1. 1
GIGIỚỚI THII THIỆỆU CU CÁÁC MC MÁÁY ĐIY ĐIỀỀU U KHIKHIỂỂN SN SỐỐThs.Phùng Xuân LanBộ môn CNCTMKhoa Cơ Khí
2. 2
NNộội dung c i củủa b a bàài gi i giảảng ng
„Đặc điểm chung
„Các thành phần cơ bản của máy điều khiển số
zHệthống điều khiển số
zMột sốkết cấu cơ khí
„Giới thiệu các máy điều khiển số
zMáy tiện CNC
zMáy phay CNC
zTrung tâm phay/khoan
zTrung tâm tiện/phay
zMáy mài CNC
zCắt bằng laser
zTạo mẫu nhanh
3. 3
ĐĐặặc đi c điểểm chung
m „Máy công cụNC, CNC cócấu tạo tổng quát gồm hai phần chính:
zMáy công cụthực hiện quátrình gia công (tiện, phay, khoan, mái, laser, tia lửa điện, xung điện…)
zHệ điều khiển số(bộ điều khiển sốNC hoặc bộ điều khiển sốdùng máy vi tính CNC)
„Dữliệu mô tảtiến trình vànội dung gia công chi tiết được lưu giữởhệ điều khiển số (NC, CNC) dưới dạng chương trình NC.
„Phương thức nạp chương trình NC từngoài vào hệNC, CNC thông qua:
zBằng tay thông qua bảng điều khiển của máy công cụ
zBằng tay thông qua bàn phím của máy tính nối với máy công cụ
zThông qua các vật mang tin như:
„„ Băng đ đụục l c lỗỗ, b , bììa đ a đụục l c lỗỗ, , băng t từừ ddùùng cho h ng hệệ NC
„„ CCáác đ c đĩĩa compact ( a CD), đ đĩĩa m a mềềm d m dùùng cho h ng hệệ CNC
zGiải pháp CAD/CAM-CNC liên hoàn màở đó chương trình gia công NC được soạn thảo tự động trên cơ sởdữliệu CAD kết nối tương thích với hệCAM rồi trực tiếp truyền tới máy gia công CNC đểthực hiện
4. 4
ĐĐặặc đi c điểểm chung
m „Quátrình gia công chi tiết trên máy NC, CNC được thực hiện tự động, đạt độchính xác và năng suất gia công cao
zDo máy quyết định, không phụthuộc vàtay nghềthợ đứng máy, thợ đứng máy chỉcòn chức năng giám sát quátrình gia công vàcan thiệp kịp thời vào quátrình đókhi cần thiết
„Quátrình gia công chi tiết trên máy CNC đạt được tính linh hoạt cao
zKhông giống như các máy điều khiển tự động theo chương trình cứng (dùng cam, cữchặn, công tắc hành trình…), M-CNC cótính linh hoạt cao trong công việc lập trình, đặc biệt khi cótrợgiúp của máy tính, tiếc kiệm thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tếcao ngay cảvới sản xuất loạt nhỏ.
5. 5
„Quátrình xửlý sốlàbản chất của quátrình NC vàCNC vàgồm hai giai đoạn:
zXửlý sốbên ngoài (lập chương trình NC) đểtạo ra vật mang tin lưu trữvàtruyền tải chương trình NC
zXửlý số bên trong (gia công theo chương trình NC đã lập từvật mang tinBản vẽchi tiết cơ khíLập trình gia công NCVật mang tinHệ điều khiển NC, CNCMáy công cụNC, CNCXửlý sốbên ngoàiXửlý sốbên trongQuátrình xửlý sốởmáy NC, CNC
HHệệ đi điềều khiu khiểển trong mn mááy điy điềều khiu khiểển sn sốố
6. 6
Bản vẽkết cấu chi tiết cơ khíBản vẽcông nghệgia công chi tiếtBản ghi chương trình gia công (theo ngôn ngữmáy NC, CNC) Máy lập trình tạo băng lỗ(Máy chữtự động) Vật mang tin (Băng lỗ) Máy công cụNCMáy vi tính (soạn thảo chương trình gia công) Vật mang tin (Đĩa mềm, đĩa CD) Máy công cụCNC
