Tính toán thiết kế trung tâm tiện CNC dựa theo kiểu máy X10-I

nhanh nhu cầu của xã hội. Sự xuất hiện của các máy móc hiện đại này đã mang lại những hiệu quả kinh tế rõ rệt vì nó có nhiều tính năng ưu việt sau: Tăng năng suất, chất lượng sản phẩm Giải phóng lao động chân tay. Cải thiện môi trường làm việc Đối với Việt Nam, do yêu cầu của việc sản xuất những mặt hàng có chất lượng cao nên ngành Cơ Khí trong những năm gần đây đã được Nhà Nước chú trọng đầu tư và phát triển mạnh. Các máy móc hiện đại đã được đưa vào để phục vụ sản xuất. Tuy nhiên, chỉ mới bước đầu áp dụng và chưa khai thác được tối đa lợi ích kinh tế mà thiết bị đem lại vì vẫn còn nhiều hạn chế về kỹ thuật và trình độ chuyên môn của người sử dụng. Để có thể sử dụng và khai thác có hiệu quả những máy móc thiết bị hiện đại, đặc biệt là các máy điều khiển bằng chương trình số thì chúng ta phải đi sâu nghiên cứu hơn nữa để không những sử dụng, khai thác mà còn có thể cải tiến, thiết kế và chế tạo. Trong quá trình nghiên cứu tìm hiểu xung quanh lĩnh vực máy điều khiển số, nhóm ba sinh viên chúng em đã chọn đề tài: “Tính toán thiết kế trung tâm tiện CNC dựa theo kiểu máy X10-i ” cho đồ án tốt nghiệp của mình. Trong quá trình thiết kế đồ án, chúng em đã cố gắng vận dụng các kiến thức đã được trang bị trong những năm học trước. Đồng thời chúng em cũng tham khảo, trích dẫn các tài liệu chuyên ngành của các tác giả trường ĐH Bách Khoa HN cũng như khai thác các phần mềm và tìm kiếm thông tin trên mạng Internet. Tuy nhiên cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em mong được các thầy và các bạn đóng góp thêm những ý kiến cho đồ án này. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Nhận xét của giáo viên duyệt Phần I : đại cương về máy công cụ điều khiển theo chương trình số Chương I: Máy công cụ điều khiển số vai trò và tác động Tổng quan về máy công cụ điều khiển theo chương trình số điều khiển số (NC) trong 30 năm qua đã tác động mạnh tới ngành chế tạo máy, đã tạo ra các thế hệ máy mới và công cụ tự động hóa cơ khí mới. Ngày nay máy điều khiển số là thành phần cơ bản của gia công linh hoạt. Để có thể đáp ứng được nhu cầu cao, từng máy điều khiển phải có khả năng đảm nhận những chức năng điều khiển nhất định. Trong thời gian đầu chưa có máy điều khiển số thích hợp, người ta chưa biết được những yêu cầu phụ phát sinh khi cài đặt hệ thống điều khiển số vào máy thường và phải thay đổi gì về mặt kết cấu máy. Do vậy, người ta bắt đầu từ máy phay và tiện. Những máy này đã được chế tạo phù hợp với phương thức điều khiển theo chương trình số hoặc được trang bị các cơ cấu chép hình và trên cơ sở đó trang bị cho chúng các hệ thống đo và hệ khởi động dùng cho chế độ điều khiển số. Nhờ đó, chỉ sau một năm thế hệ máy mới ra đời. Đó là máy điều khiển số với những nét đặc trưng cơ bản của máy điều khiển theo chương trình số như sau: Tự động hóa cao. Tốc độ dịch chuyển, tốc độ quay cao (> 103 vòng/phút). Tốc độ chính xác cao (sai lệch kích thước gia công đạt tới ). Năng suất gia công