CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN 1. Quá trình gia công trên may công cụ 1. Quá trình gia công cắt gọt Gia công cat gọt là phương pháp cat bỏ một phan vật liệu từ phôi ban dau đến khi sản phẩm đạt được hình dạng theo mong muốn. Về cơ bản, nguyên lý của quá trình cắt gọt là sử dụng dụng cụ cắt băng vật liệu cứng hơn vật liệu của chi tiết gia công tác dụng vào chỉ tiết gia công dé tách rời vật liệu trên chi tiết này.
Phương pháp gia công cắt gọt rat đa dạng, pho biến nhất là: khoan, khoét, doa, tiện, phay, bào, mài, cưa, tarô. Các phương pháp gia công cắt gọt khác nhau sử dụng máy và dụng cụ cắt khác nhau để tạo hình theo nhiều dạng phong phú. Tuy nhiên bản chat của mọi phương pháp gia công cắt gọt đều là bóc tách phoi ra khỏi chi tiết gia Hình 1.1: Các phương pháp gia công cắt gọt pho bién (a) Tiện ; (b) Phay ; (c) Khoan Gia công cắt gọt là phương pháp cô điển nhất trong các phương pháp tạo hình được ứng dụng trong sản xuất. Có đến 15% tổng số lượng chi tiết cơ khí trên toàn thế giới được gia công băng phương pháp cắt gọt.
Tuy nhiên, cắt gọt lại là một trong những phương pháp gia công mà con người còn chưa hoan toàn hiểu biết tường tận bởi vì khả năng dự đoán chất lượng sản phẩm còn kém chính xác. Các chuyển động của máy công cụ trong gia công cắt gọt Đề có thé hình thành bê mặt can thiết trên sản phâm thì máy và dao trong quá trình cat gọt phải có những chuyển động nhất định. Chuyên động của các cơ cau máy dé tạo ra các dạng bề mặt đặc trưng trên chi tiết gia công được gọi là các chuyên động tạo hình của máy công cụ. Chuyển động tạo hình trên máy công cụ được định nghĩa gồm mọi chuyển động tương đối giữa dao và phôi để trực tiếp tạo ra bề mặt gia công.
Chuyển động tạo hình bao gồm: a. Chuyển động cat chính: Là chuyển động cơ bản dé tao ra phoi Xác định tốc độ bóc tách phoi và tiêu thụ chủ yếu công suất cắt Có thé là chuyển động tịnh tiễn hoặc quay tròn, do dao hoặc phôi thực hiện Chuyến động chạy/ăn dao: Là chuyền động can thiết để duy tri quá trình cat Có thể gián đoạn hoặc liên tục Chuyển động chạy dao cần phải đủ lớn dé cắt hết chiều dài yêu cau trên chỉ tiết Chuyển động ăn dao góp phan tạo nên độ chính xác về đường kính trong quá trình gia công tiện Chuyến động phụ: Là các chuyên động đề chuẩn bị và kết thúc quá trình cắt Chuyển động cắt chính Chuyển động — chạy dao Hình 1.2: Chuyển động tạo hình trên máy tiện Trong các chuyển động tạo hình của máy công cu, có thé dé dàng nhận thay chuyền động ảnh hưởng lớn nhất đến độ chính xác của sản phẩm chính là chuyển động chạy và ăn dao. Do đó có thê nhận ra vai trò quan trọng của cơ câu ăn dao — là bộ phận cung cấp chuyển động chạy dao cho máy công cụ. Cơ cầu chạy dao trong máy công cụ truyền thong Banh răng đảo chiều S Bộ truyền ; —, Wit me - dai Gc LG 4IS etc — —— Banh rang a a — ¬ thaythe | Í 1 | Hộp chạy dao Hình 1.4: Cơ cấu chạy dao trong máy tiện vạn năng Trong máy công cụ truyền thống, chuyển động chạy dao được cung cấp từ nguôn dẫn động là động cơ điện.
Chuyển động quay được truyén tới bàn máy hoặc bàn xa dao thông qua các bộ truyền bánh răng rồi cuối cùng biến chuyển động quay thông qua chuyển động tịnh tiễn thông qua cơ cấu vít me — dai 6c thông thường.4 Cơ cấu chạy dao trong máy công cụ CNC Phôi | | Hệ thông do vi trí trực tiếp [ Bàn máy Bộ điêu khiển Bộ điều khiển _ (Bàn xa đao) vu lô độ P@ger [ƑZ777777 T777 ————. Ấ,+ Ax v, + some HTDK | ——©}—> > —>O—> > Herr vin gián tiếp | 4 7 - Cơ câu vít me - dai 6c bi | : | Bộ phận do tốc độ | X; in | Bộ phận do 4 và phan hôi Xow | tin hiéu Hình 1.6: Sơ đồ cơ cấu chạy dao của máy công cu CNC Trong máy công cụ CNC, chuyên động tịnh tiến của ban máy hoặc ban xa dao được nhập trước trong chương trình điều khiển, từ đó tín hiệu được truyền tới động cơ servo dé cung cấp chuyên động quay. Thông qua cơ cau vit me — dai 6c bi, chuyển động quay được biến đồi thành chuyên động tịnh tiễn với khe hở trong bộ truyền được tối thiểu hóa. Ngoài ra, với các hệ thong đo và phản hồi tín hiệu, chuyển động của bàn máy hoặc bàn xa dao được đảm bảo có độ chính xác cao hơn rat nhiều so với trong cơ cau chạy dao của máy công cụ truyền thống.
