giới thiệu các_máy_điều_khiển_số

11

GIGIỚỚI THII THIỆỆU CU CÁÁC MC MÁÁY ĐIY ĐIỀỀU U KHIKHIỂỂN SN SỐỐ

Ths.Phùng Xuân LanBộ môn CNCTM

Khoa Cơ Khí

22

NNộội dung ci dung củủa ba bàài gii giảảngng

Đặc điểm chungCác thành phần cơ bản của máy điều khiển số

Hệ thống điều khiển sốMột số kết cấu cơ khí

Giới thiệu các máy điều khiển sốMáy tiện CNCMáy phay CNCTrung tâm phay/khoanTrung tâm tiện/phayMáy mài CNCCắt bằng laserTạo mẫu nhanh

33

ĐĐặặc đic điểểm chungm chung

Máy công cụ NC, CNC có cấu tạo tổng quát gồm hai phần chính:Máy công cụ thực hiện quá trình gia công (tiện, phay, khoan, mái, laser, tia lửa điện, xung điện…)Hệ điều khiển số (bộ điều khiển số NC hoặc bộ điều khiển số dùng máy vi tính CNC)

Dữ liệu mô tả tiến trình và nội dung gia công chi tiết được lưu giữ ở hệ điều khiển số (NC, CNC) dưới dạng chương trình NC.Phương thức nạp chương trình NC từ ngoài vào hệ NC, CNC thông qua:

Bằng tay thông qua bảng điều khiển của máy công cụBằng tay thông qua bàn phím của máy tính nối với máy công cụThông qua các vật mang tin như:

Băng đBăng đụục lc lỗỗ, b, bììa đa đụục lc lỗỗ, , băng tbăng từừ ddùùng cho hng cho hệệ NCNCCCáác đc đĩĩa compact (a compact (CD),CD), đ đĩĩa ma mềềm dm dùùng cho hng cho hệệ CNCCNC

Giải pháp CAD/CAM-CNC liên hoàn mà ở đó chương trình gia công NC được soạn thảo tự động trên cơ sở dữ liệu CAD kết nối tương thích với hệCAM rồi trực tiếp truyền tới máy gia công CNC để thực hiện

44

ĐĐặặc đic điểểm chungm chung

Quá trình gia công chi tiết trên máy NC, CNC được thực hiện tự động, đạt độ chính xác và năng suất gia công cao

Do máy quyết định, không phụ thuộc và tay nghề thợ đứng máy, thợ đứng máy chỉ còn chức năng giám sát quá trình gia công vàcan thiệp kịp thời vào quá trình đó khi cần thiết

Quá trình gia công chi tiết trên máy CNC đạt được tính linh hoạt cao

Không giống như các máy điều khiển tự động theo chương trình cứng (dùng cam, cữ chặn, công tắc hành trình…), M-CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, đặc biệt khi có trợ giúp của máy tính, tiếc kiệm thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả với sản xuất loạt nhỏ.

55

Quá trình xử lý số là bản chất của quá trình NC và CNC và gồm hai giai đoạn:

Xử lý số bên ngoài (lập chương trình NC) để tạo ra vật mang tin lưu trữ và truyền tải chương trình NCXử lý số bên trong (gia công theo chương trình NC đã lập từ vật mang tin

Bản vẽ chi tiết cơ khí

Lập trình gia công NC

Vật mang tin

Hệ điều khiển NC, CNC

Máy công cụNC, CNC

Xử lý số bên ngoài Xử lý số bên trong

Quá trình xử lý số ở máy NC, CNC

HHệệ đi điềều khiu khiểển trong mn trong mááy điy điềều khiu khiểển sn sốố

66

Bản vẽ kết cấu chi tiết cơ khí

Bản vẽ công nghệgia công chi tiết

Bản ghi chương trình gia công (theo ngôn ngữ máy NC, CNC)

Máy lập trình tạo băng lỗ(Máy chữ tự động)

Vật mang tin (Băng lỗ)

Máy công cụ NC

Máy vi tính (soạn thảo chương trình gia công)

Vật mang tin (Đĩa mềm, đĩa CD)