cao (gấp 3 lần năng suất gia công của máy thường). Tính linh hoạt cao (thích nghi nhanh với đối tượng gia công thay đổi, phù hợp với sản xuất loạt nhỏ). Tập trung nguyên công cao (gia công nhiều bề mặt của chi tiết trong một lần gá phôi). Chuẩn bị công nghệ để gia công chi tiết phải được lập trình để điều khiển máy theo ngôn ngữ mà hãng chế tạo máy đã cài đặt cho hệ điều khiển NC, CNC. Máy gia công CNC có giá trị kinh tế rất lớn những giá thành máy lại cao. Mỗi một máy công cụ được cấu tạo từ một tổ hợp những trục thẳng và quay (linear and rotate axises). Để có thể điều khiển các trục này bằng chương trình số phải có hai điều kiện: + Mỗi trục NC cần có một hệ thống đo về dịch chuyển bằng điện tử. + Mỗi trục NC cần có một khớp trực tiếp với hệ điều khiển số. Nhiệm vụ của chương trình NC là so sánh các giá trị cần đạt về vị trí đã định trước với các giá trị thực tế về vị trí do hệ thống đo về dịch chuyển thông báo. Và khi có sai lệch giữa hai giá trị này nó sẽ phát ra một tín hiệu điều chỉnh truyền đạt tới các bộ phận dẫn động của các trục để cân bằng các sai lệch đó. Nguyên lý nạp và xử lý các thông tin hình học trong một vòng điều khiển khép kín (Control Cycle). điều khiển theo quỹ đạo liên tục thông báo các giá trị mới mà các trục điều khiển phải đạt tới, nhờ đó có thể đạt tới những chuyển động liên tục theo quỹ đạo. ở máy tiện, trục chính của máy cũng được xác lập là trục điều khiển số nếu sử dụng những dụng cụ được phát động để khoan hoặc phay. Phần lơn các trung tâm gia công được trang bị bàn tròn quay điều khiển NC. Bàn tròn quay theo nhịp ví dụ như nhịp quay 4 trung tâm tiện 4x900 hoặc 12x300, không tính vào các trục điều khiển NC. Cấu trúc điện tử của các hệ điều khiển CNC ngày nay đã được thiết lập dựa trên cơ sở sử dụng các bộ vi sử lý (microprocessors) 16 và 32 bit và các mạng tích hợp IC (Integrate Circuit), số lượng các bộ vi sử lý được sử dụng cho hệ CNC thường từ 2 đến 5. Máy NC là máy có khả năng lập trình tự do, nghĩa là các chuyển động theo từng trục được định trước thông qua một chương trình. Những hệ điều khiển số ngày nay được thiết lập trên cơ sở sử dụng máy vi tính còn được gọi là hệ thống điều khiển CNC, tức là điều khiển số bằng vi tính. Để nạp và xuất dữ liệu tự động, các hệ điều khiển CNC được trang bị những giao diện khác nhau mạnh và hữu hiệu. Hệ điều khiển NC và CNC đều dựa trên nguyên lý chung nên có thể coi như các khái niệm NC và CNC là đồng nghĩa với nhau về phương diện nguyên lý. CNC là hệ điều khiển số mà mọi chức năng điều khiển được thực hiện bằng một hoặc nhiều máy vi tính tích hợp với một phần mềm phù hợp. Những đặc điểm của CNC so với NC là: Có một hoặc nhiều màn hình một hoặc nhiều màu sắc. Phần lớn với đồ họa nhiều màu để lập trình và thử nghiệm chương trình. Có khả năng hiệu chỉnh các chương trình được lưu trữ. Các lượng hiệu chỉnh dụng cụ (lương bù dao) về chiều dài, về đường kính, tuổi bền,… được lưu trữ. Có nhiều nhất là 5 đến 10 phím mềm với các chức năng thay đổi. Có thể cắm một phím bấm