Chương 1: Tổng quan về máy CNC 1.Tổng quan Khái niệm: CNC ( computer numerical control ) là một dạng máy NC điều khiển tự động có sự trợ giúp của máy tính , mà trong đó các bộ phận tự động được lập tình để hoạt động theo các sự kiện tiếp nối nhau với tốc độ được xác định trước để có thể tạo ra được mẫu vật với hình dạng và kích thuốc yêu cầu. Lịch sử phát triển Ý tưỏng về điều khiển máy bằng các lệnh nhớ ở các máy CNC đã xuất hiện từ thế kỷ XIV, nó được phát triển và hoàn thiện dần cho đến ngày nay, với một số mốc lịch sử như sau: - Năm 1808 Toseph và M Jacquard đã dùng bìa tôn đục lỗ để điều khiển các máy dệt (bìa đục lỗ là vật mang tin). - Năm 1938 Claude Shannon bảo vệ luân án tiến sỹ ở Viện công nghệ MÍT (Mỹ) với- nội dung tính toán chuyển giao dữ liệu dạng nhị phân. - Năm 1946 tiến sỹ John W,Mauchly đã cung cấp máy tính số diên tử đầu tiên có tên ENIAC cho quân đội Mỹ, - Năm 1954 Bendix mua bản quyền của Pasons và chế tạo ra bộ điều khiển NC hoàn chỉnh đầu tiên có sử dựng các bóng điên tử.
- Năm 1954, phát triển ngôn ngữ biểu trưng dược gọi là ngôn ngữ lập trình tư động APT. không quân Mỹ đã trang bị những máy NC đầu tiên ở xưởng. - Năm 1960, kỹ thuật bán dẫn thay thế cho hệ thống điều khiển xung rơle, đèn điện tử. - Năm 1965, giải pháp thay dụng cụ tự động ATC (Automatic Tool Changer), - Năm 1968, kỹ thuật mạch tích hợp lC ra đời có độ tin cậy cao hơn.
- Năm 1972, hệ điểu khiển NC (numerical control – trung tâm điều khiển số) đầu tiên có lắp đặt máy tính nhỏ… - Năm 1979, hình thành khối liên hoàn CAD/CAM – CNC. 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com - Ngày nay các máy cống cụ CNC (computer numerical control -trung tâm điểu khiển số có sự trợ giúp của máy tính) đã hoàn thiện hơn với tính nâng vượt trội có thể gia công hoàn chỉnh chi tiết trên một máy gia công, với số lần gá đặt ít nhất. Đặc biệt chúng có thể gia công các chi tiết có bề mặt phức tạp. - Hiện nay sự phát triển của các ngành sản xuất vi điện tử ,điều khiển số , máy công cụ , dụng cụ cắt ….
dẫn đến chế tạo ra các trung tâm gia công (CME) , hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS), hệ thống sản xuất có sự tích hợp của máy tính (CIM) Phương hướng phát triển của máy CNC - Nghiên cứu chế tạo các trung tâm đồng bộ với độ chính xác cao nhất - Gia công với tốc độ cắt gọt cao, khoan với độ chính xác cao nhất - Giảm khối lượng lập trình cho từng nhiệm vụ gia công (lập trình macro) - Hệ thống lập trình đơn giản, dễ thao tác, giao diện đồ họa, hiệu quả cao - Phân tích lỗi với sự giúp đỡ của đồ họa trên máy cnc và hệ thống sản xuất nói chung. Máy đục lỗ băng giấy Thông tin về hành trình gia công và chức năng máy cần thiết được ghi trên băng giấy đục lỗ với mã hóa chương trình là các chữ số ,chữ cái và kí tự đặc biệt. - Máy tính trung tâm điều khiển việc xử lí các thông tin về hành trình và các chức năng máy. 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com - Các trục chuyển động chạy dao x,y,z (máy phay ) và x,z ( máy tiện ), trục chính được dẫn động bởi các động cơ riêng biệt - Hệ thống đo và kiểm tra luôn phản hồi vị trí của dụng cụ về hệ điều khiển.
Máy CNC: Máy CNC YL-1509 ROUTER Đầu những năm 1970 ra đời máy CNC: do sự ra đời , phát triển của bộ vi xử lí và máy tính (PC) , mỗi máy cnc có bộ vi xử lí độc lập có thêm nhiều chức năng mới. + Có khả năng lập trình tại chỗ các chi tiết có biên dạng phức tạp. + Có khả năng mô phỏng đồ họa quá trình gia công ngay trên máy + Không cần sự hỗ trợ của các công cụ toán học bên ngoài. + Chương trình gia công được mã hóa và ghi lại dưới dạng các file dữ liệu.
4 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Trung tâm gia công: Là tích hợp nhiều chức năng gia công cơ khí như tiện , phay bào , khoan trong 1 máy CNC. Giúp máy làm việc linh hoạt , thực hiện được nhiều nguyên , công chính xác hơn. Máy CNC Mori seiki 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail. Các cụm kết cấu chính của máy CNC Cụm trục chính : o Vai trò và nguyên lí làm việc : - Trục chính máy công cụ đóng vai trò quan trọng trong các quá trình công vì nó cung cấp tốc độ cắt cho dao và là một phần của chuỗi truyền lực giữa máy công cụ và dụng cụ hoặc chi tiết.
Tùy theo loại máy mà trục chính có những đặc tính khác nhau. Đối với máy tiện, trục chính mang chi tiết và cấp tốc độ cắt. Khi khoan và phay thì trục chính quay dao được lắp trên nó để tạo ra tốc độ cắt. Trục chính của máy công cụ là đối tượng mà các nhà chế tạo đã và tập trung nghiên cứu hoàn thiện và phát triển.
- Các thành phần cơ bản của một trục chính là bộ phận gá dao, đòn kéo, trục, các ổ đỡ, hệ thống dẫn động, hệ thống làm mát và thân. Có một số loại hệ thống dẫn động, về cơ bản nó bao bao gồm một động cơ, trực tiếp hoặc gián tiếp, đi đôi với trục chính. - Dẫn động trục chính là cơ cấu cung cấp và truyền chuyển động đến trục chính, bao gồm động cơ và khớp nối. Bằng cách này, tốc độ quay, mo men xoắn và công suất sẽ được truyền đến dụng cụ nhờ cơ cấu kẹp dao.
o Phân loại : Nói chung, có bốn loại trục chính phụ thuộc vào dạng dẫn động được sử dụng, bao gồm loại dẫn động đai, dẫn động bánh răng, dẫn động trực tiếp và dẫn động tích hợp. - Trục chính dẫn động bằng đai Trục chính loại này được truyền chuyển động từ một động cơ bên ngoài thông qua bộ truyền đai răng hoặc đai thang. Loại này được sử dụng khá phổ biến trong các máy gia công truyền thống vì chi phí thấp và hiệu suất tốt khi truyền công suất danh nghĩa của động cơ thành công suất có ích trên trục chính. Hiệu suất của trục chính dẫn động đai, về mặt truyền công suất động cơ đến trục chính, đạt khoảng 95%.
Loại truyền động này có nhược điểm chính là: Bị giãn nở nhiệt đáng kể so với các truyền động khác. Gây nhiều tiếng ồn hơn do sự chuyển động của đai. Độ kéo căng của đai gây nên một lực hướng kính lên trục, gây nên tải trên các ổ đỡ. 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com - Trục chính dẫn đông bằng bánh răng Trục chính dẫn động bằng bánh răng có thể đạt mô men xoắn cao ở số vòng quay thấp và chúng có nhiều dải cấp tốc độ.
Tuy nhiên các bánh răng có thể gây nên rung động, tạo ảnh hưởng xấu lên độ bóng bề mặt chi tiết gia công. Hơn nữa, hiệu suất của chúng kém hơn các dạng khác khi chúng chuyển đổi công suất danh nghĩa của động cơ thành công suất cắt của dao. Trục chính dẫn động bánh răng không phù hợp cho các trường hợp gia công cao tốc mặc dù rất thích hợp cho các công việc nặng. 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com - Trục chính được dẫn động trực tiếp Các trục chính được dẫn động trực tiếp đạt hiệt suất truyền công suất từ động cơ đến dao gần 100%.
Chúng có thể làm việc ở tốc độ quay cao nhưng mô men xoắn thấp. Vì không có xích truyền động nên không thể tăng mô men xoắn một cách cơ học để đáp lại sự giảm tốc độ động cơ. Hệ thống truyền động này ứng xử tốt về mặt rung động, có nghĩa là có thể đạt các tốc độ cao và vẫn đạt được độ bóng bề mặt tốt. - Trục chính được dẫn động tích hợp Ở loại trục chính này, động cơ có thể là động cơ điện đồng bộ hoặc không đồng bộ được tích hợp vào kết cấu trục chính giữa các ổ đỡ trước và sau như hình 3.
Bằng cách này, rung động và tiếng ồn được giảm thiểu và công việc có thể được thực hiện ở các tốc độ quay cao, từ 15. Do đó trục chính loại này rất phổ biến ở các máy công cụ gia công cao tốc. Kiểm soát sự truyền nhiệt bên trong trục chính và giãn nở nhiệt là yếu tố then chốt để đạt được hiệu suất tốt cho loại truyền động này. Do động cơ lắp bên trong thân trục chính nên hệ thống tản nhiệt có vai trò vô cùng quan trọng.
Loại trục chính này đắt tiền do có các hệ thống phụ cho làm mát và giám sát cũng như yêu cầu độ chính xác cực kỳ cao trong lắp ráp. 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Bàn xoay Nhằm mở rộng khả năng công nghệ của máy công cụ, nhất là cho các máy CNC 2 hoặc 3 trục, người ta đã chế tạo một thiết bị có khả năng tăng số trục của máy từ 2 hoặc 3 trục thành các máy 4 hoặc 5 trục. Thiết bị đó chính là bàn xoay (Rotary Table). Thực ra bàn xoay chẳng qua là một loại đồ gá đặc biệt và chúng chủ yếu được sử dụng trên các máy phay CNC, trung tâm gia công đứng, trung tâm gia công ngang và máy doa ngang.
- Vai trò : Bàn xoay CNC có tác dụng làm tăng thêm tính vạn năng cho máy CNC. Đối với các bàn xoay 2 trục, nhờ khả năng nghiêng bàn xoay đi một góc nào đó, nên cho phép máy CNC 3 trục gia công được các bề mặt phức tạp như cánh tua bin, cánh chân vịt tàu thủy. Nói chung chúng có phạm vi sử dụng rất rộng, nhưng chủ yếu là dùng để gia công các chi tiết có các dạng bề mặt sau: + Mặt phẳng. + Các bề mặt định hình (như bề mặt cam, cối dập, khuôn ép …).
+ Cắt ren vít trong và ngoài. + Gia công bánh răng và dao cắt nhiều lưỡi có răng thẳng hoặc xoắn. + Cắt rãnh thẳng và xoắn… + Các bề mặt nghiêng. 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Đối với bàn xoay nhiều trục, có thể tiến hành gia công cùng một lúc nhiều chi tiết.
Điều này làm : + Tăng khả năng công nghệ của máy,. + Tăng năng suất gia công. + Giảm thời tháo lắp và điều khiển dụng cụ. + Giảm thời gian gia công cơ bản.