Máy công cụ CNC

Chuẩn bị công nghệ gia công chi tiết cho máy NC, CNC


77

Bảng điều khiển

Chuẩn bị thông tin

Lưu thông tín hiệu trong hệ điều khiển số

Tay quay Đầu đọc Máy vi tính

Dữ liệu chương trình

Dữ liệu hiệu chỉnh

Dữ liệu dao Dữ liệu máy

Xử lý thông tin

Điều chỉnh sốvòng quay trục chính

Điều chỉnh vịtrí

Điều chỉnh thích ứng

Rơle vòng quay Hiệu chỉnh dòng

Rơle vòng quay Hiệu chỉnh dòng

Tổng thể máy công cụ

Truyền động trục chính

Truyền động chạy dao

Lớp 1Nạp dữ liệu

Lớp 2Lưu trữ

Lớp 3Lưu chuyển

Lớp 4Lưu xử lý

Lớp 5Điều chỉnh

Lớp 6Điều khiển toàn máy


88

Nguyên tắc điều khiển


99

Nguyên tắc điều khiển

Nguyên lý nạp và xử lý thông tin trong một vòng tròn điều khiển khép kín


1010

Nguyên tắc 1 trục điều khiển vòng kín


1111

Nguyên tắc 2 trục điều khiển vòng hở


1212

CCấấu tru trúúc cc củủa ma mộột mt mááy điy điềều khiu khiểển sn sốố

1313

Màn hình và bảng điều khiển

MMộột st sốố kkếết ct cấấu trong mu trong mááy điy điềều khiu khiểển sn sốố

1414

Thân, đế máyĐộ cứng vững caoCó các thiết bị chống dao độngỔn định về nhiệt…


1515

Bệ đỡĐộ cứng vững caoCó các thiết bị chống dao độngỔn định về nhiệt…

Hệ thống trượtHệ thống trượt thẳngKhả năng tải caoĐộ cứng vững tốtKhông có hiện tượng dính, trơn khi trượt


1616

Trục vitme biYêu cầu độ chính xác truyền động caoKhả năng tải lớn (phụ thuộc và số bi)Yêu cầu khử khe hở

Ụ máy sauKết cấu yêu cầu độcứng vững caoDễ dàng di chuyển


1717

Đầu rêvônveKhả năng thay đổi dao nhanhVận hành chính xác

Ổ tích daoChứa được nhiều daoVận hành chính xác


1818

Các kết cấu khác

Cấp phôi tự động

Cơ cấu thay dao tự động


1919

GIGIỚỚI THII THIỆỆU CU CÁÁC MC MÁÁY ĐIY ĐIỀỀU U KHIKHIỂỂN SN SỐỐ

2020

Tuỳ theo kết cấu có thể phân chia:Kết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứngBàn/ bệ máy thẳng hoặc nghiêngVới một, hai hoặc nhiều trục chínhVới một hoặc nhiều bàn dao hoặc đầu dao rêvônveCó hoặc không các trục phụ để mở rộng khả năng gia công

Tuỳ theo mức độ tự động hoá có thể có:Ổ tích phôi có chức năng thay đổi phôi tự độngỔ tích dao có chức năng thay đổi dụng cụ giữa đầu dao rêvônve vàổ tích daoThay đổi các chấu kẹp tự động trong mâm cặpLuy-nét và ụ động được điều khiển sốGiám sát dụng cụ tự động

MMááy tiy tiệện CNCn CNC

2121


Một số chức năng chính:Hiệu chỉnh đồng thời nhiều thông số của dụng cụ (bán kính lưỡi cắt, độ mòn dao)Giám sát các lưỡi cắt của dụng cụ và kiểm tra hiện tượng vỡ daoGiám sát tuổi bền dụng cụ và truy cập tự đông dụng cụ tương đương để thay thế dụng cụ đã hết tuổi bềnTốc độ cắt không đổi nhờ tốc độ quay của trục chính thích nghi tự động với đường kính chi tiết gia công

2222


Khả năng gia công

2323



2424


Máy tiện CNC 1 trục chính - 1 đầu rêvonve

2525



2626



2727

MMááy phay CNCy phay CNC

Tuỳ theo kết cấu có thể phân chia:Kết cấu nằm ngang hoặc thẳng đứngBàn/ bệ máy thẳng hoặc nghiêng hoặc quayVới một, hai hoặc nhiều trục chínhCó hoặc không các trục phụ để mở rộng khả năng gia công