ASCII tích hợp hoặc tùy chọn. Không có công tắc thập phân và cũng thường không có công tắc xoay. Thể tích nhỏ hơn và ít phát sinh nhiệt hơn. Có phạm vi chức năng rộng hơn. Có phạm vi tùy chọn thích ứng theo nhu cầu sử dụng của khách hàng và có phạm vi dành để mở rộng. Có các chu trình gia công và đo kiểm có khả năng lưu trữ. Có nhiều chức năng được bổ sung. Các hệ CNC được chế tạo theo môđun có khả năng đáp ứng nhiều chức năng. Bởi vậy khách hàng phải kiểm tra xem mình nên dùng môđun nào cho phù hợp và có hiệu quả nhất. Những hệ CNC có khả năng lập trình tại xưởng có những công cụ trợ giúp lập trình rất mạnh. Các hệ CNC sử dụng nhiều bộ nhớ đa dạng và hoàn hảo về cấu tạo cho những mục sau: Chương trình sản xuất trong xí nghiệp. Các chương trình gia công chi tiết có thể lặp lại tự động. Các chu trình cố định và thay đổi. Những chỉ dẫn tích hợp cho người vận hành. Phần mềm chuẩn đoán và những trợ giúp tìm lỗi. Những dữ liệu về máy và công ty chỉ dẫn và hiển thị sai số với văn bản rõ ràng. Các chuyển dịch điểm không, bù dao, các dữ liệu dụng cụ … Các thông số máy… Các giao diện dữ liệu có một ý nghĩa rất lớn để nối các thiết bị ngoại vi cần thiết. Đặc điểm đặc trưng quan trọng và tính nhanh nhạy của một hệ thống CNC là tốc độ chuyển tiếp dữ liệu, thời gian thực hiện chu trình gia công, tốc độ phát triển của bộ SERVO và thời gian chu kỳ của hệ điều khiển PLC (Programable Logic Controller). Máy NC là những máy gia công tự động và lập trình tự do, đặc biệt tự động để tự động hóa gia công sản phẩm hàng loạt vừa và nhỏ. ưu điểm cơ bản của máy NC là khả năng điều chỉnh nhanh để thích nghi với các chương trình gia công thay đổi, mà không cần phải tác động thủ công hoặc thay đổi máy. I.1. Ưu điểm của gia công CNC Đối với sản xuất loạt nhỏ và vừa, máy NC trong nhiều trường hợp là công cụ gia công có những nét ưu điểm hơn so với máy thường ở những điểm sau: Gia công được các chi tiết phức tạp hơn. Quy hoạch thời gian sản xuất tốt hơn. Thời gian lưu thông ngắn hơn do tập trung nguyên công cao và giảm thời gian phụ. Tính linh hoạt cao hơn. Độ lớn loạt tối ưu nhỏ hơn. Độ chính xác gia công ổn định đều. Chi phí kiểm tra giảm. Chi phí cho phế phẩm giảm. Hoạt động liên tục trong nhiều ca sản xuất. Một công nhân có thể vận hành nhiều máy đồng thời. Hiệu suất cao hơn. Tăng năng lực sản xuất. Một công nhân có thể vận hành nhiều máy đồng thời. Hiệu suất cao hơn. Tăng năng lực sản xuất. Có khả năng thích hợp trong gia công linh hoạt. Những nét ưu việt của máy NC ở trên đây là không phụ thuộc vào kiểu máy, những máy NC có khả năng lập trình tại xưởng sản xuất, theo nhận xét của các nhà sản xuất có nhiều kinh nghiệm thì chúng cũng có tính linh hoạt cao hơn và đồng thời tiết kiệm được thời gian. Điều quan trọng là người ở xưởng sản xuất chấp nhận máy NC, vận hành được máy NC, được đào tạo tốt và có khả năng khắc phục được các sự cố nhỏ. I.2. Độ chính xác của gia công CNC Trong nhiều trường hợp độ chính xác tuyệt đối và độ chính xác lặp lại có thể đạt được cũng rất quan