CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1. Khái quát về điều khiển số và lịch sử phát triển của máy CNC - Điều khiển số ( numerical control ) ra đời với mục đích điều khiển các quá trình công nghệ gia cắt gọt trên các máy công cụ. Về thực chất, đây là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động của máy như ( các máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc các chi tiết gia công , các kho quản lí phôi và sản phẩm.) trên cơ sở các dữ liệu được cung cấp dưới dạng ở dạng mã số nhị nguyên bao gồm các chữ số, số thập phân,số chữ cái và một số kí tự đặc biệt tạo nên một chươngtrình làm việc của thiết bị hay hệ thống.
- Trước đây, cũng có các quá trình gia công cắt gọt được điều khiển theo chương trình bằng kĩ thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống thủy lực, cam hoặc điều khiển bằng mạch logic. Ngày nay với việc ứng dụng thành công các thành quả 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 và đưa vào máy công cụ các hệ thống điều khiển cho phép thực hiện quá trình gia công một cách linh hoạt hơn, thích ứng với nền sản xuất hiện đại và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn. - Về mặt khoa học : Trong điều kiện hiện nay, nhờ các tiến bộ khoa học kĩ thuật đã cho phép chúng ta giải quyết các bài toán phức tạp hơn với độ chính xác cao hơn mà trước đây chưa đủ điều kiện hoặc quá phức tạp khiến ta phải bỏ qua một số yếu tố dẫn đến kết quả gần đúng. Chính vì vậy đã cho phép các nhà chế tạo máy thiết kế và chế tạo các máy cơ cấu có hiệu suất cao, độ chính xác truyền động cao cũng như những khả năng chuyển động tạo hình phức tạp và chính xác hơn.
- Lịch sử phát triển của NC bắt nguồn từ các mục đích về quân sự và hàng không vũ trụ khi mà yêu cầu các chỉ tiêu về chất lượng của máy bay tên lửa xe tăng. là cao nhất ( có độ chính xác và độ tin cậy cao nhất, có độ bền và tính hiệu quả cao khi sử dụng.) Ngày nay, lịch sử phát triển NC đã trải qua các quá trình phát triển không ngừng cùng với sự phát triển trong lĩnh vực vi xử lí 4bit, 8bit, 32bit. và đến nay đã đạt đến 32bit và cho phép thế hệ sau cao hơn thế hệ trước và mạnh hơn về khả năng lưu trữ và xử lý. - Từ các máy CNC riêng lẻ (CNC Machines - Tools) cho đến sự phát triển cao hơn là các trung tâm gia công CNC (CNC Engineering-center) có các ổ chứa dao lên tới hàng trăm và có thể thực hiện nhiều nguyên công đồng thời hoặc tuần tự trên cùng một vị trí gá đặt.
Cùng với sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các mạng cục bộ và liên thông phát triển rất nhanh đã tạo điều kiện cho các nhà công nghiệp ứng dụng để kết nối sự hoạt động của nhiều máy CNC dưới sự quản lí của một máy trung tâm DNC ( Directe 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC 4 trục Numerical Control) với mục đích khai thác một cách có hiệu quả nhất như bố trí và sắp xếp các công việc trên từng máy, tổ chức sản xuất và quản lí chất lượng sản phẩm. Cấu trúc hệ CNC Hiện nay, lĩnh vực sản xuất tự động trong chế tạo cơ khí đã phát triển và đạt đến trình độ rất cao như các phân xưởng tự động sản xuất linh hoạt và tổ hợp CIM ( Computer Intergrated Manufacturing) với việc trang bị thêm các robot cấp phôi liệu và vận chuyển, các hệ thống đo lường và quản lí chất lượng tiên tiến, các kiểu nhà kho hiện đại được đưa vào áp dụng mang lại hiệu quả kinh tế rất đáng kể.2 Khái niệm, cấu tạo, phân loại, đặc điểm máy CNC 1. Khái niệm máy CNC CNC là viết tắt của cụm từ tiếng anh Computer Numerical Control nghĩa là máy tiện kim loại được điều khiển bằng máy tính. Vì thế bộ não của máy CNC là máy tính.
11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC 4 trục Đây không phải là máy tính bình thường mà là máy tính với công suất tính toán cực nhanh. Hệ điều hành mà nó sử dụng là Fanuc, Fargor hoặc mazak chứ không phải là Windows hay Mac như các máy tính thông thường. Máy CNC Máy tính này sẽ điều khiển các bộ phận cơ khí để cắt gọt kim loại. Chương trình được viết sẵn và được tự động thi hành khi bạn bấm nút star.
Chương trình này được dịch ra một thứ ngôn ngữ để máy tính có thể hiểu được. Sau đó, máy tính chuyển lệnh từ các chương trình qua các mạch điện tử đến điều khiển các bộ phận cơ khí. Ưu điểm cơ bản của máy CNC - So với các máy điều khiển công cụ bằng tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển mà phụ thuộc vào nội dung, chương trình được đưa vào máy. Người điều khiển chỉ chú yếu theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy.