Chuẩn bịcông nghệgia công chi tiết cho máy NC, CNC
HHệệ đi điềều khiu khiểển trong mn mááy điy điềều khiu khiểển sn sốố
7. 7
Bảng điều khiểnChuẩn bịthông tin
Lưu thông tín hiệu trong hệ điều khiển sốTay quayĐầu đọcMáy vi tínhDữliệu chương trìnhDữliệu hiệu chỉnhDữliệu daoDữliệu máyXửlý thông tinĐiều chỉnh sốvòng quay trục chínhĐiều chỉnh vịtríĐiều chỉnh thích ứngRơle vòng quay Hiệu chỉnh dòngRơle vòng quay Hiệu chỉnh dòngTổng thểmáy công cụTruyền động trục chínhTruyền động chạy daoLớp 1Nạp dữliệu
Lớp 2
Lưu trữ
Lớp 3
Lưu chuyển
Lớp 4
Lưu xửlý
Lớp 5
Điều chỉnh
Lớp 6
Điều khiển toàn máy
HHệệ đi điềều khi u khiểển trong m n mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
8. 8
„Nguyên tắc điều khiển
HHệệ đi điềều khi u khiểển trong m n mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
9. 9
„Nguyên tắc điều khiểnNguyên lý nạp vàxửlý thông tin trong một vòng tròn điều khiển khép kín
HHệệ đi điềều khiu khiểển trong mn mááy điy điềều khiu khiểển sn sốố
10. 10
„Nguyên tắc 1 trục điều khiển vòng kín
HHệệ đi điềều khi u khiểển trong m n mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
11. 11
„Nguyên tắc 2 trục điều khiển vòng hở
HHệệ đi điềều khi u khiểển trong m n mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
12. 12
CCấấu tr u trúúc c c củủa m a mộột m t mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
13. 13
„Màn hình vàbảng điều khiển
MMộột s t sốố kkếết c t cấấu trong m u mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
14. 14
„Thân, đếmáy
zĐộcứng vững cao
zCócác thiết bịchống dao động
zỔn định vềnhiệt
z…
MMộột s t sốố kkếết c t cấấu trong m u mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
15. 15
„Bệ đỡ
zĐộcứng vững cao
zCócác thiết bịchống dao động
zỔn định vềnhiệt
z… „Hệthống trượt zHệthống trượt thẳng zKhả năng tải cao zĐộcứng vững tốt zKhông cóhiện tượng dính, trơn khi trượt
MMộột s t sốố kkếết c t cấấu trong m u mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
16. 16
„Trục vitme bi
zYêu cầu độchính xác truyền động cao
zKhả năng tải lớn (phụthuộc vàsốbi)
zYêu cầu khửkhe hở
„Ụmáy sau zKết cấu yêu cầu độcứng vững cao zDễdàng di chuyển
MMộột s t sốố kkếết c t cấấu trong m u mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
17. 17
„Đầu rêvônve
zKhả năng thay đổi dao nhanh
zVận hành chính xác
„Ổtích dao zChứa được nhiều dao zVận hành chính xác
MMộột s t sốố kkếết c t cấấu trong m u mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
18. 18
„Các kết cấu khác
Cấp phôi tự động
Cơ cấu thay dao tự động
MMộột s t sốố kkếết c t cấấu trong m u mááy đi y điềều khi u khiểển s n sốố
19. 19
GIGIỚỚI THII THIỆỆU CU CÁÁC MC MÁÁY ĐIY ĐIỀỀU U KHIKHIỂỂN SN SỐỐ
20. 20
„Tuỳtheo kết cấu cóthểphân chia:
zKết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứng
zBàn/ bệmáy thẳng hoặc nghiêng
