gốc tọa độ thảo chương theo phương X và Y của chi tiết gia công sau đó cài

0 cho từng trục Vấn đề cần lưu ý khi sử dụng dụng cụ này là gốc tọa độ của chi tiết gia công

tại ví trí cài 0 cho từng trục như đã trình bày ở trên luôn cách T theo X và Y một khoảng bằng D/2 ( D là đường kính của đầu dò ).

Như vậy sau thao tác dò các cạnh chuẩn và cài 0 cho từng trục X và Y thì người điều chỉnh máy lại phải dịch chuyển T theo X và Y một khoảng bằng D/2 ( D là đường

kính của đầu dò ) và sau đó cài 0 lại cho từng trục.

Hình 16 : Cài đặt gốc tọa độ cho chi tiết gia công với đầu dò tiếp xúc