- Độ chính xác lằm việc cao. Thông thường các máy CNC có độ chính xác máy là 0.001mm do đó có thể đạt được độ chính xác cao hơn Tốc độ cắt cao. Nhờ cấu trúc cơ khí bền chắc của máy, Những vật liệu cắt hiện đại như kim loại cứng hay gốm oxit có thể sử dụng tốt hơn. - Thời quan gia công ngắn hơn.
Các ưu điểm khác: - Máy CNC có tính linh hoạt cao trong việc lập trình, tiết kiệm thời quan chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao trong việc gia công hang loại các sản phẩm nhỏ. - Ít phải dừng máy vì kỹ thuật, do đó chi phí dừng máy nhỏ. - Tiêu hao do kiểm tra ít, giá thành đo kiểm tra giảm. - Thời gian hiệu chỉnh máy nhỏ.
- Có thể gia công hàng loạt. 12 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC 4 trục c. Nhược điểm: - Giá thành chế tạo máy cao hơn. - Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn.
- Vận hành và thay đổi người đứng máy khó khăn hơn. • Trình độ hiện tại của máy CNC: Các chức năng tính toán trong hệ thống CNC ngày càng hoàn thiện và đạt tốc độ xử lý cao do tiếp tục ứng dụng nhừng thành tựu phát triển của các bộ vi xử lý up. Các hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức năng , dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau. Vật mang tin từ bang đục lỗ, bang từ, đĩa từ và tiến tới sử dụng đĩa CD có dung lượng ngày càng lớn, độ tin cậy và tuổi thọ cao.
Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vài hệ NC để trờ thành hệ thống CNC đã tạo điều kiện ứng dụng máy công cụ CNC ngay cả trong xí nghiệp nhỏ, không có phòng lập trình riêng, nghĩa là người điều khiển máy có thể lập trình trực tiếp ngay trên máy. Dữ liệu nhập và, nội dung lưu trữ, thông báo về tình trạng hoạt động của máy cùng các chỉ dẫn cần thiết khác cho người điều khiển đều được hiển thị trên màn hình. Màn hình ban đầu chỉ là đen trắng với các ký tự chữ cái và các con số nay đã dung màn hình màu đồ họa, độ phân giải cao (có thứ chúng em toán đồ và hình vẽ mô phỏng tĩnh hay động), biên dạng của chi tiết gia công, chuyển động của dao cụ đều được hiển thị trên màng hình. Các hệ CNC riêng lẻ có thể ghép mạng cục bộ hay mạng mở rộng để quản lý điều hành một cách tổng thể hệ thống sản xuất của một xí nghiệp hay một tập đoàn công nghiệp.
Cấu tạo máy CNC Hình 1. Máy CNC trong công nghiệp 13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy phay CNC 4 trục Gồm hai phần: Phần thân và Auto Bar - Phần Auto Bar dùng để chứa phôi và đấy phôi lên bằng hệ thống khí. Phôi có thể được cấp tự động hoặc do người công nhân gá vào bàn máy. - Phần thân: Có công dụng để đỡ các bộ phận của máy CNC.
+ Nắp đậy: Khi làm việc, dầu cắt phun vào nơi tiếp xúc giữa phôi và công cụ và bay tung tóe khắp buồn làm việc. Nếu bạn không đậy nắp này lại, dầu có thể dính vào người bạn. Vì lí do an toàn, phải đảm bảo nắp đậy trước khi xả dầu cắt. + Bảng cảnh báo: Hình ảnh trên bảng cảnh báo trong trường hợp này nhắc bạn rằng nếu bạn không đóng nắp đậy, có thể có những vật bay từ buồn làm việc ra và trúng vào người bạn.
+ Ống phun dầu: phun dầu cắt giữa nơi tiếp xúc giữa phôi và lưỡi dao để quá trình gia công có thể diễn ra. Dầu cắt có 2 tác dụng: Giảm độ mài mòn của lưỡi dao và làm mát. + Các ụ dao: chứa các Holder. + Ống đỡ phôi: ngậm phôi thông qua bush.
+ Bàn phím nhập dữ liệu: Nơi nhập các câu lệnh dưới dạng mã G và mã M. + Bảng điều khiển: Gồm các nút bấm để điều khiển máy. + Băng truyền: Khi băng truyền chạy, nó nhặt chip dụng rơi xuống và vận chuyển ra ngoài. Chip là những mảnh dụng rơi ra khi dao gia công trên thanh phôi.
+ Nơi châm dầu làm mát: Dầu này để làm mát các chi tiết cơ khí trong máy. Dầu này khác với dầu cắt. Dầu cắt được đưa vào máy trực tiếp qua buồng làm việc. + Chức năng của máy CNC là cắt gọt kim loại, nghĩa là bạn đưa thanh thép hình trụ (phôi) vào máy CNC, máy sẽ gia công để tạo hình sản phẩm.
+ Chức năng của máy CNC là cắt gọt kim loại, nghĩa là bạn đưa thanh thép hình trụ (phôi) vào máy CNC, máy sẽ gia công để tạo hình sản phẩm.