zVới một, hai hoặc nhiều trục chính
zVới một hoặc nhiều bàn dao hoặc đầu dao rêvônve
zCóhoặc không các trục phụ đểmởrộng khả năng gia công
„Tuỳtheo mức độtự động hoácóthểcó:
zỔtích phôi cóchức năng thay đổi phôi tự động
zỔtích dao cóchức năng thay đổi dụng cụgiữa đầu dao rêvônve vàổtích dao
zThay đổi các chấu kẹp tự động trong mâm cặp
zLuy-nét vàụ động được điều khiển số
zGiám sát dụng cụtự động
MMááy ti y tiệện CNC
n
21. 21
MMááy ti y tiệện CNC
n „Một sốchức năng chính:
zHiệu chỉnh đồng thời nhiều thông sốcủa dụng cụ(bán kính lưỡi cắt, độmòn dao)
zGiám sát các lưỡi cắt của dụng cụvàkiểm tra hiện tượng vỡdao
zGiám sát tuổi bền dụng cụvàtruy cập tự đông dụng cụ tương đương đểthay thếdụng cụ đã hết tuổi bền
zTốc độcắt không đổi nhờtốc độquay của trục chính thích nghi tự động với đường kính chi tiết gia công
24. 24
MMááy ti y tiệện CNC
n „Máy tiện CNC 1 trục chính - 1 đầu rêvonve
25. 25
MMááy ti y tiệện CNC
n „Máy tiện CNC 1 trục chính - 2 đầu rêvonve
26. 26
MMááy ti y tiệện CNC
n „Máy tiện CNC 2 trục chính - 2 đầu rêvonve
27. 27
MMááy phay CNC
y „Tuỳtheo kết cấu cóthểphân chia:
zKết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứng
zBàn/ bệmáy thẳng hoặc nghiêng hoặc quay
zVới một, hai hoặc nhiều trục chính
zCóhoặc không các trục phụ đểmởrộng khả năng gia công
„Tuỳtheo mức độtự động hoácóthểcó:
zỔtích phôi cóchức năng thay đổi phôi tự động
zỔtích dao cóchức năng thay đổi dụng cụ
zGiám sát dụng cụtự động
28. 28
MMááy phay CNC
y „Một sốchức năng chính:
zHiệu chỉnh đồng thời nhiều thông sốcủa dụng cụ(chiều dài, bán kính dao)
zGiám sát các lưỡi cắt của dụng cụvàkiểm tra hiện tượng vỡdao
zGiám sát tuổi bền dụng cụvàtruy cập tự đông dụng cụ tương đương đểthay thếdụng cụ đã hết tuổi bền
29. 29
MMááy phay CNC
y „Khả năng gia côngd) T-slot cutting with a milling cutter
31. 31
„Đặc điểm chung của một trung tâm gia công phay/khoan:
zBa trục NC thẳng vàmột bàn trong quay được đểgia công 4 mặt trên phôi cóhình khối vuông trong 1 lần gá. Khi sửdụng một đầu lắp dụng cụcóthểnghiền theo phương ngang hoặc đứng cóthểgia công cảtrục thứ5
zCóthểthực hiện mọi công việc (phay, khoan, tiện, cán phẳng, cắt ren) với kết cấu mởrộng phùhợp cóthểphay biên dạng, khoan nghiêng hoặc tiện ren. Tốc độquay vàtốc độtiến dao phải được lập trình cho từng dụng cụ
zCác dụng cụ được đưa vào ổtích dao nối ghép với máy gia công, được truy cập theo chương trình và thay đổi vào trục chính của máy.
zCóthêm các thiết bị thay đổi phôi đểgiảm thời gian dứng máy do phải thay đổi phôi gia công. Việc gákẹp vátháo dỡ phôi được thực hiện trong thời gian cắt vật liệu vàởbên ngoài phạm vi gia công của máy
zNhững trung tâm gia công phức tạp hơn còn cóthêm bàn tròn thứ hai quay được, có thêm đồgánghiêng dùng cho phôi hoặc môt đầu dao phụngang hoặc đứng cóthể điểu chỉnh theo góc bất kỳ.
