Lập trình gia công các bề mặt phức tạp trên máy phay cnc

- 5 - 1D, 2D, 3D - Điều khiển 1, 2, 3 chiều CAD Computer Aided Design – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính CAM Computer Aided Manufacturing – Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính CC Ci

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

ĐINH TUẤN ANH

LẬP TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP

TRÊN MÁY PHAY CNC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

HÀ NỘI – 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

ĐINH TUẤN ANH

LẬP TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT PHỨC TẠP

TRÊN MÁY PHAY CNC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS ĐINH VĂN CHIẾN

2 GS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH

HÀ NỘI – 2013

- 1 -

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, những kết

quả có trong luận văn là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo

PGS.TS Đinh Văn Chiến – trường Đại học Mỏ Địa Chất, và GS.TS Trần Văn

Địch trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Ngoài tài liệu tham khảo đã được liệt kê,

những số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn

trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm

Học viên

Đinh Tuấn Anh

L ỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Lãnh đạo nhà trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, Xưởng cơ khí – XN Cơ Điện - Liên Doanh Việt Nga Vietsovpetro (nơi mà tôi đang công tác) đã tạo mọi điều kiện trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để cho tôi được nâng cao trình độ và đạt được kết quả như hôm nay, nhằm đáp ứng ngày càng tốt hơn yêu cầu nhiệm vụ

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đinh Văn Chiến - trường Đại học Mỏ Địa

Chất đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài Tôi cũng xin chân thành cảm ơn GS.TS Trần Văn Địch - trường Đại học Bách Khoa Hà

Nội, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, đến quá trình viết

và hoàn chỉnh Luận văn

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, bản thân tôi đã thực sự nỗ lực trong thực nghiệm, tìm hiểu nhiều tài liệu tham khảo, kết hợp với những kiến thức đã được học ứng dụng vào đề tài được giao để hoàn thành nội dung đặt ra Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm Học viên

Đinh Tuấn Anh

- 3 -

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6

PHẦN MỞ ĐẦU 10

1 Lý do chọn đề tài: 10

2 Lịch sử nghiên cứu 10

3 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 11

4 Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả 11

5 Phương pháp nghiên cứu 11

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC 12

1.1 Gia công điều khiển theo chương trình số 12

1.1.1 Khái niệm về Điều khiển số 12

1.1.2 Quá trình hình thành và phát triển 12

1.1.3 Hệ thống Điều khiến số 18

1.1.4 Phân loại máy Phay CNC: 23

1.2 Đặc điểm đặc trưng của máy phay CNC 24

1.2.1.Hệ trục tọa độ: 24

1.2.2 Các điểm chuẩn: 26

1.3 Kết luận 30

Chương 2 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY PHAY CNC-DMU60T VÀ PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CÔNG 31

2.1 Khảo sát các thông số kỹ thuật cơ bản của máy phay CNC-DMU60T 31

2.1.1 Truyền động chính 32

2.1.2 Động cơ chính: 30000 vòng/phút 32

2.1.3 Động cơ bước tiến 33

2.1.4 Hướng chuyển động của các trục 34

2.1.5 Hệ thống đo hành trình: 34

2.2 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của máy phay CNC- DMU60T 35

2.2.1 Các bộ phận chính của máy 35

2.2.2 Các phần tử điều khiển 36

2.2.3 Bảng vận hành máy 36

2.3 Thao tác sử dụng bảng điều khiển và vận hành máy 39

2.3.1 Màn hình và bàn phím 39

2.3.2 Các chế độ vận hành máy 41

2.3.3 Phụ tùng kèm theo 44

2.3.4 Khởi động máy và tắt máy 45

2.4 Phương pháp lập trình trên máy phay CNC DMU60T với hệ điều khiển Heidenhain 46

2.4.1 Giới thiệu chung về hệ điều khiển Heidenhain 46

2.4.2.Tạo và viết một chương trình 48

2.4.3 Lập trình dụng cụ cắt 53

2.4.4 Lập trình CONTOUR 62

2.4.5 Lập trình Contour tự do - Free Contour FK 72

2.4.6 Các chu trình gia công phay trong Heidenhain TNC426 77

Kết luận chương 2 95

Chương 3 LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT TRÊN MÁY PHAY CNC- DMU 60T VỚI HỆ ĐIỀU KHIỂN HEIDENHAIN 96

3.1 Sử dụng phần mềm Solidwork để tạo sản phẩm có bề mặt phức tạp 97

3.1.1 Bản vẽ chi tiết gia công: 97

3.1.2 Thiết kế chi tiết trên phần mềm Solidwork 2010 99

3.2 Trình tự gia công chi tiết bằng phần mềm MasterCam X6 99

3.2.1 Chọn máy và định nghĩa phôi 99

3.2.2 Lập qui trình để gia công chi tiết: 101

3.2.3 Chọn phương pháp cắt: 101

3.2.4 Chọn dao và chế độ cắt 103

3.2.5 Mô phỏng trong môi trường MasterCam 112

3.3 Gia công trên máy phay CNC 117

3.3.1 Chương trình NC của chi tiết 1: 117

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 123

TÀI LIỆU THAM KHẢO 124

- 5 -

1D, 2D, 3D - Điều khiển 1, 2, 3 chiều

CAD (Computer Aided Design) – Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính

CAM (Computer Aided Manufacturing) – Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính

CC (Circle center) - Tâm cung

CHF (Chamfer) - Vát cạnh

CNC (Computer Numerical Control) – Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính

CW (Counter clockwise) - Chiều quay thuận chiều kim đồng hồ

DNC (Direct Numerical Control) - Hệ điều khiển DNC

FK (Free Contour Programing) - Lập trình Contour tự do

FMS (Flexible Manufacturing System ) - Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS

LAN (Local Area Netword) - Mạng cục bộ

NC (Number Control) – Điều khiển số

Q Parameters - Lập trình tham số Q

RND (Rounding) - Bo cung

WAN (Wide Area Netword) - Mạng diện rộng

1 1.1 Bảng khai báo gốc tọa độ của phôi 30

2 2.1 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC DMU-60T 34

3 2.2 Các chức năng đường với tọa độ cực 70

DANH M ỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hệ thống điều khiển DNC……….……… 20

Hình 1.2 Ứng dụng điều khiển thích nghi……… 22

Hình 1.3 Máy phay CNC trục đứng……… 23

Hình 1.4 Máy phay CNC trục ngang ……… 23

Hình 1.5 Hệ trục tọa độ theo qui tắc bàn tay phải……… 24

Hình 1.6 Hệ trục tọa độ của máy gia công trung tâm trục đứng……… 25

Hình 1.7 Hệ trục tọa độ của máy gia công trung tâm trục ngang……….… 26

Hình 1.8 Điểm gốc tọa độ của máy và không gian làm việc của máy………… 27

Hình 1.9 Hệ thống gốc tọa độ của chi tiết từ G54 đến G59……….………… 28

Hình 1.10 Hệ thống gốc tọa độ của chi tiết…… ……… 29

Hình 2.1 Máy phay CNC DMU 60T……… …… 31

Hình 2.2 Đồ thị - tốc độ mô men quay……… 32

Hình 2.3 Đồ thi – mô men quay ở trục chính……… 33

Hình 2.4 Hướng chuyển động các trục của máy phay CNC ……… 34

Hình 2.5 Các bộ phận của máy DMU 60T……… 35

Hình 2.6 Các phần tử điều khiển ……….…… 36

Hình 2.7 Bảng điều khiển TNC 426…… ……… … 36

Hình 2.8 Bảng vận hành máy……….… ……37

Hình 2.9 Bảng vận hành máy bổ xung……… 38

Hình 2.10 Tay quay điện……… …….38

Hình 2.11 Màn hình của TNC 426 ……….………….… 40

Hình 2.12 Bàn phím……… ……….……….….41

Hình 2.13 Màn hình ở chế độ vận hành bằng tay……….42

Hình 2.14 Màn hình ở chế độ lập trình và sửa đổi chương trình……….… 42

Hình 2.15 Màn hình ở chế độ chạy thử chương trình……… 43

Hình 2.16 Màn hình ở chế độ chạy chương trình……… 44

Hình 2.17 Đầu dò 3D……… 44

Hình 2.18 Hệ thống đo dao tự động……… 44

Hình 2.19 Tay quay điện tử……… 45

Hình 2.20 Khai báo phôi……… 49

- 7 -

Hình 2.21 Dữ liệu dụng cụ cắt……….… 53

Hình 2.22 Đo chiều dài dụng cụ cắt……….……….55

Hình 2.23 Giá trị ∆ cho chiều dài và bán kính dao……… 56

Hình 2.24 Bảng thay đổi dữ liệu dụng cụ cắt……… ……… 57

Hình 2.25 Hiệu chỉnh dụng cụ cắt……….……… 58

Hình 2.26 Hiệu chỉnh bán kính dụng cụ cắt……… ….…… 59

Hình 2.27 Không hiệu chỉnh bán kính dụng cụ cắt……….……… 59

Hình 2.28 Dụng cụ cắt chuyển động bên trái contour……….….……….60

Hình 2.29 Dụng cụ cắt chuyển động bên phải contour ……… 60

Hình 2.30 Hiệu chỉnh bán kính góc ngoài……….……… … 61

Hình 2.31 Hiệu chỉnh bán kính góc trong……… 62

Hình 2.32 Chức năng về đường chuyển động……… 62

Hình 2.33 Chuyển động song song với trục máy……… 63

Hình 2.34 Chuyển động trong mặt phẳng chính……… 64

Hình 2.35 Chuyển động theo ba kích thước……… 64

Hình 2.36 Nhập quá ba tọa độ……… 64

Hình 2.37 Chuyển động tròn……… 65

Hình 2.38 Chiều quay cho chuyển động tròn……… 65

Hình 2.39 Chuyển động thẳng……… 66

Hình 2.40 Vát góc giữa hai đoạn thẳng……… 67

Hình 2.41 Tọa độ tâm cung……… 67

Hình 2.42 Đường tròn quay quanh tâm cung tròn ………….……….67

Hình 2.43 Cung tròn CR với bán kính cung……… 69

Hình 2.44 Cung tròn nối tiếp tiếp tuyến……… 69

Hình 2.45 Bo cung RND……… 69

Hình 2.46 Gốc tọa độ cực……… 70

Hình 2.47 Nội suy đường xoắn ốc……… 72

Hình 2.48 Lập trình contour tự do……… 72

Hình 2.49 Chu trình khoan sâu……… 78

Hình 2.50 Chu trình khoan 200……… 79

Hình 2.51 Chu trình doa 201……… 80

Hình 2.52 Chu trình khoét 202……… 81

Hình 2.53 Chu trình Taro ren……… 82

Hình 2.54 Chu trình phay hố vuông 4.0……… 83

Hình 2.55 Chu trình phay hố vuông 212……… 84

Hình 2.56 Chu trình phay ngõng 213……… …… 85

Hình 2.57 Chu trình phay hố tròn 5.0……… 86

Hình 2.58 Chu trình phay rãnh 3.0……… 87

Hình 2.59 Chu trình phay rãnh cong 211……… 88

Hình 2.60 Chu trình khoan kiểu vòng tròn 220……… 90

Hình 2.61 Chu trình khoan kiểu thẳng hàng 221……… 91

Hình 2.62 Chương trình con……… ……… ….… 91

Hình 2.63 Lặp lại chương trình….……… 92

Hình 2.64 Dịch chuyển điểm 0……… 92

Hình 2.65 Đối xứng……….……… 93

Hình 2.66 Chu trình xoay……….……… 93

Hình 2.67 Hệ số tỷ lệ……… 94

Hình 3.1 Bản vẽ chi tiết 1 …….….……… 96

Hình 3.2 Bản vẽ chi tiết 2….….……… 97

Hình 3.3 Thiết kế chi tiết trên phần mềm Solidwork……… 98

Hình 3.4 Đưa chi tiết vào môi trường gia công …… ……… 98

Hình 3.5 Chọn máy gia công………… …….……… 99

Hình 3.6 Định nghĩa phôi……….………… 99

Hình 3.7 Chọn phương pháp gia công……… 101

Hình 3.8 Chọn biên dạng gia công……… 101

Hình 3.9 Chọn dao và chế độ cắt trong Toolpath Type……… 102

Hình 3.10 Chọn chế độ cắt………….…….……… ……… 102

