Giáo trình Tiện, phay CNC nâng cao (Trình độ Cao đẳng)

h sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Trong chiến lược phát triển và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Đào tạo nguồn nhân lực phục vụ cho công nghiệp hóa nhất là trong lĩnh vực cơ khí – Nghề cắt gọt kim loại là một nghề đào tạo ra nguồn nhân lực tham gia chế tạo các chi tiết máy móc đòi hỏi các sinh viên học trong trường cần được trang bị những kiến thức, kỹ năng cần thiết để làm chủ các công nghệ sau khi ra trường tiếp cận được các điều kiện sản xuất của các doanh nghiệp trong và ngoài nước. Khoa Cơ khí Trường Cao đẳng nghề Việt -Đức Hà Tĩnhđã biên soạn cuốn giáo trình mô đun Phay, bào rãnh chốt đuôi én. Nội dung của mô đun để cập đến các công việc, bài tập cụ thể về phương pháp và trình tự gia công các chi tiết. Căn cứ vào trang thiết bị của các trường và khả năng tổ chức học sinh thực tập ở các công ty, doanh nghiệp bên ngoài mà nhà trường xây dựng các bài tập thực hành áp dụng cụ thể phù hợp với điều kiện hoàn cảnh hiện tại. Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình biên soạn, song không tránh khỏi những sai sót. Chúng tôi rất mong nhận được những đóng góp ý kiến của các bạn và đồng nghiệp để cuốn giáo trình hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: Khoa Cơ khí – Trường Cao đẳng nghề Việt -Đức Hà Tĩnh Hà Nội, ngày tháng năm 2013 2 2 MỤC LỤC TRANG Lời giới thiệu 1 Mục lục 2 Bài1: LẬP TRÌNH PHAY CNC TRÊN TRỤC PHÂN ĐỘ 3 1. Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động trục phân độ 3 2. Tính toán bước xoắn, góc quay khi gia công 6 3. Giới thiệu một số lệnh lập trình phân độ. 8 4. Lập trình gia công đường xoắn, phân độ 9 Bài 2: GIA CÔNG PHAY CNC TRÊN TRỤC PHÂN ĐỘ 12 1. Phay đa giác 12 2. Phay trục vít 16 3. Phay rãnh xoắn 19 4. Phay cam 21 5. Phay mặt xoắn được lập trình bằng phần mềm CAD/CAM 23 Bài 3: LẬP TRÌNH PHAY TRÊN TRỤC THỨ 3 MÁY TIỆN CNC 25 1. Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động trục thứ 3 25 2. Tính toán bước xoắn, góc quay khi gia công 26 3. Giới thiệu một số lệnh lập trình phân độ trên trục thứ 3 28 4. Lập trình gia công đường xoắn, phân độ trên trục thứ 3 29 Bài 4 . GIA CÔNG PHAY TRÊN TRỤC THỨ 3 MÁY TIỆN CNC 31 1. Phay đa giác 31 2. Phay trục vít 33 3. Phay rãnh xoắn 36 4. Phay cam thùng, rãnh xoắn trên mặt côn 37 5. Phay rãnh mặt đầu 40 6. Phay mặt xoắn được lập trình bằng phần mềm CAD/CAM 41 Tài liệu tham khảo: 45 3 3 BÀI 1: LẬP TRÌNH PHAY CNC TRÊN TRỤC PHÂN ĐỘ Giới thiệu: Cơ cấu phân độ được sử dụng nhiều trong ngành cơ khí như tiện vạn năng, phay vạn năng. Cơ cấu phân độ đóng van trò như một đồ gá giúp cho việc gá đặt chi tiết khi gia công. Đối với các máy gia công tự động cơ cấu phân độ cũng đóng một vai trò quan trọng. Trong bài này sẽ giới thiệu công dụng và phương pháp gá đặt trên cơ cấu phân độ để gia công trên máy CNC. Mục tiêu: + Trình bày được cấu tạo, nguyên lý ụ phân độ; + So sánh điểm giống nhau và khác nhau giữa phay đường xoắn trên máy phay vạn năng và máy phay CNC; + Lập được chương trình gia công phay trên trục phân độ; + Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. 1. Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động trục phân độ Ngày nay máy CNC nhiều trục rất phổ biến tuy nhiên giá thành khá cao do đó một biện pháp nhằm thay thế những máy nhiều trục giảm giá thành trang bị máy nhiều trục là gắn thêm trên máy một thiết bị gọi là bàn xoay. Bàn xoay hay còn gọi là trục phân độ lắp trên các máy phay CNC hoặc trung tâm gia công thường được gắn động cơ để điều khiển phân độ (hình 1.1). Đối với loại bàn xoay có một trục quay nằm ngang thì nó có vai trò như trục thứ 4 của máy. Đối với loại bàn xoay nghiêng hai trục quay thì nó đóng vai trò như trục thứ 4 và thứ 5 của máy, các trục này thường có tên là trục A và trục B. Bàn xoay của máy CNC có tác dụng làm tăng thêm tính vạn năng cho máy, giúp giảm số lần gá lắp, tăng độ chính xác gia công. Ứng dụng chủ yếu là để gia công các chi tiết có yêu cầu cao có nhiều bề mặt phức tạp mà chỉ cần gia công trên một lần gá. Trong phạm vi mô đun này ta làm quen với trục phân độ tương ứng với trục thứ 4 của máy. 4 4 Tùy thuộc vào đầu phân độ được lắp bên trái hay bên phải của bàn máy mà chiều dương của trục quay có thể thay đổi. Hình 1.1 Trục phân độ trên máy CNC 5 5 Cấu tạo trục phân độ Cấu tạo của trục phân độ giống với đầu phân độ vạn năng nhưng có các đĩa chia, bánh răng thay thế được thay bằng một động cơ nối với bộ điều khiển CNC để điều khiển phân độ (hình 1.3) Nguyên lý hoạt động Tương tự như đầu phân độ sử dụng trên máy vạn năng tuy nhiên đầu phân độ trên máy cnc được điều khiển bởi bộ điều khiển thông qua động cơ servo. Dựa trên nguyên lý ăn khớp của trục vít bánh vít để phôi quay được một vòng (3600) thì động cơ phải quay được K vòng, số vòng quay của động cơ luôn luôn được giám sát nên góc quay của đầu phân độ rất chính xác xấp xỉ 0.0010. Hình 1.2 : Hệ tọa độ trên máy phay CNC Hình 1.3: Các bộ phận của trục quay 6 6 Để cố định phôi tại một vị trí nào đó thì trên trục chính của đầu phân độ có gắn cơ cấu đĩa phanh giúp chi tiết không bị thay đổi vị trí khác do tác dụng của lực cắt 2. Tính toán bước xoắn, góc quay khi gia công Bước xoắn là chiều dài theo trục X máy dịch chuyển được khi trục phân độ quay được một vòng (3600)(hình 1.4) Với bước xoắn đã cho thì khi dao dịch chuyển theo trục X một khoảng phôi phải quay được một góc. Bước xoắn và góc quay luôn luôn liên quan đến nhau. Giả sử tính góc quay khi phay một rãnh xoắn trên chiều dài L1, bán kính quay R (tọa độ Z), bước xoắn P ta tính theo công thức sau A=360xLl/P trong đó A là góc quay cần tính, L1 là chiều dài rãnh theo trục X, P là bước xoắn khi trục quay một góc 360 độ. Ví dụ (hình 1.5): Bước xoắn Khoảng dịch chuyển Góc quay Bước xoắn Hình 1.4: Khai triển bước xoắn trên mặt phẳng 7 7 Tọa độ điểm A Z=40.0; X=100.0; A=120 độ Tọa độ điểm B Z=40.0; X=50.0; A=210 độ Tính khoảng cách từ A đến B(hình 1.6) Khoảng cách L1 là khoảng cách theo trục quay L1=80xx90/360=63 mm Khoảng cách L2 là khoảng cách từ A đến B L2 = =80mm Chú ý: trong quá trình gia công để phù hợp với đơn vị sử dụng thì bước tiến dao đối với một số hệ điều khiển cũng phải đổi từ mm/phút sang độ/phút Hình 1.5: Sơ đồ tạo bước xoắn Hình 1.6: Sơ đồ tính khoảng cánh AB  Hình 1.7: Sơ đồ bước xoắn 8 8 Thời gian để trục quay được một vòng (Hình 1.7) T = phút T là thời gian để trục quay quay được một vòng. X bước xoắn (khoảng dịch chuyển theo trục X khi trục quay quay được một vòng) A là góc quay Bước tiến góc FA = độ/phút 3. Giới thiệu một số lệnh lập trình phân độ. Tùy theo các hệ điều khiển khác nhau và nhà sản xuất khác nhau mà có thể có các mã điều khiển khác nhau, dưới đây xin giới thiệu một số mã thông dụng theo tiêu chuẩn ISO Ngoài các lệnh như máy 3 trục thì để điều khiển trục quay cần thêm vào câu lệnh từ lệnh điều khiển góc quay A Ví dụ A0.001 (quay đi 0.001 độ) Lệnh khóa trục phân độ M10 Lệnh bỏ khóa trục phân độ M11 Điều khiển trục phân độ quay cùng chiều kim đồng hồ M22 Điều khiển trục phân độ quay ngược chiều kim đồng hồ M21 G00 Lệnh chạy dao nhanh (X,Y,Z,A,) Ví dụ: G0 X100.A30. G01 Nội suy đường thẳng (X,Y,Z,A,F) Ví dụ: G01X30.A40. G02 Nội suy cung tròn cùng chiều kim đồng hồ (X,Y,Z,A,I,J,K,R,F) G03 Nội suy cung tròn cùng chiều kim đồng hồ (X,Y,Z,A,I,J,K,R,F) G28 Về điểm tham chiếu (X,Y,Z,A,) 9 9 Ví dụ:Để gia công rãnh cam như hình dưới ta tính tọa độ theo hai trục X và A như sau(hình 1.8) ... N5 G01X120.A30. N6 G02X90.A60.R30. N7 G01X70. N8 G03X60.A70.R10. N9 G01A150. N10 G02X70.A190.R75. N11 G01X110.A230. N12 G03X120.A270.R75. N13 G01A360. G01A150. ... 