trọng để triển khai sử dụng máy NC. Độ chính xác này giảm nhiều hao phí cần thiết cho việc kiểm tra, những sai lệch được xác định có thể được hiệu chỉnh đơn giản. Độ chính xác của một máy NC được đánh giá theo nhiều luận điểm khác nhau, do vậy trong thực tế có các quy định quốc gia để vận dụng. Tiền đề ở đây là độ chính xác hình học, tức là từng trục NC phải có vị trí chính xác so với nhau. Thân máy NC phải có độ cứng vững cao là điều kiện đảm bảo khi các trục dịch chuyển và khi gia công độ chính xác được giữ vững. Độ chính xác của một máy NC cũng được đánh giá thêm theo đúng sai lệch dịch chuyển vào (dựa trên sai lệch vị trí do sai số hệ thống và bề rộng phân bố của vị trí do sai số ngẫu nhiên). Đối với các kiểu máy NC còn có những quy định đánh giá theo các chi tiết kiểm tra đơn giản. Với những chi tiết kiểm tra này, máy công cụ cần được khảo sát về những sai số điển hình. Tính chất động học của hệ điều khiển số dẫn đến sai số kích thước. Tại những máy NC có gia tốc cao, với trị số gia tốc 10 m/giây và cao hơn sẽ xuất hiện biến dạng động học. Cuối cùng hệ thống dao được sử dụng và lắp đặt, các bộ phát động và nguồn sai số thiết kế của máy (nhiệt độ, rung động, dẫn hướng… cũng có vai trò quan trọng đối với độ chính xác đạt được). Để đạt được độ chính xác cao theo yêu cầu, máy phải có độ chính xác cao, phải giảm chấn động. Vì vậy phải đảm bảo các ổ đỡ và trục vít me không có khe hở, các bộ phận truyền và các trục vít me cân bằng tuyệt đối, các sống trượt có độ cứng vững cao và không có ma sát để tránh quay trượt khi hoạt động. Ngày nay, kết cấu thông dụng là trục vít me có ren hình thang đã được thay thế bằng kết cấu trục vít me có chuỗi viên bi cầu chạy tuần hoàn trên trục ren có ít ma sát và có thể coi như không có khe hở. Kết cấu vít me + đai ốc bi + bi này có hiệu suất đạt tới 98%, nhờ có ít nhiệt, có độ chính xác về bước ren cao và có khả năng truyền lực dịch chuyển lớn hơn so với kết cấu thông thường có cùng kích thước. Muốn đạt được độ cứng vững chịu xoắn theo yêu cầu, khi trục vít me càng dài thì đường kính của nó phải càng lớn (tới 150mm) và mô men quán tính về khối lượng cũng lớn. Vì vậy trong trường hợp này thường không truyền động tới trục vít me mà truyền động vào đai ốc có quán tính ít hơn, còn trục vít me bị ngàm chặt. I.3. Độ an toàn của gia công CNC Một máy phức tạp như một máy CNC đòi hỏi phải có độ an toàn cao, trước hết là đối với người vận hành máy, sau đó là tránh hư hại máy, dụng cụ và chi tiết gia công. Nhiệm vụ này phải do hệ CNC và PLC đảm nhận. Như vậy người ta tìm cách: Phát hiện kịp thời những nỗi nguy hiểm của người vận hành và tránh tác động của chúng. Phát hiện sớm lỗi chương trình gia công ở thời điểm trước một vài câu lệnh và dừng máy ở vị trí thích hợp. Giám sát các sự cố của hệ thống bằng các phép đo thích hợp, dừng máy kịp thời và chỉ rõ nguyên nhân của sai số. Nhớ và chỉ rõ nguyên nhân của sai số theo thứ tự xuất hiện của chúng khi xuất hiện đồng thời nhiều sai số hoặc sai số liên quan nhau. Phát hiện