Hình 3.11 Chọn dụng cụ cắt mới……….… 104

Hình 3.12 Điều chỉnh kích thước dao….……… 105

Hình 3.13 Trang Parameter ……… 106

Hình 3.14 Tạo dụng cụ cắt thứ 2, thứ 3.………108

Hình 3.15 Thông số bề mặt gia công……….……… 109

- 9 -

Hình 3.16 Thông số gia công túi hốc ……… …110

Hình 3.17 Mô phỏng cắt biên dạng ngoài chi tiết……….….… 111

Hình 3.18 Mô phỏng khoan 4 lỗ Ф10……….112

Hình 3.19 Mô phỏng phay rãnh R52……… 112

Hình 3.20 Mô phỏng phay rãnh R42……… 113

Hình 3.21 Phay biên dạng ngoài… ……… 113

Hình 3.22 Phay 4 hốc……….……….… ….114

Hình 3.23 Khoan và taro lỗ……… … 114

Hình 3.24 Phay rãnh sâu 20 mm… ……… 115

Hình 3.25 Phay hốc……… ……… 115

Hình 3.26 Chi tiết sau khi gia công ……… 119

PH ẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ trên tất cả các lĩnh vực thì các sản phẩm cơ khí ngày càng phải có yêu cầu cao hơn về chất lượng sản phẩm, mức độ tự động hóa sản xuất và đặc biệt là độ chính xác hình dáng hình học của sản phẩm Vì vậy, các công nghệ gia công truyền thống trên các máy vạn năng khó đáp ứng tốt được các nhu cầu ngày càng cao này và do đó sự cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường bị hạn chế Thực tế đó đòi hỏi phải phát triển và nghiên cứu các công nghệ mới nhằm nâng cao độ chính xác hình dáng hình học nói riêng, nâng cao chất lượng sản phẩm chế tạo nói chung

Với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học – công nghệ, đặt biệt trong lĩnh vực điều khiển số và tin học, đã cho phép các nhà chế tạo máy thiết kế và chế tạo các hệ thống điều khiển ngày càng tin cậy hơn Máy điều khiển số CNC (Computer Numerical Control) đóng vai trò quan trọng trong sản xuất linh hoạt, sử dụng máy điều khiển số CNC cho phép giảm khối lượng, thời gian gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và đạt hiểu quả kinh tế đồng thời rút ngắn chu kỳ sản xuất

Chính vì vậy, ngành cơ khí chế tạo phát triển rất mạnh trên thế giới cũng như trong nước ta hiện nay, đầu tư các dây chuyền, các trung tâm CNC là một vấn đề thiết yếu cho sự phát triển của nước ta Nhưng để sử dụng hiệu quả các máy công cụ CNC

trong gia công một số chi tiết có bề mặt phức tạp là vấn đề cấp thiết mà nhiều doanh

nghiệp mong muốn các nhà khoa học tham gia giải quyết

Từ những vấn đề cấp thiết trên chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu với đề tài “Lập

trình gia công các bề mặt phức tạp trên máy phay CNC” Với mục tiêu đặt ra là

nghiên cứu phương pháp lập trình chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay CNC

2 Lịch sử nghiên cứu

Trước đây đã có nhiều nghiên cứu về lĩnh vực này, nhưng các tác giả đi sâu khai thác một phần mềm CAD/CAM cụ thể

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu cho nhiều loại máy CNC, dần dần thành một

hệ thống Góp phần vào việc đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng kịp sự phát triển khoa

Luận văn giải quyết phần lý thuyết lập trình dựa trên lý thuyết tạo hình bề mặt

và đường chạy dao trên máy phay CNC, lập trình gia công bề mặt phức tạp trên máy phay CNC sử dụng phần mềm Solid Works, Mastercam… Áp dụng trong thực

tế sản xuất

3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là:

- Khả năng công nghệ của máy CNC-DMU 60T

- Cơ sở lập trình phay CNC với hệ điều khiển Heidenhain

- Lập trình và gia công các bề mặt phức tạp trên máy phay CNC-DMU 60T với hệ điều khiển TNC 426PF

4 Tóm tắt nội dung thực hiện và đóng góp mới của tác giả

Nội dung nghiên cứu gồm:

- Nghiên cứu khái quát về công nghệ CNC;

- Nghiên cứu về khả năng công nghệ của máy phay CNC-DMU 60T với hệ điều khiển Heidenhain TNC 426PF

- Lập trình và gia công chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay CNC - DMU 60T với phần mềm Mastercam

Với ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế của luận văn sau khi hoàn thành sẽ

có những đóng góp đáng kể cho việc xây dựng chương trình đào tạo CNC tại các trường Đại học

5 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

- Tiến hành thí nghiệm

- Phân tích và đánh giá kết quả

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CNC 1.1 Gia công điều khiển theo chương trình số

1.1.1 Khái niệm về Điều khiển số

Khi gia công chi tiết trên các máy công cụ thông thường, các bước gia công do người thợ thực hiện bằng tay như: điều chỉnh số vòng quay trục chính và lượng chạy dao, kiểm tra vị trí của dao cắt để đạt được kích thước cần gia công trên bản vẽ v.v…