4. Lập trình gia công đường xoắn, phân độ 4.1 Lập trình gia công đường xoắn. Là phương pháp lập trình điều khiển cho trục quay đồng thời chuyển động dọc trục, lập trình đường xoắn được thực hiện theo các bước sau: Bật chức năng đầu phân độ Chạy dao tới điểm bắt đầu gia công Chuyển động cắt theo trục Z để lấy chiều sâu cắt Nội suy theo hai trục X, A Hình 1.8: Sơ đồ triển khai rãnh cam 10 10 Ví dụ: Gia công đường xoắn AB (hình 1.9) Tọa độ điểm A Z=40.0; X=100.0; A=120 độ Tọa độ điểm B Z=40.0; X=50.0; A=210 độ O1234 (CHUONG TRINH); G91G28Z0; G28X0Y0A0; T1; M6; G00G90G54X40.0Y0 A120. S8000; G43H1Z100.; M03; Z45.; G01Z40.F100; M22; G01X50.A210.F650.; G00Z100.; G91G28Z0; M30; 4.2 Lập trình phân độ Thông thường phân độ để gia công mặt phẳng, rãnh, khoan, vv đầu phân độ đóng vai trò giống như ụ chia sử dụng trên máy phay vạn năng, sau khi phân độ thì mới thực hiện gia công, và để tránh vị trí phân độ bị thay đổi do lực trong quá trình cắt thì chức năng phanh hãm phải bật trước khi gia công. Ví dụ: ... M11; Lệnh bỏ khóa trục phân độ M22 ;Điều khiển trục phân độ quay cùng chiều kim đồng hồ G91G01A60.F100.; Điều khiển trục phân độ quay đi một góc 60 độ Hình 1.9: Sơ đồ phay rãnh xoắn 11 11 M10 ; Lệnh khóa trục phân độ G90 12 12 BÀI 2: GIA CÔNG PHAY CNC TRÊN TRỤC PHÂN ĐỘ Giới thiệu: Nội dung bài học này giới thiệu một số công nghệ gia công trên máy phay CNC sử dụng cơ cấu phân độ để gá đặt. Mục tiêu: + Trình bày được các yêu cầu kỹ thuật khi phay phân độ, rãnh xoắn; + Vận hành thành thạo máy phay CNC để phay đúng quy trình quy phạm, đạt cấp chính xác 7-6, độ nhám cấp 7-9, đạt yêu cầu kỹ thuật, đúng thời gian quy định, đảm bảo an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp; + Phân tích được các dạng sai hỏng, nguyên nhân và cách khắc phục; + Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. 1. Phay đa giác Phay đa giác là phương pháp phay phân độ cố định. Để phay đa giác thì sau khi ta điều khiển trục quay đi một góc bằng 360/ số cạnh của đa giác điều khiển khóa đầu phân độ sau đó điều khiển phay như máy 3 trục, sau khi phay xong cạnh thứ nhất thì phân độ cạnh thứ hai thứ 3 cho đến khi hết cạnh đa giác. - Chọn trình tự gia công, phương pháp gá. Gá chi tiết trên đầu phân độ, tâm phôi trùng với tâm quay. - Chọn dụng cụ cắt, tính chế độ cắt. Dao phay ngón 10 hợp kim hai lưỡi cắt V=70m/phút; fz=0.08mm/răng N=(70x1000)/(3.14x10) = 2229 làm tròn lấy N= 2200 vòng/phút F = Nxfz xZ = 2200x0.08x2 = 352 mm/phút Tính tọa độ để lập trình. - Lập trình phay đa giác Ví dụ: phay chi tiết 6 cạnh (hình 2.1) 13 13 O0001; G21 G91G28Z0; T1; M06; G0G90G54X100.0Y80.0A0.0; (góc bắt đầu 0 độ) G43Z150.0H1S2200 ; M03 ; Hình 2.1: Sơ đồ phay lục giác 14 14 M08 ; Z60.0 G01 Z50.0F100; M10 ; G01Y-80.0F352; G0Z60.0; Y80.0; M11; M22; G91A60.0 ; (phân độ một góc 60 độ) M10 ; G90 G01 Z50.0F100; M10 ; G01Y-80.0F352; G0Z60.0; Y80.0; M11; M22; G91A60.0 ; (phân độ một góc 60 độ) M10 ; G90 G01 Z50.0F100; M10 ; G01Y-80.0F352; G0Z60.0; Y80.0; M11; M22; G91A60.0 ; (phân độ một góc 60 độ) M10 ; G90 G01 Z50.0F100; 15 15 M10 ; G01Y-80.0F352; G0Z60.0; Y80.0; M11; M22; G91A60.0 ; (phân độ một góc 60 độ) M10 ; G90 G01 Z50.0F100; M10 ; G01Y-80.0F352; G0Z60.0; Y80.0; M11; M22; G91A60.0 ; (phân độ một góc 60 độ) M10 ; G90 G01 Z50.0F100; M10 ; G01Y-80.0F352; G0Z100.0 G91G28Z0. M30 ; - Gá dao đăng ký dao. Nhập thông số bù chiều dài dao, giá trị bù bán kính dao tương tự như đã thực hiện gia công 3 trục. Kiểm tra bù chiều dài dao để đảm bảo đã nhập đúng giá trị bù chiều dài dao. - Gá phôi, nhập giá trị offset phôi Nếu như chi tiết kém cứng vững ta có thể gá một đầu cặp trên đầu phân độ, một đầu chống tâm. Rà phôi để đảm bảo trục quay trùng tâm chi tiết, cài gốc tọa độ 16 16 phôi để để tâm quay trùng với tâm chi tiết. - Nhập chương trình, kiểm tra chương trình bằng đồ họa. - Kiểm tra chương trình bằng chạy thử bằng Dry Run. Đưa trục Z lên cao tiến hành chạy Dry Run để kiểm tra đường chạy dao. - Chạy chương trình gia công. Kiểm tra các chế độ, các lựa chọn trong quá trình gia công, % tốc độ trục chính, % bước tiến, % chạy dao nhanh, chọn chạy từng câu lệnh để kiểm tra. Kiểm tra chi tiết. Nên cắt thử sau đó kiểm tra tránh cắt hụt kích thước hoặc chưa cắt hết lượng dư, điều chỉnh chương trình nếu cần thiết tránh mất thời gian chạy lại chương trình nhiều lần 2. Phay trục vít Để phay trục vít trên máy vạn năng ta cần dao phay định hình (mô đun), ụ phân độ được nối với chuyển động của trục vít me bằng bánh răng thay thế nhằm đảm bảo được nguyên lý tạo hình phôi chuyển động tịnh tiến đồng thời quay phân độ. Trên máy CNC có đầu phân độ thì chuyển động này được điều khiển bởi bộ điều khiển thông qua nội suy hai trục đồng thời là trục quay A và trục tịnh tiến X. Với trục quay được tích hợp với máy CNC ta có thể gia công được trục vít với bước xoắn theo yêu cầu mà không cần phải tính lắp bánh răng thay thế như trên máy phay vạn năng thông thường. Giả sử phay trục vít (hình 2.2). Chọn dao phay là dao phay ngón mô đun, có kích thước tương ứng với hình dạng profin của trục vít. - Tính toán để lập trình D d Hình 2.2: Bản vẽ trục vít 17 17 L chiều dài đoạn vít Dc đường kính chân trục vít Dd đường kính đỉnh trục vít Tính góc quay của đầu phân độ A = Lx360/P (độ) giá trị góc quay tính phải nhỏ hơn 4 con số, nếu trường hợp tính lớn hơn 4 con số ta phải phân đoạn trục vít để gia công. P là bước của trục vít Chú ý nên lấy chiều dài đoạn vít là bội của bước trục vít để đảm bảo chính xác trong quá trình tính. Tính bước tiến dao đổi từ mm/phút sang độ/phút Thời gian để trục quay được một vòng Hình 2.3: Sơ đồ tiến dao gia công  Hình 2.4: Sơ đồ bước xoắn 18 18 T = phút T là thời gian để trục quay quay được một vòng P bước xoắn (khoảng dịch chuyển theo trục X khi trục quay quay được một vòng) Bước tiến góc FA = độ/phút - Lập trình Chọn gốc tọa độ, trục quay sao cho việc tính toán lập trình, cài đặt khi gia công là đơn giản nhất. Tùy thuộc vào bước của trục vít mà ta có thể gia công một lần hoặc gia công nhiều lần (cần mở rộng rãnh hoặc phân chia chiều sâu cắt). Căn cứ vào số đầu mối của trục vít để chia đều rãnh ren. Trong ví dụ này ta thực hiện một lần đạt được chiều cao ren. O0001; G21 ; G91G28Z0; T_; M06; G0G90G54X_Y_A_; G43Z_H_S_ ; M03 ; M08 ; Z_; G01Z_F_; Y0 ; X_A_ F_; G0Z_ ; G91G28Z0.; M30; 19 19 - Gá dao đăng ký dao. Nhập thông số bù chiều dài dao, giá trị bù bán kính dao tương tự như đã thực hiện gia công 3 trục. Kiểm tra bù chiều dài dao để đảm bảo đã nhập đúng giá trị bù chiều dài dao. - Gá phôi, nhập giá trị offset phôi Nếu như chi tiết kém cứng vững ta có thể gá một đầu cặp trên đầu phân độ, một đầu chống tâm. Rà phôi để đảm bảo trục quay trùng tâm chi tiết, cài gốc tọa độ phôi để để tâm quay