Bài 1 CẤU TẠO MÁY PHAY CNC
1. Cấu tạo chung của máy phay CNC.
Dể biết được cấu tạo chung của máy Phay CNC ta cần so sánh giưã phay thông thường và máy phay CNC.
1.1 Máy Phay thông thường.
Hình 32. 1. 1. Máy Phay thông thường
Trong đó:
1. Bệ máy - dùng để gắn chặt thân máy tại địa điểm đặt máy.
2. Thân máy - Dùng để đỡ bàn máy và các cụm truyền động.
3. Bàn máy - Dùng để gá chi tiết cần gia công.
4. Động cơ truyền động trục chính - Tạo ra chuyển động của dao trong quá trình gia công.
5. Cụm truyền động chính.
6. Các vôlăng điều khiển - Điều khiển vị trí dao, bàn máy đến vị trí mong muốn.
7. Du xích điều khiển - Xác định đúng vị trí của dao và bàn máy so với vị trí ban đầu.
8. Vítme truyền động - Được gắn chặt trên bàn máy là bộ phận trung gian giúp bàn máy chuyển động.
Bài 1 CẤU TẠO MÁY PHAY CNC
Mời các bạn tích vào đây để quan sát khái quát chung về cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy Phay CNC
Bài 1 CẤU TẠO MÁY PHAY CNC
1.2 Máy Phay CNC.
Hinh 32. 1. 2. Máy Phay CNC
1. Bệ máy 2. Thân máy 3. Bàn máy 4. Cụm trục chính.
5. Động cơ truyền động chạy dao
( Điều khiển hành trình chạy dao)
6. Hệ thống đo ( Senser)
7. Động cơ truyền động chính.
8. Vitme (Đai ốc bi).
9. Bảng điều khiển - Chứa các phím chức năng dùng để lập trình và điều khiển máy.
10. Màn hình hiển thị - Hiện thị các thông tin về vị trí , chế độ cắt, giao diện giữa các chức năng của máy và người vận hành.
Bài 1 CẤU TẠO MÁY PHAY CNC
Màn hình điều khiển
Ổ tích dao
Thân máy
Cửa
Động cơ bàn(X,Y,Z)
Băng máy
Z
X
Y
Trục chính
Bảng điêu khiển cầm tay
Bệ máy
Hình 3.1
Bài 1 CẤU TẠO MÁY PHAY CNC
*H3.2 Kết cấu bộ phận gá dao lên trục chính
Cơ cấu kẹp dao
Đầu kẹp
Là bộ phận làm việc chủ yếu để tạo ra vận tốc cắt.Là nơi để gá lắp trục mang dao.Phía sau trục chính lắp hệ thống khí nén để đóng, mở kẹp chặt dao
Hệ thống xilanh pitông
1.Cụm trục chính :
Núm mở khí
Bài 1 CẤU TẠO MÁY PHAY CNC
Cho phép thay nhanh dụng cụ trong 1 khoảng thời gian ngắn đã chỉ định. Ổ tích dao mang một số lớn dụng cụ mà không gây nguy hiểm, va chạm trong vùng làm việc của máy
2.Ổ tích dao:
Bài 1 CẤU TẠO MÁY PHAY CNC
Có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ dàng, ít ma sát và không có khe hở khi truyền dẫn với tốc độ cao.Bộ truyền đai ốc bi cho từng trục chạy dao độc lập x,y,z.