Ngược lại trên các máy công cụ điều khiển theo chương trình số, quá trình gia công được thực hiện một cách tự động Trước khi gia công, người ta phải đưa vào

hệ thống điều khiển một chương trình gia công dưới dạng một chuỗi các lệnh điều khiển Chương trình này mô tả đầy đủ các bước cần thiết cho quá trình gia công bằng một ngôn ngữ lập trình mà hệ thống điều khiển có thể hiểu được, cũng như có khả năng thực hiện các lệnh đó và kiểm tra chúng bằng các thiết bị đo dịch chuyển trên các bàn trượt của máy

Như vậy điều khiển số (NC = Numerical Control) là một hình thức đặc biệt của

tự động hoá, mà cụ thể là các máy công cụ tự động được lập trình để thực hiện một loạt các thao tác máy ở một chế độ xác định nhằm tạo ra một chi tiết thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật cho trước Các máy công cụ hoạt động theo phương thức điều khiển số gọi là các máy NC hoặc các máy CNC

1.1.2 Quá trình hình thành và phát triển

1.1.2.1 Vài nét về lịch sử Điều khiển số

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 Tuy nhiên phương thức sản xuất thứ hai đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu khá lớn về máy, dao cắt, đồ gá và các thiết bị phụ trợ khác

- 13 -

Nó chỉ phát huy được hiệu quả kinh tế khi số lượng chi tiết sản xuất ra phải đủ lớn

để bù lại chi phí ban đầu này Thêm nữa, vì các máy hoặc hệ thống gia công tự động đã được thiết kế chuyên dụng chỉ cho một chủng loại chi tiết, nên sẽ rất khó khăn hoặc thậm chí là không thể nếu muốn điều chỉnh chúng để sản xuất ra các chủng loại chi tiết khác

Kể từ sau Chiến tranh thế giới thứ II, các yếu tố như sự thay đổi về nhu cầu, sự phát triển về công nghệ và cả sự cạnh tranh trên phạm vi toàn cầu đã dẫn đến sự xuất hiện của các mẫu thiết kế sản phẩm mới với tốc độ nhanh chưa từng thấy 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 mới này, vì hoạt động của chúng đều dựa trên các bộ phận cơ khí, cơ-điện, thuỷ lực và khí nén vốn khó thay đổi để thích ứng được với quy trình chế tạo một chủng loại sản phẩm khác 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 (digital computer) với tốc độ tính

toán nhanh gấp hàng trăm lần so với trước đây đã cho phép phát triển loại hệ thống điều khiển kể trên

Năm 1940, thông qua thực nghiệm John Parsons đã phát hiện ra dữ liệu ba chiều

về vị trí dao cắt được khởi tạo từ các biên dạng chi tiết có thể lại được sử dụng để điều khiển chuyển động máy công cụ Dựa trên ý tưởng này, 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

Tiếp đó, một bản hợp đồng về nghiên cứu kiểm chứng tính khả thi của hệ thống điều khiển máy công cụ dựa trên máy tính số đã được kí kết giữa Parsons Corporation và Phòng thí nghiệm về động cơ sécvô thuộc Viện công nghệ bang Massachussets (MIT-Mỹ) vào tháng 10/1949 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

Máy phay NC đầu tiên này sử dụng đơn vị điều khiển lai tương tự-số, có thể gia công được chi tiết với tốc độ, độ chính xác cũng như tính lặp lại cao gấp từ 3-5 lần

so với các máy công cụ trước đây Hơn nữa, nó không cần bất cứ sự thay đổi nào về

bộ phận máy để tạo ra một chủng loại chi tiết mới; một chương trình NC lưu trên băng đục lỗ là thứ duy nhất cần phải chuẩn bị

Các bộ điều khiển NC đầu tiên sử dụng ống phóng chân không và rơle điện; việc điều khiển của chúng được tiến hành thông qua các cơ cấu sécvô thuỷ lực nên hoạt động kém tin cậy và thiếu chính xác Cùng với sự phát triển của kỹ thuật điện tử, các bộ điều khiển NC thế hệ thứ 2, thứ 3 đã được xây dựng với mạch điện tử số dùng các transistor và các bảng mạch tích hợp IC riêng biệt Các bộ điều khiển này đòi hỏi chương trình NC phải được viết bằng các mã đặc biệt, lưu lại trên băng đục

lỗ (perforated paper tape) và đưa vào bộ điều khiển thông qua bộ đọc băng lỗ (tape

reader)

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) Cũng chính vì vậy mà bộ điều khiển NC có thể có

nhiều chức năng khác mà không cần ghép nối thêm nhiều phần cứng; một chương trình NC lưu trữ là thứ duy nhất cần thiết

- 15 -

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 băng đục lỗ hay băng 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

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 khăn trong lập trình NC còn do nhu cầu dịch dữ liệu vào các mã yêu cầu bởi nhiều bộ điều khiển NC khác nhau

Sử dụng các ngôn ngữ lập trình NC bậc cao đã đơn giản hóa công việc lập trình

và chuẩn bị băng từ Quỹ đạo cắt NC đã có thể được định nghĩa dựa trên cơ sở các

thực thể hình học xác định bởi các câu lệnh đặc tả hình học APT (APT geometric

definition statement) 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 dựng các bản vẽ kỹ thuật trên màn hình CRT và tạo ra các mô hình hình học trên máy tính Khi này, một thực thể hình học định nghĩa bởi hệ CAD trong phạm vi một máy tính được biểu diễn bởi một nhóm dữ liệu, các thông số của các hàm toán học hoặc các phương trình mô tả thực thể hình học đó Nói cách khác, những dữ liệu này chính là phần thể hiện của chi tiết trên máy tính và còn được gọi

là mô hình CAD của chi tiết

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

trường

Xu hướng phát triển chính của kỹ thuật NC hiện nay chính là tạo dựng trực tiếp chương trình dựa trên mô hình CAD, kết hợp với việc sử dụng cơ sở dữ liệu sản