Tuỳ theo mức độ tự động hoá có thể có:Ổ tích phôi có chức năng thay đổi phôi tự độngỔ tích dao có chức năng thay đổi dụng cụGiám sát dụng cụ tự động

2828


Một số chức năng chính:Hiệu chỉnh đồng thời nhiều thông số của dụng cụ (chiều dài, bán kính dao)Giám sát các lưỡi cắt của dụng cụ và kiểm tra hiện tượng vỡ daoGiám sát tuổi bền dụng cụ và truy cập tự đông dụng cụ tương đương để thay thế dụng cụ đã hết tuổi bền

2929



d) T-slot cutting with a milling cutter

3030


Máy phay 3 trục toạ độ

3131

Đặc điểm chung của một trung tâm gia công phay/khoan:Ba trục NC thẳng và một bàn trong quay được để gia công 4 mặt trên phôi có hình khối vuông trong 1 lần gá. Khi sử dụng một đầu lắp dụng cụ có thểnghiền theo phương ngang hoặc đứng có thể gia công cả trục thứ 5Có thể thực hiện mọi công việc (phay, khoan, tiện, cán phẳng, cắt ren) với kết cấu mở rộng phù hợp có thể phay biên dạng, khoan nghiêng hoặc tiện ren. Tốc độ quay và tốc độ tiến dao phải được lập trình cho từng dụng cụCác dụng cụ được đưa vào ổ tích dao nối ghép với máy gia công, được truy cập theo chương trình và thay đổi vào trục chính của máy. Có thêm các thiết bị thay đổi phôi để giảm thời gian dứng máy do phải thay đổi phôi gia công. Việc gá kẹp vá tháo dỡ phôi được thực hiện trong thời gian cắt vật liệu và ở bên ngoài phạm vi gia công của máyNhững trung tâm gia công phức tạp hơn còn có thêm bàn tròn thứ hai quay được, có thêm đồ gá nghiêng dùng cho phôi hoặc môt đầu dao phụ ngang hoặc đứng có thể điểu chỉnh theo góc bất kỳ.

Trung tâm gia công phay/khoanTrung tâm gia công phay/khoan

3232

Phân loại trung tâm gia côngTheo vị trí của trục chính máy: trung tâm gia công ngang, trung tâm gia công đứngTrung tâm gia công có bàn toạ độ nghĩa là chuyển động X/Y của phôi và chuyển động Z của dụng cụTrung tâm gia công có trụ đứng dịch chuyển: dụng cụ thực hiện chuyển động X, Y và Z còn phôi tùy theo yêu cầu có chuyển động nghiêng hoặc quay theo 1 hoặc 2 trục

Trung tâm gia công phay/khoanTrung tâm gia công phay/khoan

3333

Trung tâm gia công khoan/phayTrung tâm gia công khoan/phay

3434

Đặc điểm chung của một trung tâm gia công tiện, phay:Ngoài các chuyển động quay cần thiết của phôi, dao cụ còn cóthêm các chuyển động chạy dao khác thích hợp cho việc phay/khoan các biên dạng phức tạp trên chi tiết tiệnCó thể tiến hành tiện và phay/khoan trên phôi mà không phải gá đặt phôi nhiều lần

Trung tâm gia công tiTrung tâm gia công tiệện, phayn, phay

3535


3636


3737

Khả năng của máy mài CNCĐộ chính xác yêu cầu cao hơn nhiều đối với độ phân giải khi đo vàlập trình là 0.1μmPhạm vi lượng tiến dao rông từ 0.02 mm/phút …60 m/phútSửa đá mài điều khiển số với dụng cụ kim cươngHiệu chỉnh (bù) tốc độ quay của trục mài và chuyển động ăn vào của đá mài sau khi sửa đáTốc độ tiến dao theo quỹ đạo với sai số về gốc 0 để tránh sai sốbiến dạng khi sử a đá profin cũng như khi mài lắc lưLập trình và hiệu chỉnh quá trình mài đơn giản tại mọi thời điểmLập trình biên dạng tại máy mài có thể nạp hoặc là hình dạng đámài hoặc hình dạng chi tiết mài với trợ giúp đồ hoạ nhờ hệ CNC…