1.đai ốc bi
2.Vòng cách
3.Bi
4.Trục vít truyền đông
3. Bộ vít me đai ốc bi:
Hình 7
Truyền động bước tiến của bàn máy với vít me bi
Để đạt độ chính xác trong quá trình dịch chuyển, các cơ cấu truyền động thường dùng vít me bi. Nếu chuyển động của trục chính được thực hiện bởi động cơ, thì đai ốc bi dịch chuyển hầu như không có khe hở theo chiều dọc và đẩy xa dao hoặc bàn máy tương ứng dọc theo băng máy (xem hình 7). Trong suốt quá trình truyền động hai nửa của đai ốc bi được kẹp tựa vào với nhau bảo đảm khe hở và ma sát của ren là nhỏ nhất. Để bảo đảm khe hở ren là nhỏ nhất hai nửa của đai ốc bi được hiệu chỉnh trước, do vậy độ chính xác kích thước khi gia công có thể đạt được. Khả năng lỗi về bước của trục vít me bi có thể được cân đối tự động bởi sự hiệu chỉnh lỗi về bước của trục. Những khả năng khác như thanh răng/bánh răng và trục vít/đai ốc. Truyền động vít me bi với đai ốc hai nửa không có khe hở
Sai số gia công trong quá trình sản xuất trục vít me bi có thể được hiệu chỉnh bởi hệ thống CNC hiện đại với sự cân đối lỗi về bước của trục. Thêm vào đó các dung sai được nhận biết với hệ thống đo la-de (laser) và được lưu trữ trong hệ điều khiển CNC.
Bài 1 CẤU TẠO MÁY PHAY CNC
Servo có mạch điều khiển kín, trong nó có mạch phản hồi để nhận biết các thông số về vị trí, tốc độ mong muốn.
*Servo moto động cơ truc Y
4.Servo moto động cơ truc X,Y
*Servo moto động cơ truc X
Hệ thống đo hành trình
Tùy thuộc vào dạng thiết bị đo được sử dụng hoặc thang đo để phân biệt giữa đo vị trí trực tiếp và gián tiếp cũng như đo vị trí tuyệt đối và tương đối. Thước đo được đo trực tiếp mang lại giá trị đo chính xác nhất.
1.Động cơ bước tiến
2.Bàn máy
3.Hệ thống đo
4.Vít me bi
5.Đai ốc bi
Hình 6
bàn máy khi gia công được dịch chuyển bởi các truyền động bước tiến, những truyền động này phải đáp ứng được các yêu cầu cao nhất vì độ chính xác gia công và độ chính xác lập lại cao. Do vậy các chuyển động của mỗi trục phải được tiến hành với tốc độ bước tiến cao cao và thời gian định vị là nhỏ nhất. Để đáp ứng những yêu cầu trên một cơ cấu truyền động hiện đại (xem hình 6) bao gồm các thành phần sau:
Động cơ, ly hợp cơ khí chống lại sự quá tải cũng như được điều khiển bằng điện tử.
Vít me bi làm cho quá trình truyền lực không có khe hở.
Cảm biến đo như hệ thống đo hành trình hầu hết được đặt ở cuối mỗi trục.
Khuếch đại công suất với các thiết bị giao tiếp bằng số (digital) hoặc tương tự (analog) để điều khiển CNC.
Truyền động bước tiến được liên kết với thiết bị đo cho việc đo vị trí được chính xác. Mỗi trục bước tiến cần một hệ thống đo hành trình với việc sử lí tự động các tín hiệu đo. Khoảng được ứng dụng khi đo chiều dài thông thường mang trị số 0.001 mm, riêng trục X của máy tiện (Kích thước đường kình) cần là 0.0005 và trường hợp máy mài chính xác là 0.0001.
Bài 1 CẤU TẠO MÁY PHAY CNC
Trên mỗi đầu trục đều có gắn bộ cảm biến tốc độ (Các bộ cảm biến này có nhiệm vụ phản hồi thông tin về bảng điều khiển hiệu chỉnh những dữ liệu, nếu có sai lệch sẽ phát ra tín hiệu điều chỉnh.
* Hệ thống đo
Hệ thống đo gián tiếp
Hệ thống đo trực tiếp
1,Đầu đọc
2,Thước quang
Hình 8
Đo vị trí trực tiếp
Khi đo vị trí trực tiếp (xem hình 8), thước đo được gắn trên bàn xa dao hay trên bàn máy, vì thế độ không chính xác của trục chính và khớp nối truyền động không ảnh hưởng đến giá trị đo.