xuất (manufacturing database system)- gồm dữ liệu về dụng cụ cắt, máy, đồ gá, vật

liệu phôi và lập kế hoạch sản xuất

1.1.2.2 Ảnh hưởng của kỹ thuật NC tới quá trình thiết kế và chế tạo sản phẩm

(1)Ảnh hưởng tới quá trình thiết kế sản phẩm

Lịch sử phát triển của kỹ thuật NC cho thấy điều khiển số- như một công cụ tự động hoá- đã phát triển từ phương thức sản xuất thông thường nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng về chủng loại chi tiết và sự thay đổi nhanh chóng về mẫu mã thiết kế sản phẩm Kỹ thuật NC được xem như cầu nối giữa nền tự động hóa cứng sản xuất

loạt lớn truyền thống (conventional high-volume hard automation) với nền tự động hóa linh hoạt điều khiển bởi máy tính (computer-controlled flexible one)

Kỹ thuật NC là cho phép chế tạo một chi tiết cơ khí với hình dạng tùy ý mà không phụ thuộc vào kỹ năng thao tác của người vận hành máy Người thiết kế có thể đưa ra trong bản vẽ của mình chi tiết với hình dáng, bề mặt và biên dạng phức tạp mà trước đây được xem là không thể gia công hoặc có thể gia công nhưng không đạt hiệu quả kinh tế Nhờ có độ chính xác định vị trí cao, khả năng chuyển động đa trục và nhiều chức năng phụ trợ trên máy CNC hiện đại, người ta có thể cắt gọt khá dễ dàng các chi tiết chứa tổ hợp các phần tử hình học với những đòi hỏi nghiêm ngặt về hướng và dịch chuyển tương đối

- 17 -

(2) Ảnh hưởng tới quá trình chế tạo sản phẩm

Tác động của kỹ thuật NC tới quá trình thiết kế sản phẩm tương đối hạn chế, vì mẫu thiết kế sản phẩm khi đưa ra trước tiên phải thoả mãn các đòi hỏi về chức năng chi tiết, sau đó mới là các yêu cầu về mức độ dễ dàng khi gia công Ảnh hưởng của NC tới quá trình sản xuất chế tạo sản phẩm lớn hơn nhiều

Thay đổi cách thức thiết kế hay lập kế hoạch gia công:

Lấy ví dụ, trong gia công truyền thống, tuy quy trình công nghệ (process plan) đã

cung cấp các thông tin cần thiết liên quan tới máy, dao, đồ gá, thời gian gia công

(time rate), trình tự các bước công nghệ, và cả các thông số gia công như tốc độ cắt

và tốc độ tiến dao, song các thao tác tại mỗi quá trình riêng biệt (như tiện, phay) đều

do người thợ máy chỉ định, và thường là theo cách cắt thử và sửa lỗi

(trial-and-error basis ) Với các hệ thống NC hoặc CIM (Computer-Integrated

Manufacturing), một quy trình công nghệ và các bước gia công trong đó đều được lập và xác định rất cụ thể, do đó nó có thể được thiết kế như một thủ tục hay chương trình chạy bởi máy tính và tiếp đó là gia công chính xác trên máy CNC Người lập quy trình công nghệ cần phải có kiến thức sâu về các quá trình gia công, còn người lập trình NC thì lại phải hiểu biết tường tận về các thao tác vận hành máy

Thay đổi cách thức mà các bước gia công được thực hiện:

Các thao tác gia công không còn được điều khiển bởi người thợ máy, mà thay vào

đó là chính chương trình NC Kỹ năng của người vận hành được thay thế bởi quá trình xử lý thông tin (ví dụ: xác định các bước gia công trong chương trình NC) Tất

cả các công việc chuẩn bị đều được tách rời khỏi máy và được tiến hành bởi người lập trình, vì thế thời gian điều chỉnh máy trong mỗi bước gia công được giảm đáng

kể

Thay đổi cách thức điều khiển một quá trình hay thao tác:

Điều khiển bằng tay với các thao tác hoặc quá trình gia công được thay thế bằng bộ điều khiển NC hay máy tính

Như vậy, kỹ thuật NC có ảnh hưởng sâu sắc tới nền sản xuất hiện đại: nó thay đổi những nguyên lý của tự động hoá, phương thức một quá trình được thiết kế,

thực hiện và điều khiển, đồng thời cũng góp phần làm biến đổi cấu trúc của lực

lượng lao động Nền tự động hóa linh hoạt (flexible automation), vốn là loại hình tự

động hóa có thể thích nghi nhanh chóng và dễ dàng với các thay đổi trong thiết kế

và chế tạo thông qua quá trình xử lý thông tin nhanh bởi máy tính, hoàn toàn có thể đạt được trong tương lai

Hiện nay các máy CNC 5 trục đã được sản xuất và sử dụng rộng rãi ở các nước phát triển

- 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

- 19 -

Nguyên tắc làm việc của hệ thống điều khiển NC như sau: sau khi mở máy, các lệnh thứ nhất, thứ hai được đọc Chỉ sau khi kết thúc quá trình đọc máy mới thực hiện lệnh thứ nhất, trong khi đó thông tin của lệnh thứ hai vẫn nằm trong bộ nhớ của hệ điều khiển Sau khi hoàn thành xong lệnh thứ nhất, máy bắt đầu thực hiện lệnh thứ hai (lấy ra từ bộ nhớ) Trong khi thực hiện lệnh thứ hai thì hệ điều khiển sẽ đọc lệnh thứ ba (đưa vào chỗ của bộ nhớ mà lệnh thứ hai vừa giải phóng ra)

Nhược điểm chính của hệ thống điều khiển NC:

- Khi gia công chi tiết tiếp theo trong loạt, hệ điều khiển phải đọc lại tất cả các lệnh từ đầu, do vậy có thể gặp phải sai số của bộ tính toán dẫn đến chất lượng gia công không đạt yêu cầu