MMááy my màài CNCi CNC

3838

Phân loại máy màiMáy mài phẳng (thường có 3 trục NC, có khi có thêm 2 đến 3 trục NC khác dùng cho các chuyển động tách biệt ở đó chi tiết mài không phải luôn là phẳng, mà có thể lồi hoặc lõm theo phương X hoặc Y)Máy mài tròn (thường có 2 trục NC, có khi là 2x2 trục NC cho dạng mài đặc biệt)Máy mài dụng cụ (có ít nhất 5 trục NC với phép nội suy đồng thời)Máy mài định hìnhMáy mài profinMáy mài biên dạng


3939

Máy mài 1 trục


Wide range of accessories:Spiral grindingCylindrical grindingOptical profile grindingCopyingWheel dressingWet grindingEtc.

4040

Máy mài nhiều trục


Wheelhead with 3 spindles (optional up to 6 spindles)Indexing time less than 5 secondsWheel 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 motorIdeal for advancedresharpening and heavy manufacturing.

4141


Máy mài dụng cụ

Ultra Versatile –High Precision Tool, Cutter & Broach Grinding machine with 5-axes 5D interpolation and 6th software axis.For manufacturing or resharpening11 kW or 18,5 kW spindle motorAutomatic loadingMulti-spindleWheelhead

4242

Khả năng gia công trên máy cắt laserCắt băng laser là một dạng cắt đốt cháy tinh bằng cách dùng một tia ánh sáng không nhìn thấy làm cho vật liệu gia công nóng chảy và tận dụng phản ứng toả nhiệt với khí oxy để cắt tâm tôn có chiều dày tới 6mm

Ưu thế so với phương pháp cắt đốt khác cắt bằng Vết cắt rất hẹp, khoảng chừng 0.2-0.4mmVùng tác động nhiệt rất bé khoảng 0.1mmVết cắt sắc cạnh (không bị vê tròn, không có bavia)Các cạnh của vết cắt song song với nhauĐộ nhám bề mặt của vết cắt thấpTốc độ cắt và năng suất cắt caoỨng dụng thuận tiện cho các tấm tôn mỏng

Ưu thế so với phương pháp đột dập cơ khí thông thườngKhông cần dụng cụ, nên ko có hiện tượng mòn dụng cụKhông cần lực tác độngTạo được các khe, rãnh thủng hẹp mảnhTốc độ cắt caoÍt tiếng ồnĐộ nhám vết cắt thấp

MMááy cy cắắt lasert laser

4343

Đặc điểm chungChuyển động của phôi thực hiện trong một mặt phẳng do đó cần 2 trục NC.Khi gia công theo biên dạng cần có phép nội suy thẳng hoặc theo biên dạngTốc độ cắt được giám sát tốt kể cả khi cắt đường cong có kích thước bé

Một số ứng dụng khác của laserHànCắtKhắcKhoanPhay

MMááy cy cắắt lasert laser

4444

Một số sản phẩm của tạo mẫu nhanh

MMááy ty tạạo mo mẫẫu nhanh (Rapid Prototyping)u nhanh (Rapid Prototyping)

4545

Nguyên lý chungAdditive Fabrication

VVậậtt liliệệuu đưđượợcc thêmthêm vvààoo vvàà liênliên kkếếtt vvớớii nhaunhau đđểể ttạạoo ththàànhnh mmẫẫuu khôngkhôngphphảảii llàà ccắắtt ggọọtt vvậậtt liliệệuu nhưnhư ccáácc phươngphương phpháápp giagia côngcông truytruyềềnn ththốốngng((phayphay, , titiệệnn, , bbààoo……))

Direct fabrication from CAD data TrTrựựcc titiếếpp ttạạoo rara ccáácc mmẫẫuu ththựựcc ttừừ mômô hhììnhnh CADCAD

Layered ManufacturingMMẫẫuu đưđượợcc ttạạoo theotheo llớớpp ((llớớpp sausau đưđượợcc ttạạoo ththàànhnh trêntrên nnềềnn ccủủaa llớớpp trưtrướớcc))

TTạạo mo mẫẫu nhanhu nhanh

4646

Đặc điểm chungGiảm được đáng kể thời gian gia công đối với các chi tiết có kích thước vừa phải và độ phức tạp cao.