trùng với tâm chi tiết( hình 2.5). - Nhập chương trình, kiểm tra chương trình bằng đồ họa. - Kiểm tra chương trình bằng chạy thử bằng Dry Run. Đưa trục Z lên cao tiến hành chạy Dry Run để kiểm tra đường chạy dao. - Chạy chương trình gia công. Kiểm tra các chế độ, các lựa chọn trong quá trình gia công, % tốc độ trục chính, % bước tiến, % chạy dao nhanh, chọn chạy từng câu lệnh để kiểm tra. Kiểm tra chi tiết. Nên cắt thử sau đó kiểm tra tránh cắt hụt kích thước hoặc chưa cắt hết lượng dư, điều chỉnh chương trình nếu cần thiết tránh mất thời gian chạy lại chương trình nhiều lần 3. Phay rãnh xoắn Phay rãnh xoắn tương tự như phay trục vít, tuy nhiên dao phay là dao phay ngón có hình dạng giống như hình dạng của rãnh cần gia công. Đối với Hình 2.5: Sơ đồ gá phôi 20 20 rãnh xoắn thì thông thường có bước xoắn lớn hơn rất nhiều so với trục vít. Việc tính toán các thông số để lập trình hoàn toàn giống với phay trục vít. O0001; G21 ; G91G28Z0; T1; M06; G0G90G54X0.Y0.A0.; G43Z100.H1.S1200 ; M03 ; M08 ; Z85.; G01Z80.F50; X120.A90.F100; G0Z85. ; G91G28Z0.; M30; - Gá dao đăng ký dao. Nhập thông số bù chiều dài dao, giá trị bù bán kính dao tương tự như đã thực hiện gia công 3 trục. Kiểm tra bù chiều dài dao để đảm bảo đã nhập đúng giá trị bù chiều dài dao. - Gá phôi, nhập giá trị offset phôi Hình 2.6: Sơ đồ khai triển rãnh xoắn 21 21 Nếu như chi tiết kém cứng vững ta có thể gá một đầu cặp trên đầu phân độ, một đầu chống tâm. Rà phôi để đảm bảo trục quay trùng tâm chi tiết, cài gốc tọa độ phôi để để tâm quay trùng với tâm chi tiết(hình 2.7). - Nhập chương trình, kiểm tra chương trình bằng đồ họa. - Kiểm tra chương trình bằng chạy thử bằng Dry Run. Đưa trục Z lên cao tiến hành chạy Dry Run để kiểm tra đường chạy dao. - Chạy chương trình gia công. Kiểm tra các chế độ, các lựa chọn trong quá trình gia công, % tốc độ trục chính, % bước tiến, % chạy dao nhanh, chọn chạy từng câu lệnh để kiểm tra. Kiểm tra chi tiết. Nên cắt thử sau đó kiểm tra tránh cắt hụt kích thước hoặc chưa cắt hết lượng dư, điều chỉnh chương trình nếu cần thiết tránh mất thời gian chạy lại chương trình nhiều lần. 4. Phay cam Phay rãnh cam trên bề mặt trụ (cam thùng) là sự phối hợp chuyển động đồng thời của hai trục là trục quay A và trục tịnh tiến X, việc nội suy trên mặt trụ ta coi như nội suy trên mặt phẳng với hai trục X và trục A bằng cách khai triển cam trên mặt phẳng để tính tọa độ lập trình - Lập trình Chọn gốc tọa độ, trục quay sao cho việc tính toán lập trình là đơn giản nhất - Gá dao, cài dao hoàn toàn tương tự như phay 3 trục tọa độ - Gá phôi, cài phôi Hình 2.7: Sơ đồ gá phôi 22 22 Cài gốc tương tự như phay ba trục tọa độ tuy nhiên chú ý rà sao cho tâm quay trung với tâm trục phân độ - Nhập chương trình, kiểm tra chương trình bằng đồ họa - Kiểm tra chương trình cắt thử bằng Dry Run - Chạy chương trình gia công Kiểm tra chi tiết Để gia công rãnh cam như hình dưới ta tính tọa độ theo hai truc X và A như sau(hình 2.8) ... N5 G01X120.A30. N6 G02X90.A60.R30. N7 G01X70. N8 G03X60.A70.R10. N9 G01A150. N10 G02X70.A190.R75. N11 G01X110.A230. N12 G03X120.A270.R75. N13 G01A360. G01A150. ... - Gá dao đăng ký dao. Hình 2.8: Sơ đồ hình khai triển rãnh cam 23 23 Nhập thông số bù chiều dài dao, giá trị bù bán kính dao tương tự như đã thực hiện gia công 3 trục. Kiểm tra bù chiều dài dao để đảm bảo đã nhập đúng giá trị bù chiều dài dao. - Gá phôi, nhập giá trị offset phôi Nếu như chi tiết kém cứng vững ta có thể gá một đầu cặp trên đầu phân độ, một đầu chống tâm. Rà phôi để đảm bảo trục quay trùng tâm chi tiết, cài gốc tọa độ phôi để để tâm