- Do có nhiều câu lệnh được chứa trong băng đục lỗ hay băng từ mà khả năng chương trình bị dừng lại (không chạy) có thể xảy ra thường xuyên

- Do làm việc trong chế độ như vây mà băng đục lỗ hay băng từ sẽ nhanh chóng

bị bẩn và mòn, gây lỗi chương trình

1.1.3.2 Hệ thống điều khiển CNC

Các hệ thống điều khiển NC có nhược điểm là kém linh hoạt Những thay đổi

về chương trình chỉ có thể tiến hành thông qua việc sửa lại các băng đục lỗ tại phòng lập trình vốn tốn nhiều thời gian và công sức Điều này tất yếu dẫn đến làm tăng thời gian dừng máy NC và giảm năng suất gia công

Ngày nay các hệ thống điều khiển NC đã được thay thế ngày càng rộng rãi bằng các hệ thống điều khiển CNC, mà đặc điểm chính của chúng là có sự can thiệp của máy vi tính Trong các hệ thống điều khiển này có 1 chương trình hệ thống CNC do chính nhà sản xuất máy CNC cài đặt vào máy tính Thông qua các phần mềm riêng

lẻ, ví dụ chương trình giải mã và hệ điều hành mà các chức năng CNC riêng lẻ được thực hiện

Chương trình gia công có thể được nạp tất cả vào bộ nhớ một lúc hoặc từng lệnh bằng tay từ bàn điều khiển Các lệnh điều khiển không chỉ viết cho từng chuyển

động riêng biệt mà còn cho nhiều chuyển động cùng lúc Điều này cho phép làm giảm số câu lệnh của chương trình, nâng cao độ tin cậy làm việc của máy

Sau khi đã được đưa vào hệ thống điều khiển, chương trình gia công có thể được gọi ra bất cứ lúc nào từ bộ phận lưu giữ chương trình mà không cần phải đọc lại băng đục lỗ Việc sửa chữa, thay đổi hay làm tối ưu chương trình có thể tiến hành ngay tại máy bất cứ lúc nào Các câu lệnh có thể được bổ sung, thay thế hoặc chỉnh sửa lại

Hệ thống điều khiển CNC có kích thước nhỏ gọn hơn, giá thành thấp hơn, đồng thời lại có những đặc tính mới mà hệ thống điều khiển NC trước đó chưa có, chẳng hạn cho phép hiệu chỉnh sai số cố định của máy (là nguyên nhân gây ra sai số gia công) Ngoài ra trên các hệ thống điều khiển CNC hiện đại còn trang bị màn hình

đồ họa giúp mô phỏng động học quá trình cắt gọt trên máy công cụ CNC

1.1.3.3 Hệ thống điều khiển DNC

DNC (Direct Numerical Control) biểu thị một hệ thống trong đó nhiều máy NC

được nối với 1 máy vi tính gia công thông qua đường dẫn dữ liệu

Đặc điểm cơ bản của các hệ thống DNC hiện nay là cung cấp cho các máy NC riêng biệt các thông tin điều khiển (hay các chương trình) Tất cả các chương trình

NC sẽ được sử dụng được lưu giữ trên các đĩa cứng của máy vi tính gia công (bố trí trên hệ thống DNC) và có thể được gọi ra trực tiếp tùy theo nhu cầu của từng máy

Hình 1.1: Hệ thống điều khiển DNC

- 21 -

Trong sơ đồ trên, mỗi máy công cụ có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của

nó có nhiệm vụ chọn lọc, phân phối các thông tin (chiều mũi tên 1)- nghĩa là bộ tính toán đóng vai trò là cầu nối giữa các máy công cụ và máy tính trung tâm Đồng thời máy tính trung tâm có thể nhận được những thông tin từ các bộ điều khiển CNC (chiều mũi tên 2) để hiệu chỉnh chương trình hoặc để đọc dữ liệu từ máy công cụ Trong các phân xưởng có hệ thống DNC, các chương trình NC do phòng lập trình làm và đưa thẳng vào trong máy tính Phần lớn các hệ điều khiển NC có các ngôn ngữ lập trình khác nhau, do vậy khi lập trình bằng tay cần phải có phần mềm tương ứng cho việc biên dịch NC Ngược lại, đối với lập trình bằng máy thì ứng với

từng kiểu điều khiển đòi hỏi phải có chương trình dịch riêng (bộ hậu xử lý-

postprocessor)

Ngoài ra, nếu phân xưởng có nhiều máy NC thì việc chuẩn bị tốt đồ gá và các dụng cụ phụ chiếm vai trò hết sức quan trọng Thông tin về các trang bị công nghệ này được lưu giữ và điều hành trong một ngân hàng dữ liệu trung tâm của máy tính, nên khi cần chúng có thể được gọi ra trên màn hình và được sử dụng để hiệu chỉnh kích thước dụng cụ cắt khi chạy chương trình

Các ưu điểm chính của hệ thống DNC:

- Có 1 ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin về chương trình chi tiết gia công và dụng cụ

- Truyền dữ liệu nhanh, tin cậy và phát huy tốt hiệu quả của các máy NC

- Điều khiển và lập kế hoạch gia công

- Có khả năng ghép nối vào các hệ thống gia công linh hoạt FMS

1.1.3.4 Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control)

Điều khiển thích nghi là điều khiển tự động quá trình gia công không có sự tác động của người vận hành máy Mục đích chính của nó là nhằm tự động thay đổi các thông số gia công theo ảnh hưởng không thể dự kiến trước trong quá trình gia công

Ví dụ khi kích thước các phôi đúc, rèn thay đổi hoặc lượng dư gia công cơ không đều thì có thể gây biến dạng đàn hồi cho hệ thống công nghệ, sinh ra sai số gia

công Muốn khắc phục điều này thì thiết bị điều khiển thích nghi phải thay đổi tốc