Độ chính xác gia công trên máy CNC 1. So sánh chất lượng gia công trên máy truyền thông và may CNC Thiết kế của máy công cụ truyền thống và máy CNC tương tự nhau. Sự khác nhau cơ bản nhất giữa hai loại máy là các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia công trên máy CNC được điều khiển băng máy tính trong khi trên máy truyền thống thì hoàn toàn phụ thuộc vào con người. Các máy công cụ truyền thống sử dụng bộ truyền vit me — đai ốc thông thường để truyền các chuyển động can thiết cho máy.
Trong quá trình gia cong, tùy thuộc vào đặc điểm của sản phẩm mà người công nhân phải thao tác nhịp nhàng dé điều khiển các chuyển động cho máy. Trong khi đó, may CNC lai sử dụng bộ truyền vit me — đai 6c bi dé truyền động. Các hướng dịch chuyển của các bộ phận trên máy CNC đều được gan liền với một hệ tọa độ và các trục trong hệ tọa độ này gan liền với vit me bi và được dẫn động qua động cơ điện hoàn toàn điều khiển bởi máy tính. Với nguyên lý này, mỗi chuyển động trên máy CNC đều có hệ thống đo, kiểm tra và phản hôi thông tin về bộ điều khiển nhằm đảm bảo chuyển động của máy luôn chính xác theo chương trình đặt sẵn.
Máy công cụ truyền thong Máy CNC Người công nhân thực hiện điều Người công nhân thực hiện việc chỉnh ban dau cho dao, máy bang điều chỉnh ban đầu cho máy máy tay. Trong qua trình gia công, bang tay nhưng có sự trợ giúp của Diéu người công nhân phải điều chỉnh máy tính, không có giai đoạn điều chinh máy liên tục sao cho đạt được yêu chỉnh máy trong khi gia công vì may cầu kỹ thuật của chỉ tiết chương trình để gia công chỉ tiết theo yêu cầu kỹ thuật đã được lập trình trước cho máy Người công nhân phải cai đặt các Chuyển động của máy trong quá thông số công nghệ và điều khiến trình gia công được điều khiến Diéu các chuyển động của máy hoản nhờ máy tính. Với các chương khién toàn bằng tay thông qua các tay trình gia công được lập trình sẵn, quay, hộp số. máy vận hành hoàn toàn tự động đến khi hoàn thành chương trình Người công nhân phải thực hiện Máy CNC gia công đạt được độ việc kiểm tra bang tay, trong chính xác của chỉ tiết nhờ vào sự Kiém tra trường hợp bat buộc can phải lặp phản hồi liên tục của hệ thống do lại quá trình gia công và điều khiển Bang 1.1: So sánh đặc điểm cơ bản giữa máy truyền thông và máy CNC 1.
Ưu điểm của quá trình gia công trên máy CNC Quá trình gia công trên máy CNC dat được tính kinh tế cao do tốc độ cắt cao, thời gian chuẩn bị, thời gian phụ và thời gian gia công cơ bản đều được rút ngăn. Ngoài ra, chương trình gia công có thé dé dang thay đổi, chỉnh sửa để phù hợp với từng loạt sản phẩm cụ thé dé máy tự động thực hiện gia công đến khi đạt được kích thước. Ngoài ra, các cơ cầu truyền động và kiểm tra trên máy CNC cũng có các ưu điểm vượt trội làm tăng độ chính xác cũng như tính kinh tế của máy. Cụ thể, các trục truyền chuyển động cho bàn máy, bàn dao đều được dẫn động băng vit me bi để tăng độ chính xác; cấp chính xác của máy cao (lên đến 1/1000 mm) cùng các trang bi dé đo và kiểm tra ngay trong quá trình gia công nhằm đảm bảo chất lượng gia công được ổn định, độ chính xác cao.
Từ những yếu tố trên nên máy công cụ CNC ngày càng được sử dụng rộng rai trong gia công cat gọt, đặc biệt là trong sản xuất loạt nhỏ và gia công đơn chiếc với độ phức tạp cao. ij A w||I=rE | Nang suat | Độ phức tạp va độ chính xác gia công Máy công cụ CNC | May công cụ thông thường >> Hình 1.7: Phạm vi ứng dụng của may công cụ CNC 1. Vit me bi trong truyền động của máy CNC: Các chuyển động của bản máy và bàn xa dao trên máy CNC cần phải có độ chính xác vi trí và độ chính xác lặp lại rat cao, chuyển động của mỗi trục phải được thực hiện với tốc độ bước tiễn cao và thời gian thực hiện là nhỏ nhất. Dé dap ứng được các yêu câu trên, cơ cầu truyền động trên các máy CNC thông dụng thường bao g6m: - Động cơ, ly hợp cơ khí chống quá tải và hiện tượng trượt được điều khiển bằng điện tử.
- Vít me bi giúp cho quá trình truyền động chính xác do không có khe hở. - Hệ thống đo được lắp đặt trên mỗi trục. - Điều khiển mọi hoạt động của máy băng chương trình máy tính. Thông thường, độ chính xác vi trí thu được từ hệ thống đo trên các máy công cụ CNC phô biến lên tới 0,001 mm.
mm cơ bước tiến mm L2 Jean may 3] Hệ thống do |4Ì\ me bi HX ốc bi Hình 1.8: Sơ đồ truyền động của một trục trên máy CNC Đề đạt được độ chính xác trong dịch chuyền, trên các máy CNC thường được trang bị hệ thông vít me — đai ốc bi thay cho bộ truyền vít me — đai 6c truyền thống. Trong quá trình truyền động, chuyên động quay được cung cấp từ động cơ điện làm trục vít me quay dẫn đến đai ốc tịnh tiến theo chiều dọc trục và đây bàn máy hoặc bàn xa dao di chuyên tương ứng. Do đặc trưng của bộ truyền vít me — đai Ốc bi là không có khe hở nên kết quả thu được từ dịch chuyền của bàn máy hoặc bàn xa dao là rất chính xác.