quay trùng với tâm chi tiết. - Nhập chương trình, kiểm tra chương trình bằng đồ họa. - Kiểm tra chương trình bằng chạy thử bằng Dry Run. Đưa trục Z lên cao tiến hành chạy Dry Run để kiểm tra đường chạy dao. - Chạy chương trình gia công. Kiểm tra các chế độ, các lựa chọn trong quá trình gia công, % tốc độ trục chính, % bước tiến, % chạy dao nhanh, chọn chạy từng câu lệnh để kiểm tra. Kiểm tra chi tiết. Nên cắt thử sau đó kiểm tra tránh cắt hụt kích thước hoặc chưa cắt hết lượng dư, điều chỉnh chương trình nếu cần thiết tránh mất thời gian chạy lại chương trình nhiều lần 5. Phay mặt xoắn được lập trình bằng phần mềm CAD/CAM Mặt xoắn là một bề mặt phức tạp với việc sử dụng các lệnh lập trình, các phép tính thông thường thì rất khó khăn có thể lập trình gia công được vì vậy cần phần mềm CAD/CAM để lập trình gia công mặt xoắn thông qua các thông số hình học của chi tiết(hình 2.9). Ngày nay có rất nhiều hãng sản xuất cho ra đời nhiều thế hệ phần mềm hỗ trợ gia công nhiều trục, cho nên việc lập trình gia công cũng được đơn giản hơn rất nhiều. Trong trường học hiện nay rất phổ biến phần mềm CAD/CAM hỗ trợ gia công Hình 2.9: Rãnh xoắn 3d 24 24 nhiều trục đó là MasterCAM, SolidCAM, Cimatron, vv 25 25 BÀI 3: LẬP TRÌNH PHAY TRÊN TRỤC THỨ 3 MÁY TIỆN CNC Giới thiệu: Nội dung bài học này giới thiệu một số công nghệ gia công trên trục thứ 3 của máy tiện. giúp cho học viên có cách nhìn tổng quan về lập trình phay trên máy tiện CNC. Mục tiêu: + Trình bày được cấu tạo nguyên lý trục thứ 3 máy tiện CNC; + So sánh điểm giống nhau và khác nhau giữa phay đường xoắn trên máy phay vạn năng và máy tiện CNC; + Lập được chương trình phay rãnh xoắn trên trục thứ 3 máy tiện CNC; + Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực sáng tạo trong học tập. 1. Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động trục thứ 3 Trên máy tiện thông thường chỉ tiện được các mặt tròn xoay, nếu như có những bề mặt như đa giác, rãnh cam thì không thể thực hiện được và phải chuyển sang một máy có khả năng công nghệ có thể thực hiện được như vậy thì sẽ mất nhiều thời gian và do gá lắp nhiều lần nên độ chính xác cũng không cao, vì vậy trên trung tâm gia công tiện thường được tích hợp nhiều hơn 2 trục điều khiển để có thể thực hiện được các công việc phức tạp hơn như phay, khoan... Trục thứ 3 trên máy tiện thông thường là trục quay quanh trục Z và được gọi là trục C. Trục C là trục sử dụng hệ thống động cơ Servo để điều khiển trục Hình 3.1:Các trục trên máy tiện CNC 26 26 chính tương tự như đầu phân độ. Trục C sử dụng ổ dao quay đươc như dao phay hoặc mũi khoan như dao tiện để phay hoặc khoan. Một vòng quay của trục C là 360 0 Để nội suy vòng xoắn thì bộ điều khiển thay thế nội suy trục quay bằng nội suy thẳng, do đó có thể tính toán và lập trình dễ dàng hơn. 2. Tính toán bước xoắn, góc quay khi gia công Thông thường bước xoắn và góc quay có quan hệ với nhau nên để tính được góc quay thì phải biết bước xoắn hay để tính bước xoắn thì phải biết góc quay. Tính tương tự như khi tính với đầu phân độ trên máy phay Giả sử ta khai triển bước xoắn trên mặt phẳng ta thấy như sau Với bước xoắn đã cho thì khi dao dịch chuyển theo trục X một khoảng phôi phải quay được một góc Giả sử tính góc quay khi phay một rãnh xoắn trên chiều dài L1, bán kính quay R (tọa độ X), bước xoắn P ta tính theo công thức sau C=360xLl/P C là góc quay cần tính, L1 là chiều dài rãnh theo trục Z Bước xoắn Khoảng dịch chuyển Góc quay Bước xoắn Hình 3.2: Sơ đồ khai triển bước xoắn 27 27 P là bước xoắn khi trục quay một góc 360 độ Ví dụ: Phay rãnh xoắn từ A đến B