độ chạy dao cho phù hợp

Tuỳ theo mục đích sử dụng, người ta phân chia các hệ thống điều khiển thích

nghi thành 2 loại:

- Điều khiển thích nghi cưỡng bức ACC (Adaptive Control Constrain): dùng để điều khiển giới hạn của các thông số cắt gọt Ví dụ, khi tiện côn hay phay bề mặt hình chêm thì chiều sâu cắt thay đổi, do vậy lượng chạy dao và số vòng quay của dao phải được điều khiển sao cho đảm bảo công suất cắt tối đa cho phép

- Điều khiển thích nghi tối ưu ACO (Adaptive Control Optimation): dùng cho

việc tối ưu hóa các quá trình gia công nhằm giảm thời gian gia công và giảm chi phí gia công nhưng có chú ý đến nhiều yếu tố ảnh hưởng ngược nhau (như công suất cắt cao sẽ làm giảm tuổi bền của dụng cụ cắt)

Hệ thống điều khiển thích nghi được ứng dụng rộng rãi cho các chức năng bổ

sung thêm của hệ điều khiển CNC như tự động theo dõi dụng cụ cắt và đo chi

tiết trong quá trình gia công

Hình 1.2: Ứng dụng điều khiển thích nghi

- 23 -

1.1.4 Phân loại máy Phay CNC:

Máy gia công trung tâm là máy phay CNC có hệ thống thay dao tự động Máy phay CNC có 2 loại trục đứng và trục ngang

1.2 Đặc điểm đặc trưng của máy phay CNC

1.2.1.Hệ trục tọa độ:

Để xác định các vị trí của các bộ phận máy trong quá trình chuyển động, về nguyên tắc, ta cần phải gắn chúng vào những hệ trục toạ độ Để thống nhất việc lập trình, người ta quy ước như sau:

+ Dụng cụ cắt quay tròn và thực hiện chuyển động tiến, chi tiết đứng yên + Các chuyển động tịnh tiến được biểu diễn theo hệ trục toạ độ vuông góc X,Y,Z Chiều của chúng được xác định theo quy tắc bàn tay phải, (theo quy tắc bàn tay phải: ngón tay cái là trục X, ngón tay chỏ là trục Y ngón tay giữa là trục Z) (Hình 1.10)

+X

+Y +Z

Hình 1.5: Hệ trục tọa độ theo qui tắc bàn tay phải

 Quy tắc bàn tay phải:

+ Trục Z trùng với trục chính của máy Chiều dương của trục Z (+Z) là dao chạy ra xa bề mặt gia công, chiều âm (- Z ) là chiều dao ăn sâu vào vật liệu

+X -X

- 25 -

+ Trục X là trục vuông góc với trục Z Chiều dương của của trục (+X) là chiều dao dịch chuyển hướng từ tay trái sang tay phải, chiều âm (- X) là chiều ngược lại

+ Trục Y là trục vuông góc với trục X và trục Z Chiều dương của trục Y là chiều hướng từ cổ tay đến đầu ngón chỏ, chiều âm là chiều ngược lại

Ngoài ra ở những máy hiện đại có thể có thêm những trục sau:

+ Trục A là trục quay quanh trục X

+ Trục B là trục quay quanh trục Y

+ Trục C là trục quay quanh trục Z

Chú ý: Xác định chiều âm dương của dụng cụ cắt với quy ước là: Dụng cụ cắt

quay tròn và thực hiện chuyển động tiến, chi tiết đứng yên

Hình 1.6: Hệ trục toạ độ của Máy gia công trung tâm trục đứng

Bàn máy

Ụ trục chính

+Z

Hình 1.7: Hệ trục toạ độ của Máy gia công trung tâm trục ngang

1.2.2 Các điểm chuẩn:

Để điều khiển dao chuyển động tịnh tiến tạo ra biên dạng của chi tiết gia công,

cần phải xác định chính xác toạ độ của từng điểm trên biên dạng của chi tiết gia

công Như vậy, sau khi đã xác lập các hệ trục tọa độ Vấn đề tiếp theo là phải gắn hệ

trục tọa độ đó vào điểm gốc “không” của phôi để so sánh với điểm gốc toạ độ của

máy

- Điểm 0 của máy M

Điểm 0 của máy M là điểm gốc của hệ thống tọa độ máy, do nhà chế tạo ra máy

đú xỏc định theo kết cấu động học của máy

Trờn cỏc máy phay, điểm 0 của máy thường nằm tại điểm giới hạn dịch

chuyển của bàn máy

Bàn máy

+Z

- 27 -

- Điểm gốc tọa độ của máy (điểm R):

Điểm gốc tọa độ của máy là điểm chuẩn cố định do nhà chế tạo đã xác lập ngay từ khi thiết kế máy Là điểm chuẩn để xác định vị trí các điểm gốc khác như gốc toạ độ của chi tiết W…

Đối với máy gia công trung tâm điểm gốc R được chọn là vị trí cuối hành trình của trục X, trục Y, trục Z

- Điểm gốc toạ độ của chi tiết (điểm W):

Hình 1.9: Hệ thống gốc toạ độ của chi tiết từ G54 đến G59

Trước khi lập trình, người lập trình phải chọn điểm gốc toạ độ “điểm 0” của

chi tiết, để xuất phát từ điểm gốc này mà xác định toạ độ của các điểm trên biên dạng của chi tiết gia công Tuỳ theo hình dáng cụ thể của chi tiết mà lựa chọn điểm gốc không của chi tiết cho phù hợp, tính toán dễ dàng Trên bàn máy của máy gia công trung tâm có thể gá nhiều phôi tối đa là 6 phôi Điểm gốc toạ độ của phôi thứ nhất được xác định bằng G54, Điểm gốc toạ độ của phôi thứ hai được xác định bằng G55 và đến phôi thứ 6 là G59 Giá trị toạ độ theo phương X,Y và Z của các phôi được khai báo trong bảng: WORK OFFSET MEMORY