Trung tâm gia công phay/khoan
32. 32
„Phân loại trung tâm gia công
zTheo vịtrícủa trục chính máy: trung tâm gia công ngang, trung tâm gia công đứng
zTrung tâm gia công cóbàn toạ độnghĩa làchuyển động X/Y của phôi vàchuyển động Z của dụng cụ
zTrung tâm gia công cótrụ đứng dịch chuyển: dụng cụthực hiện chuyển động X, Y vàZ còn phôi tùy theo yêu cầu cóchuyển động nghiêng hoặc quay theo 1 hoặc 2 trục
Trung tâm gia công phay/khoan
34. 34
„Đặc điểm chung của một trung tâm gia công tiện, phay:
zNgoài các chuyển động quay cần thiết của phôi, dao cụcòn cóthêm các chuyển động chạy dao khác thích hợp cho việc phay/khoan các biên dạng phức tạp trên chi tiết tiện
zCóthểtiến hành tiện vàphay/khoan trên phôi màkhông phải gá đặt phôi nhiều lần
Trung tâm gia công ti tiệện, phay
n,
37. 37
„Khả năng của máy mài CNC
zĐộchính xác yêu cầu cao hơn nhiều đối với độphân giải khi đo vàlập trình là0.1μm
zPhạm vi lượng tiến dao rông từ0.02 mm/phút …60 m/phút
zSửa đámài điều khiển sốvới dụng cụ kim cương
zHiệu chỉnh (bù) tốc độquay của trục mài vàchuyển động ăn vào của đámài sau khi sửa đá
zTốc độtiến dao theo quỹ đạo với sai sốvềgốc 0 đểtránh sai sốbiến dạng khi sử a đáprofin cũng như khi mài lắc lư
zLập trình vàhiệu chỉnh quátrình mài đơn giản tại mọi thời điểm
zLập trình biên dạng tại máy mài cóthểnạp hoặc làhình dạng đámài hoặc hình dạng chi tiết mài với trợgiúp đồhoạnhờhệCNC
z…
MMááy m y màài CNC
i
38. 38
„Phân loại máy mài
zMáy mài phẳng (thường có3 trục NC, cókhi có thêm 2 đến 3 trục NC khác dùng cho các chuyển động tách biệt ở đóchi tiết mài không phải luôn làphẳng, màcóthểlồi hoặc lõm theo phương X hoặc Y)
zMáy mài tròn (thường có2 trục NC, cókhi là2x2 trục NC cho dạng mài đặc biệt)
zMáy mài dụng cụ(cóít nhất 5 trục NC với phép nội suy đồng thời)
zMáy mài định hình
zMáy mài profin
zMáy mài biên dạng
MMááy m y màài CNC
i
39. 39
„Máy mài 1 trục
MMááy m y màài CNC
i Wide range of accessories: „Spiral grinding „Cylindrical grinding „Optical profile grinding „Copying „Wheel dressing „Wet grinding „Etc.
40. 40
„Máy mài nhiều trục
MMááy m y màài CNC
i „Wheelheadwith 3 spindles (optional up to 6 spindles) „Indexing time less than 5 seconds „Wheel packages with up to 4 grinding
wheels on each
spindle.
„ Cooling pipes
moving together with
the wheel package.
„ 11 kW or 18,5 kW
spindle motor
„ Ideal for advanced
resharpening and
heavy
manufacturing.
41. 41
MMááy m y màài CNC
i „Máy mài dụng cụ „Ultra Versatile – High Precision Tool, Cutter & Broach Grinding machine with 5- axes 5D interpolation and 6th software axis. „For manufacturing orresharpening „11kW or 18,5 kW spindle motor „Automatic loading „Multi-spindleWheelhead
42. 42
„Khả năng gia công trên máy cắt laser
zCắt băng laser làmột dạng cắt đốt cháy tinh bằng cách dùng một tia ánh sáng không nhìn thấy làm cho vật liệu gia công nóng chảy vàtận dụng phản ứng toảnhiệt với khí oxy đểcắt tâm tôn cóchiều dày tới 6mm
„Ưu thếso với phương pháp cắt đốt khác cắt bằng
zVết cắt rất hẹp, khoảng chừng 0.2-0.4mm
zVùng tác động nhiệt rất békhoảng 0.1mm
zVết cắt sắc cạnh (không bịvê tròn, không cóbavia)
zCác cạnh của vết cắt song song với nhau
zĐộnhám bềmặt của vết cắt thấp
zTốc độcắt và năng suất cắt cao
zỨng dụng thuận tiện cho các tấm tôn mỏng
„Ưu thếso với phương pháp đột dập cơ khí thông thường
zKhông cần dụng cụ, nên ko cóhiện tượng mòn dụng cụ
zKhông cần lực tác động
zTạo được các khe, rãnh thủng hẹp mảnh
zTốc độcắt cao
zÍt tiếng ồn
zĐộnhám vết cắt thấp
MMááy c y cắắt laser
t
43. 43
„Đặc điểm chung
zChuyển động của phôi thực hiện trong một mặt phẳng do đócần 2 trục NC.