Các giá trị đo được nhận biết bởi một cảm biến quang học trên có chia vạch của thang đo, Cảm biến đo biến đổi các giá trị đo đã xác định sang tín hiệu điện và chuyển chúng cho hệ điều khiển.
1, Bàn máy
2, Đĩa xung như một thang đo
3, Vít me bi
4, Cảm biến (cảm biến vòng quay)
Hình 9
Đo vị trí gián tiếp
Khi đo vị trí gián tiếp (xem hình 9), chuyển động dịch chuyển đạt được từ chuyển động quay của vít me bi, chuyển động quay này được thi hành với một đĩa xung như là một thước đo. Chuyển động quay của đĩa xung được ghi nhận từ một xung quay và được chuyển tiếp hệ điều khiển như là một tín hiệu. Sau đó hệ điều khiển tính toán chính xác chuyển động của bàn máy hay vị trí hiện tại của chúng dựa trên số các xung quay.
Khi đo vị trí tuyệt đối (xem hình 10), một thang đo đã được mã hóa hiển thị trực tiếp vị trí của bàn máy liên quan tới một điểm định hướng cố định trên máy. Điểm này là điểm không “0“ của máy, nó được xác định bởi nhà chế tạo máy. Điều kiện là phạm vi đọc của thang đo cũng lớn như phạm vi làm việc và sự mã hóa nhị phân được thực hiện trên thang đo, do vậy hệ điều khiển có thể hiểu được trật tự giá trị số cho mỗi vị trí đọc được
1,Thang đo được mã hóa nhị phân 2,Vị trí tức thời của bàn máy
Hình 10
Đo vị trí tuyệt đối
Khi đo vị trí tương đối (xem hình 11), thang đo được ứng dụng với một lưới vạch đơn giản, chúng hình thành từ các vạch sáng tối xen kẻ nhau. Khi chuyển động bước tiến vượt qua cảm biến đo, cảm biến sẽ đếm số các vệt sáng và vệt tối và tính toán vị trí tức thời của bàn máy dựa vào sự khác biệt tới vị trí bàn máy trước đó.
Hệ điều khiển phải được nhận biết một lần vị trí tuyệt đối, từ đó nó mới có thể tính toán vị trí bàn máy tức thời với sự hổ trợ của việc đo vị trí tương đối, điểm này được sử dụng như là một điểm chuẩn. Do đó cần thiết phải nhận biết điểm tuyệt đối này khi hệ điều khiển được khởi động. Điểm tuyệt đối này được gọi là “điểm tham chiếu“. Mỗi chuyển động của các trục, thậm chí khi dịch chuyển bằng tay qua sử dụng các tay quay hay nút bấm cần phải được nhận biết điểm này cho hệ điều khiển.
1.Lưới vạch
2.Vị trí trước của bàn máy
3.Vị trí hiện tại của bàn máy
4.Bàn máy ở điểm tham chiếu
Hình 11
Đo vị trí tương đối
6.Màn hình hi?n th? và Bảng điều khiển máy phay CNC
Bài 1 CẤU TẠO MÁY PHAY CNC
*. Màn hình hiển thị
Hiển thị chương trình và mô phỏng bằng đồ hoạ quá trình gia công
* Khả năng giao tiếp.