Cho phép tạo mẫu các vật thể có các hình dạng phức tạp màkhông thể gia công bằng các phương pháp gia công cắt gọt thông thường

Tạo hình trực tiếp từ dữ liệu CAD

Có mặt hạn chế về kích thước. Thể tích vật thể tạo mẫu khoảng 0.125m3

Vật liệu dùng trong công nghệ tạo mẫu nhanh bị hạn chế và phụthuộc vào phương pháp sử dụng.


4747

Quy trình tạo mẫu


Tạo mô hình CAD của mẫu

Chuyển mô hình CAD sang định dạng STL (*.stl)

Cắt mẫu thành những lớp mỏngtrên mặt cắt ngang

Hoàn chỉnh mẫu vàchuyển dữ liệu tới máy RP

Tạo mẫu theo lớp

Làm sạch và xử lý mẫu

4848

Tạo mô hình mẫu trực tiếp bằng CADDùng các phần mềm vẽ CAD như Pro/Engineer, Solidworks…hay các phần mềm chuyên dụng trong kiến trúc, nghệ thuật…để thiếtkế vật thể


4949

Tạo mô hình mẫu thông qua phương pháp chụp cắt lớp (CT, μCT, MRI…)

Các bộ phận trong cơ thể con người được chụp cắt lớp


5050

Tạo mô hình mẫu bằng cách dùng các thiết bị như máy đo toạđộ, bút vẽ bằng laser…

Các vật thể thực được xác định kích thước thông qua các máy đotoạ độ


5151

Chuyển mô hình CAD sang định dạng STLSTL biểu diễn xấp xỉ các bề mặt dưới dạng các mặt cạnh.STL file là một danh sách chứa dữ liệu các mặt cạnh. Mỗi mặtcạnh được xác định bởi toạ độ 3 đỉnh của một tam giác và mộtpháp tuyến ngoài đơn vị của tam giác đó.


5252

Cắt lớp vật thểVật thể 3D định dạng .STL sẽ được cắt thành những lớp mỏng 2D thông qua một phần mềm cắt lớp chuyên dụng.


5353

Hoàn chỉnh mẫu và chuyển dữ liệu tới máy RPThêm các phần đỡ trong trường hợp tạo mẫu kém cứng vữngHình thành đường chạy, xác định các chế độ tạo mẫuChuyển dữ liệu tới máy RP dưới dạng code

(a) (b)

Types of hatching path;

(a)crank, (b)zigzag


5454

Dùng các phương pháp khác nhau để tạo mẫuTạo mẫu theo nguyên tắc lớp sau chồng lên lớp trướcVật liệu có thể bằng nhựa, giấy, bột kim loại, ceramic…tuỳ từngphương pháp tạo mẫu nhanh


5555SLA (Stereolithography) FDM (Fused Deposit Manufacturing)

Các ví dụ về mẫu gia công bằng RP


5656SLS (Slective Laser Sintering) LOM (Laminated Object Manufacturing)



57573D Printing SGC (Solid Ground Curing)



5858

ỨỨngng ddụụngng ccủủaa RPRP

Design review and functional testingCho phép chế tạo nhanh và với hiệu quả kinh tế cao các mẫu giúp chonhiều quá trình kiểm định sản phẩm như là tối ưu hoá thiết kế, kiểm trachức năng sản phẩm trong quá trình phát triển sản phẩm

Scientific or topological visualizationCho phép hình dụng dễ dàng những mô hình có kết cấu và hình dạngphức tạp trong toán, nghệ thuật, kiến trúc mà không thể gia công bằngphương pháp cắt gọt thông thường

Rapid toolingTạo vật mẫu trung gian trong công nghệ làm khuôn (indirect tooling)

Tạo trực tiếp dụng cụ cắt (direct tooling)

Rapid manufacturingChế tạo, sản xuất nhanh các chi tiết phức tạp với số lượng nhỏ ứng dụngtrong y học hay các ngành chế tạo khác

5959

Y học

Tasks:1) Reconstruct 3D anatomy2) Identify and separate tumor3) Design repairing scaffold4) Tissue engineered bone implant

Tumor identification

ỨỨng dng dụụng cng củủa RPa RP

6060


Rapid tooling

Fig: Manufacturing steps in sand casting that causes that uses rapid-prototyped patterns

6161

Fig: Manufacturing steps in sand casting that causes that uses rapid-prototyped patterns


Rapid tooling

giới thiệu các_máy_điều_khiển_số

Documents