zKhi gia công theo biên dạng cần cóphép nội suy thẳng hoặc theo biên dạng
zTốc độcắt được giám sát tốt kểcảkhi cắt đường cong cókích thước bé
„Một sốứng dụng khác của laser
zHàn
zCắt
zKhắc
zKhoan
zPhay
MMááy c y cắắt laser
t
44. 44
„Một sốsản phẩm của tạo mẫu nhanh
MMááy t y tạạo m o mẫẫu nhanh (Rapid Prototyping)
u
45. 45
„Nguyên lý chung
zAdditiveFabrication
„„ VVậậtt li liệệuu đư đượợcc thêm vvààoo vvàà liên kkếếtt vvớớii nhau đđểể ttạạoo th thàành nh mmẫẫuu không
ph phảảii llàà ccắắtt ggọọtt vvậậtt li liệệuu như ccáácc phương ph pháápp gia công truy truyềềnn th thốống ng
((phay phay, , ti tiệệnn, , bbààoo……))
zDirect fabrication from CAD data
„„ Tr Trựựcc ti tiếếpp ttạạoo ra ccáácc mmẫẫuu th thựựcc ttừừ mô hhìình nh CAD
zLayered Manufacturing
„„ MMẫẫuu đư đượợcc ttạạoo theo llớớpp ((llớớpp sau đư đượợcc ttạạoo th thàành nh trên nnềềnn ccủủaa llớớpp trư trướớcc))
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u
46. 46
„Đặc điểm chung
zGiảm được đáng kểthời gian gia công đối với các chi tiết cókích thước vừa phải và độphức tạp cao.
zCho phép tạo mẫu các vật thểcócác hình dạng phức tạpmàkhông thểgia công bằng các phương pháp gia công cắt gọt thông thường
zTạo hình trực tiếp từdữliệu CAD
zCómặt hạn chếvềkích thước. Thểtích vật thểtạo mẫu khoảng 0.125m3
zVật liệudùng trong công nghệtạo mẫu nhanh bịhạn chếvàphụthuộc vào phương pháp sửdụng.
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u
47. 47
„Quy trình tạo mẫu
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u TạomôhìnhCAD củamẫuChuyểnmôhìnhCAD sang địnhdạngSTL (*.stl) CắtmẫuthànhnhữnglớpmỏngtrênmặtcắtngangHoànchỉnhmẫuvàchuyểndữliệutớimáyRPTạomẫutheolớpLàmsạchvàxửlýmẫu
48. 48
„Tạomôhình mẫutrựctiếpbằngCAD
zDùngcácphầnmềmvẽCAD nhưPro/Engineer, Solidworks…hay cácphầnmềmchuyêndụngtrongkiếntrúc, nghệthuật…đểthiếtkếvậtthể
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u
49. 49
„Tạo mô hình mẫuthôngqua phươngphápchụpcắtlớp(CT, μCT, MRI…)
zCácbộphậntrongcơthểcon ngườiđượcchụpcắtlớp
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u
50. 50
„Tạo mô hình mẫu bằng cách dùngcácthiếtbịnhưmáyđotoạđộ, bútvẽbằnglaser…
zCácvậtthểthựcđượcxácđịnhkíchthướcthôngqua cácmáyđotoạđộ
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u
51. 51
„Chuyển mô hình CAD sang định dạng STL
zSTLbiểudiễnxấpxỉcácbềmặtdướidạngcácmặtcạnh.
zSTL file làmộtdanhsáchchứadữliệucácmặtcạnh. Mỗimặtcạnhđượcxácđịnhbởitoạđộ3 đỉnhcủamộttam giácvàmộtpháptuyếnngoàiđơnvịcủatam giácđó.
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u
52. 52
„Cắt lớp vật thể
zVậtthể3D địnhdạng.STLsẽđượccắtthànhnhữnglớpmỏng2D thôngqua mộtphầnmềmcắtlớpchuyêndụng.
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u
53. 53
„Hoàn chỉnh mẫu vàchuyển dữliệu tới máy RP
zThêmcácphầnđỡtrongtrườnghợptạomẫukémcứngvững
zHìnhthànhđườngchạy, xácđịnhcácchếđộtạomẫu
zChuyểndữliệutớimáyRP dướidạngcode(a)(b) Types of hatching path; (a)crank, (b)zigzag
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u
54. 54
„Dùng các phương pháp khác nhau đểtạo mẫu
zTạomẫutheonguyêntắclớpsauchồnglênlớptrước
zVậtliệucóthểbằngnhựa, giấy, bộtkimloại, ceramic…tuỳtừngphươngpháptạomẫunhanh
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u
55. 55
SLA (Stereolithography)
FDM (Fused Deposit Manufacturing) „CácvídụvềmẫugiacôngbằngRP
TTạạo m o mẫẫu nhanh
u