Không chỉ có khả năng đơn thuần là lập trình gia công hệ điều khiển CNC còn có khả năng giao tiếp với các thiết bị vi xử lý khác như máy tính, hệ điều khiển rôbốt và các thiết bị lập trình lôgic. Đối với khả năng này cho phép nhập chương trình gia công từ máy tính chủ hoặc mạng máy tính, liên kết với các thiết bị máy tính trong điều khiển số phân phối và hệ thống sản xuất linh hoạt
Có khả năng hiển thị thông tin về: Thông số vận hành vị trí, lượng chạy dao, tốc độ trục chính,... cũng như giá trị cuả các tham số trong quá trình thực hiện chương trình. Hệ thống đồ hoạ trên các hệ điều khiển còn cho phép khả năng quan sát chi tiết, dao cắt, mô phỏng đường chạy dao trực tiếp trong quá trình gia công
* Màn hình điều khiển
Các phím chức năng dùng để lập trình
Mở tưới nguội,,mở khí
Công tắc chính
Nút dừng khẩn cấp
Phím lật trang
* Màn hình điều khiển
Núm Đ.K tốc độ trục chính S %
Núm Đ.k tốc độ chạy dao F%
Các núm dùng điều khiển máy
* Các phím chức năng:
Các phím chức năng
đến
Các phím số
đến
Dấu thập phân
và
Dấu biểu tượng và dấu giá trị
Dấu dịch chuyển con trỏ
Mã G khi lập trình
Mã F khi lập trình với mã G
Mã M khi lập trình
Mã N khi lập trình với mã G
X,Y,Z tương ứng với các trục X,trục Y,trục Z của máy.
Tiếp tục chạy
Hướng âm của trục (ngược chiểu kim đồng hồ)
Dừng chương trình
Các phím
di chuyển nhanh
Các tốc độ tương ứng với các trục X,Y,Z
Hướng dương của trục ( cùng chiểu kim đồng hồ)
Vô lăng điều khiển
* Bảng điều khiển cầm tay:
.
7. Bộ phận dẫn hướng.
Trên máy công cụ CNC hầu hết các sống trượt, rãnh trượt được phủ một lớp chất dẻo trên mặt trượt của đường dẫn hướng. Các rãnh trượt được lắp với bi đũa cũng được phủ một lớp chất dẻo nhằm giảm ma sát, giảm độ mòn và có khả năng chuyển động tương đối một cách hiệu quả như:
Khả năng chạy với tốc độ cao khi chạy dao nhanh đến vị trí đã lập trình sẵn.
Hình 32.1.4
So sánh máy công cụ thông thường và CNC
Cấu trúc
Máy công cụ CNC được thiết kế cơ bản giống như máy công cụ thông thường. Sự khác nhau thật sự là ở chỗ các bộ phận liên quan đến tiến trình gia công của máy công cụ CNC được điều khiển bởi máy tính.
Các hướng dịch chuyển của các bộ phận máy công cụ điều khiển CNC được xác định bởi một hệ trục tọa độ, hệ trục tọa độ này liên quan đến chi tiết gia công và thể hiện các trục bước tiến, chúng nằm song song với các dịch chuyển chính-thẳng của máy. Những chuyển động cần thiết cho tiến trình gia công của các bộ phận máy (bàn máy, đầu revolver và các bộ phận khác) được tính toán, điều khiển và kiểm tra bởi máy tính. Với mục đích này mỗi chuyển động của các bộ phận máy có một hệ thống đo riêng để tính toán, kiểm tra các vị trí tương ứng và phản hồi thông tin này về hệ điều khiển.
Bảng dưới đây so sánh những chức năng cơ bản giữa máy công cụ thông thường, máy công cụ NC và máy công cụ CNC
Tính kinh tế
Ưu điềm của máy công cụ CNC
1. Tính kinh tế đạt được cao với máy công cụ CNC bới tốc độ gia công cao cũng như thời gian gia công cơ bản, thời gian phụ, thời gian chuẩn bị và thời gian kết thúc giảm. Các nhân tố ảnh hưởng sau đây tác động mạnh tới tính kinh tế của máy CNC:
Lập trình trực tiếp trên máy bởi khả năng nhập bằng tay.
Việc đảm trách ở bộ phận chuẩn bị chuẩn bị sản xuất cho việc lập trình, sẵn sàng vật liệu cũng như dụng cụ cắt và nhập các dữ liệu được thực hiện tại chỗ làm việc.
Lưu trữ trong các trường hợp gia công lập lại của một chương trình gia công chi tiết đặc biệt dưới dạng chương trình con.
Tối ưu hóa chương trình NC trong hệ điều khiển.