trên mặt trụ Tọa độ điểm A X=80.0; Z=100.0; C=120 độ Tọa độ điểm B X=80.0; Z=50.0; C=210 độ Tính khoảng cách từ A đến B Khoảng cách L1 là khoảng cách theo trục quay L1=80xx90/360=63 mm Khoảng cách L2 là khoảng cách từ A đến B L2 = =80mm Chú ý: trong quá trình gia công để phù hợp với đơn vị sử dụng thì bước tiến dao đối với một số hệ điều khiển cũng phải đổi từ mm/vòng sang mm/p hoặc độ/p Thời gian để trục quay được một vòng Hình 3.3: Sơ đồ phay rãnh xoắn Hình 3.4: Hình khai triển rãnh xoắn  Hình 2.5: Sơ đồ bước xoắn 28 28 T = phút T là thời gian để trục quay quay được một vòng. X bước xoắn (khoảng dịch chuyển theo trục X khi trục quay quay được một vòng) A là góc quay Bước tiến góc FA = độ/phút 3. Giới thiệu một số lệnh lập trình phân độ trên trục thứ 3 Khi sử dụng các lệnh M33; M34; M35 thì trục C được bật M33 Bật dao quay thuận M34 Bật dao quay nghịch M35 Dừng quay dao Khi bật trục chính M03; M04; M05 thì trục C không còn tác dụng (trục C tắt) Vị trí trục C theo tọa độ tuyệt đối sử dụng C_; khai báo tọa độ tương đối sử dụng H_ Chức năng khóa trục C Có hai lựa chọn khóa Khóa bình thường M88 tăng tính ổn định khi phay thông thường với áp lực dầu khoảng 125 PSI, với chức năng này thì không sử dụng được G00 để chạy nhanh. Khóa chặt M89 bó chặt trục chính sử dụng khi phay với lực cắt lớn, lúc này áp lực dầu được điều chỉnh ở mức cao nhất, với chức năng này thì không sử dụng được G00 để chạy nhanh. M90 hủy chức năng M88, M89 G12.1 Bật chức năng tọa độ cực G13.1 Hủy chức năng tọa độ cực Tính bước tiến cho trục quay, bước tiến trục quay được tính với đơn vị góc quay được trên một đơn vị thời gian hoặc là góc quay được trên một vòng quay của dụng cụ. G98 khai báo bước tiến đơn vị độ/ phút 29 29 G99 Khai báo bước tiến độ/ số vòng quay của dao Để chuyển đổi đơn vị bước tiến thường dùng sang bước tiến sử dụng với trục quay ta tính theo công thức sau F (độ/phút) = F(mm/vòng)x57.296/R M31 Phanh hãm trục C M32 Mở phanh hãm trục C Chuyển đổi từ trục quay sang trục thẳng để có thể tính tọa độ dễ dàng. - Hình 3.6a: Theo phương quay tròn - Hình 3.6b: Theo phương quay thẳng đứng 4. Lập trình gia công đường xoắn, phân độ trên trục thứ 3 Lập trình gia công đường xoắn, là sử dụng dao phay như dao tiện để thực hiện cắt gọt tuy nhiên luc này thì trục chính đóng vai trò là trục quay. Ví dụ: Gia công đường xoắn AB như hình vẽ. Tọa độ điểm A X=80.0; Z=100.0; C=120 độ Tọa độ điểm B X=80.0; Z=50.0; C=210 độ O1234; T0101; a) b) Hình 3.6: Chuyển đổi trục quay sang trục thẳng 30 30 M33S1200 ; G00 G54X85.0Z100. C120. ; G01X80.F0.08 ; G01X80.Z50.C210. ; G01X85. ; G28U0 V0 H0 ; M30; Lập trình phân độ chủ yếu sử dụng trong những trường hợp như khoan, ta rô vị trí lỗ không trùng với trục quay Sau khi phân độ thì mới thực hiện gia công Ví dụ: Lập trình khoan 4 lỗ trên máy tiện CNC( hình 3.7), (hình 3.8). ... G0 G54 X50. Z5. M33 S1100 C0. G83 Z-15. R2. Q3. F50. H90. H90. H90. Hình 3.7: Sơ đồ hình khai triển khoan 4 lỗ trên máy tiện CNC Hình 3.8: Sơ đồ khoan 4 lỗ trên máy tiện CNC 31 31 G80 BÀI 4 . GIA CÔNG PHAY TRÊN TRỤC THỨ 3 MÁY TIỆN CNC Giới thiệu: Nội dung của bài học giới thiệu lập trình và phương pháp gia công một số chi tiết điển hình. Mục tiêu: + Trình bày được các yêu cầu kỹ thuật khi phay phân độ, rãnh xoắn. + Vận hành thành thạo máy tiện CNC để phay đúng quy trình quy phạm, đạt cấp chính xác 7-6, độ nhám cấp 7-9, đạt yêu cầu kỹ thuật, đúng thời gian quy định, đảm bảo an toàn cho người và máy. + Phân tích được các dạng sai hỏng, nguyên nhân và cách khắc phục. + Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, chủ động và tích cực trong học tập. 1. Phay đa giác Do tính chất của chuyển động tạo hình nên khi phay đa giác để đảm bảo các yêu cầu của đa giác ta chọn dao phay có trục song song với trục Z Khi phay đa giác trục X và trục C được điều khiển đồng thời Các cạnh của đa giác là đường thẳng nên các lệnh lập trình là lệnh nội suy đường thẳng Ví dụ: Phay lục giác(hình 4.1) Chọn phương pháp gia công. Hình 4.1: Sơ đồ tiến dao phay lục giác 32 32 Xác định tọa độ để lập trình(hình 4.2) Cũng có thể sử dụng phương pháp tọa độ cực để lập trình để đơn giản hơn trong quá trình tính toán. - Lập trình phay đa giác O1234; Chương trình T0101 ; G00X120.Z5. M33S2000; G01X120.C0.F50; Z-5.; X120. C0; X70.C90.; X60.C150.; X60.C210.; X70. C270.; X60. C330.; X92.95 C10.; G0X120.; G28U0W0; M30; - Gá dao, nhập gí trị offset dao. Gá dao điều chỉnh cho trục dao song song với trục chính, nhập giá trị bù dao (offset dao) - Gá phôi, cài gốc phôi Gá phôi, rà tròn phôi, cài gốc tọa độ phôi - Nhập chương trình, kiểm tra chương trình bằng đồ họa. - Kiểm tra chương trình bằng Dry Run. - Chạy chương trình gia công. Hình 4.2: Sơ đồ hình khai triển xác định tọa độ 33 33 Kiểm tra chế độ gia công, màn hình hiển thị, các lựa chọn trong quá trình gia công, % tốc độ trục chính, % bước tiến, % chạy dao nhanh, chọn chạy từng câu lệnh để kiểm tra. Kiểm tra chi tiết. Nên cắt thử sau đó kiểm tra tránh cắt hụt kích thước hoặc chưa cắt hết lượng dư, điều chỉnh chương trình nếu cần thiết tránh mất thời gian chạy lại chương trình nhiều lần 2. Phay trục vít Trên máy tiện thông thường trục vít được gia công bằng phương pháp tiện tuy nhiên do hạn chế của dao tiện nên phay trên máy tiện là một lựa chọn để gia công. Để có thể gia công được trục vít ta cần có dao phay mô đun, hiểu nguyên lý phay, tính toán tọa độ để lập trình gia công. Phay trục vít là phương pháp gia công mà chuyển động tạo hình được phối hợp đồng thời của trục Z và trục quay C. Giả sử phay trục vít có hình như hình vẽ. Chọn dao phay là dao phay ngón mô đun, có kích thước tương ứng với hình dạng profin của trục vít. - Tính toán để lập trình( hình 4.3) L chiều dài đoạn vít Dc đường kính chân trục vít Dd đường kính đỉnh trục vít D d Hình 4.3: Bản vẽ trục vít 34 34 Tính góc quay của đầu phân độ C = Lx360/P (độ) giá trị góc quay tính phải nhỏ hơn 4 con số, nếu trường hợp tính lớn hơn 4 con số ta phải phân đoạn trục vít để gia công. P là bước của trục vít Chú ý nên lấy chiều dài đoạn vít là bội của bước trục vít để đảm bảo chính xác trong quá trình tính. Tính bước tiến dao đổi từ mm/phút sang độ/phút Thời gian để trục quay được một vòng( hình 4.5) T = phút T là thời gian để trục quay quay được một vòng P bước xoắn (khoảng dịch chuyển theo trục X khi trục quay quay được một vòng) Bước tiến góc FA = độ/phút Hình 4.4: Sơ đồ tiến dao gia công  Hình 4.5: Sơ đồ bước xoắn 35 35 - Lập trình Tùy thuộc vào bước của trục vít mà ta có thể gia công một lần hoặc gia công nhiều lần (cần mở rộng rãnh hoặc phân chia chiều sâu cắt). Căn cứ vào số đầu mối của trục vít để chia đều rãnh ren. Trong ví dụ này ta thực hiện một lần đạt được chiều cao ren. O0001; G28U0V0 ; T0101 ; M33 S1500 ; G0G54X_Z_C_M08 ; G01Z_F ; G01X_F_; G28U0V0; M30; - Gá dao, nhập gí trị offset dao. Gá dao điều chỉnh cho trục dao song song với trục chính, nhập giá trị bù dao (offset dao) - Gá phôi, cài gốc phôi Gá phôi, rà tròn phôi, cài gốc tọa độ phôi - Nhập chương trình, kiểm tra chương trình bằng đồ họa. - Kiểm tra chương trình bằng Dry Run. - Chạy chương trình gia công. Kiểm tra chế độ gia công, màn hình hiển thị, các lựa chọn