X

Y

Y1;Y2: Khoảng cách

từ gốc máy đến gốc không của phôi thứ nhất và phôi thứ 2 theo trục Y

X1;X2: Khoảng cách từ gốc máy đến gốc không của phôi thứ nhất và phôi thứ 2 theo trục X

Điểm gốc toạ độ

Gốc “0” của phôi 1 (G54)

của phôi 6

- 29 -

Hình 1.10: Hệ thống gốc toạ độ của chi tiết

 Bảng khai báo gốc toạ độ của phôi:

của phôi 2 (G55)

của phôi 3 (G56)

M Đ iểm 0 của má y

W Đ iểm 0 của chi tiết

PO Đ iểm 0 của chuơng trình

R Đ iểm chuẩn của má y

A Đ iểm tỳ

Ww Đ iểm thay đổi dụng cụ

E Đ iểm điều chỉ nh dụng cụ

N Đ iểm đón dụng cụ

P Đ iểm cắt của dụng cụ

F Đ iểm chuẩn của bàn truợ t

T Đ iểm chuẩn của giá dao

Bảng 1.1

1.3 Kết luận

Đối với người làm cụng tỏc thiết kế, chế tạo đặc biệt là trong lĩnh vực Cơ khớ chế tạo mỏy, ngoài việc phải nắm thật chắc cỏc Cụng nghệ Chế tạo mỏy cổ điển thỡ việc cập nhật, tiếp thu cỏc phần mềm ứng dụng, cỏc mỏy múc thiết bị hiện đại trờn thế giới trong lĩnh vực chuyờn nghành là hết sức cần thiết Khụng ngừng học tập, nghiờn cứu và ứng dụng chỳng một cỏch linh hoạt giỳp ta cú cỏc giải phỏp tối ưu nhất, tiết kiệm chi phớ cũng như thời gian rất nhiều với từng loại sản phẩm cụ thể

Nghiờn cứu, ỏp dụng Cụng nghệ CNC mà chủ đạo là cỏc mỏy cụng cụ CNC

và cỏc phần mềm thiết kế cơ khớ vào cỏc sản phẩm cụ thể giỳp cho chỳng ta nõng một bước trờn con đường thiết kế và chế tạo cỏc sản phẩm một cỏch chớnh xỏc, tin cậy, tiết kiệm chi phớ cũng như nõng cao khă năng cạnh tranh với cỏc đối tỏc cựng chuyờn nghành

- 31 -

Chương 2 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY PHAY CNC-DMU60T

VÀ PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH GIA CÔNG 2.1 Khảo sát các thông số kỹ thuật cơ bản của máy phay CNC-DMU60T

Hình 2.1 Máy phay CNC DMU 60T

2.1.1 Truyền động chính

Động cơ AC vô cấp điều khiển bằng kỹ thuật số hai vùng tốc độ, tự động sang số

Đồ thị- tốc độ mô men quay:

Động cơ AC vô cấp / mô tơ trục chính

Mô men quay ở trục chính: (xem hình 2.3)

Công suất: ở 100% ED (Xem hình 2.3)

ở 40% ED (Xem hình 2.3)

Hình 2.2 Đồ thị - tốc độ mô men quay

- 33 -

Tốc độ: Thay đổi giá trị nhập: 20 – 30000 vòng/phút Chế độ cìa đặt: 20 – 8000 vòng/phút

2.1.3 Động cơ bước tiến

Động cơ AC vô cấp điều khiển số cho các trục X, Y, Z Tốc độ: Trục X, Y, Z

Có thể nhập: 20 – 10000 mm/phút

Chạy dao nhanh: Cho trục X và Y: 18m/phút

Cho trục Z: 17m/phút Chế độ cài đặt: 20 – 20000mm/phút

Hình 2.3 Đồ thị - Mô men quay ở trục chính

2.1.4 Hướng chuyển động của các trục

Hình 2.4 Hướng chuyển động các trục của máy phay CNC

2.1 5 Hệ thống đo hành trình:

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC DMU-60T

1 Độ phân giải các trục X, Y, Z mm 0,001

2 Số gia nhập nhỏ nhất: cho các trục X, Y, Z mm 0,001

3 Dung sai định vị trí: các trục X, Y, Z mm 0,01

4 Kích thước bàn máy(Size of Worktable Surface) mm 800 x 650

5 Hệ điều khiển Haidenhain

6 Khoảng cách dịch chuyển cho trục X mm 600

7 Khoảng cách dịch chuyển cho trục Y mm 525

8 Khoảng cách dịch chuyển cho trục Z mm 500

2.2.2 Các phần tử điều khiển

1- Công tắc chính

2- Đồng hồ công tơ đo thời gian mở máy

3- Đồng hồ công tơ đo thời

gian máy chạy gia công

Hình 2.6 Các phần tử điều khiển

- 37 -

1- Các phần tử vận hành của bộ điều khiển TNC 426

Xem sách hướng dẫn HEIDENHAIN TNC 426

(đèn trạng thái sáng khi mở máy)

3- Các nút nhấn di chuyển trục chuyển động (theo các trục X,Y,Z , trục thứ tư và trục thứ 5)

- Chạy dao nhanh

4 Các phím nhấn điều khiển trục dao phay

- Bật mở trục - quay thuận chiều kim đồng hồ

- Bật mở trục - quay ngược chiều kim đồng hồ

- Quay ổ tích dao, thuận/ngược chiều kim đồng hồ

- Chế độ vận hành 3 (tuỳ chọn ), có sự can thiệp

của con người

- Công tắc vận hành cho chế độ vận hành 4 (tuỳ

chọn)

Mở rộng sự can thiệp của con người )

2.2.4 Tay quay điện tử HR 410

Tay quay điện tử được trang bị một số nam

châm vĩnh cửu, không được phép gắn tay quay điện tử

này lên đỉnh màn hình của hệ thống điều khiển Sự

Hình 2.9 Bảng vận hành máy bổ xung