Mô tả hình dạng chi tiết gia công thông qua việc cho dạng hình học đơn giản.
Chạy dao tự động cho đến khi đạt kích thước.
Tự động vận hành các chức năng của máy và trực tiếp can thiệp khi xảy ra lỗi hoặc bị nhiễu.
Quan sát tự động quá trình gia công thông qua hệ điều khiển CNC (đo và kiểm tra tự động).
Hệ thống ổ dao chứa nhiều dao.
Có khả năng chuẩn bị dụng cụ cắt bên ngoài máy mà không ảnh hưởng đến quá trình gia công.
2. Chất lượng chi tiết gia công ổn định, ít phế phẩm.
3. Làm tăng độ chính xác gia công, do cấp chính xác của máy cao (1/1000mm độ chính xác đo).
4. Thời gian gia công ngắn thông qua việc tổ chức sản xuất và trùng lắp công việc.
5. Thời gian vận hành máy cao.
6. Tính linh hoạt trong sản xuất cao bởi hệ thống gia công và do vậy gia công hợp lí cho loạt nhỏ hoặc gia công đơn chiếc với độ phức tạp cao.
Do những ưu điểm trên nên máy công cụ CNC chiếm ưu thế trong gia công cắt gọt. Phạm vi ứng dụng rộng (xem hình 2) là đặc điểm tiêu biểu của máy công cụ CNC.
Về cơ bản an toàn lao động bên máy công cụ CNC tương tự như máy công cụ thông thường, chúng có thể được xếp vào 3 dạng sau:
Loại trừ nguy hiểm.
Các thiếu thốn trên máy và trên các thiết bị cần thiết cho công việc phải được thông báo ngay lập tức.
Lối thoát hiểm phải luôn được để trống.
Không nên mang những vật bén nhọn trong người.
Tháo đồng hồ và nhẫn khi làm việc.
Xác định và ghi nhớ vùng nguy hiểm.
Các thiết bị an toàn và các biển chỉ dẫn không được phép dịch chuyển hoặc làm tê liệt.
Các bộ phận chuyển động và giao nhau phải được che chắn.
Phòng ngừa các nguy hiểm.
Phải mang đồ bảo hộ lao động để tránh các tia lửa và tiếng ồn.
Phải đeo kính bảo vệ hoặc mặt nạ để bảo vệ mắt.
Các dây điện hở không được phép sử dụng.
Khi điều chỉnh và vận hành máy CNC cần đặc biệt quan tâm đến các vấn đề sau:
Thông thường, chỉ cho phép điều chỉnh khi máy đã được ngưng. Ngoại trừ các trường hợp khi điều chỉnh cần phải mở máy, như trường hợp rà chi tiết gia công.
Người vận hành không nên vào vùng có chuyển động quay hoặc vùng làm việc của máy, vì trong vùng này máy có thể thực hiện các chuyển động quay của đầu rơvolve hay các chuyển động tịnh tiến của bàn máy.
Phải tuân theo các chỉ dẫn an toàn của nhà sản xuất máy.
Cần chú ý đến các yêu cầu kĩ thuật an toàn sau đây:
Phải cài then an toàn để chống lại việc gia công các chi tiết bị gá đặt sai hoặc không đủ cứng vững, để tránh văng của các phần tử chuyển động.
Phải khóa các thiết bị kẹp chi tiết trên máy CNC
Giữ khoảng cách an toàn giữa các bộ phận nhô ra xa của các máy CNC lân cận trong hệ thống mạng máy CNC và
Tránh phoi văng cũng như tia phun của nước trơn nguội.
Hút bụi không khí trong không gian máy.
Câu hỏi
Phân biệt chức năng cơ bản giữa máy phay CNC với máy phay truyền thống.
Mô tả từng bộ phận hình thành máy CNC trong xưởng CNC.(Cần chỉ rõ và giải thích các bộ phận cấu thành máy).
Cửa
Băng máy
Bệ máy