xử lý ngay dụng cụ mòn hoặc vỡ để tránh phế phẩm. Quan trọng hơn nữa là độ an toàn dự phòng chống lại sự phát sinh của sai số. Điều này đạt được bằng nhiều biện pháp. Ví dụ tao khả năng nhạy cảm cao của điều khiển đối với trường hợp đứt mạch trong thời gian ngắn, đối với thay đổi nhiệt độ và đối với các tia gây nhiễu. Tất nhiên là không thể phát hiện được tất cả các sự cố trước khi nó xảy ra, nhưng cũng sẽ là đủ nếu ít nhất cũng là các khả năng xảy ra sai số quan trọng nhất và nguy hiểm nhất. I.4. Bảo dưỡng và dịch vụ CNC Để đạt được tốc độ sản xuất cao, ngoài biện pháp thay đổi dụng cụ nhanh và chạy dao nhanh khi không cắt, còn là giảm thời gian máy hỏng. Hầu như các máy NC hoạt động từ 2 đến 3 ca liên tục, trong khi đó các máy thay thế không phải trong trường hợp nào cũng có và thời gian máy hỏng thì không bù lại được. Thời gian sửa chữa thì không thể định trước chắc chắn được, làm cho mỗi khi máy hỏng sẽ gây rối loạn quá trình gia công. Vì vậy phải xác định kịp thời các biện pháp có nhiều hiệu quả để giảm thời gian hỏng máy. Một trong các biện pháp quan trọng nhất là thỏa thuận với nơi sản xuất để trường hợp cần thiết nhất không phải chờ đợi lâu phụ tùng thay thế hoặc thợ lắp máy. Tất nhiên nơi sử dụng máy có thể mua trước phụ tùng thay thế và tự bảo quản nhưng không thể bảo đảm rằng các phụ tùng cần thay thế có trong số các phụ tùng thay thế đã mua và bảo quản. Trong trường hợp đó hệ thống dịch vụ của nhà sản xuất máy NC phải có chức năng dịch vụ tại nơi sử dụng máy NC. Một kho lưu trữ và bảo toàn dụng cụ thay thế tốt, kết hợp với một số thợ sửa chữa năng động là tiền đề hỗ trợ cho nơi sử dụng máy NC kịp thời và có hiệu quả khi máy hỏng. Bằng cách sử dụng đúng các phương tiện vận chuyển sẵn có, có thể đưa nhanh phụ tùng thay thế tới nơi cần thiết. Mặt khác, nơi sử dụng máy NC cũng phải đào tạo lực lượng riêng được tập huấn và tiếp nhận kỹ thuật tại nơi sản xuất máy NC. Không phải lúc nào những lỗi tinh vi cũng gây ra hỏng máy. Theo thống kê có 70% các trường hợp sự cố máy NC có nguyên nhân đơn giản mà có thể khắc phục nhanh bằng kiến thức cơ sở và tương đối có hệ thống. Các hệ thống CNC có tích hợp các trợ giúp chuẩn đoán và phát hiện các sai số hữu hiệu, mạnh để hỗ trợ người sử dụng máy NC khi gia công. Người sử dụng chỉ còn phải tiếp cận, học và vận hành mà thôi, nếu không các trợ giúp đó trở nên không còn ý nghĩa gì cả. I.5. Tác động của điều khiển số đối với máy công cụ Sau khi máy công cụ được trang bị hệ thống điều khiển số NC, đã xuất hiện rất nhanh các kiểu các loại máy và phương hướng gia công theo hướng điều khiển số. Các trung tâm gia công, các máy đột dập, … Sau đó là xu hướng phát triển các máy có thể thực hiện tối đa những phương pháp gia công trên một phôi trong một lần gá, như kiểu máy tiện nhưng có thể khoan và phay được và trung tâm có nhiều trục để có thể gia công phôi từ 5 phía. Hệ thay dụng cụ hệ thay bệ (phiến gá) tự động và các thiết bị giám sát phối hợp hoạt động với nhau nâng cao mức độ tự động hóa của máy. Bộ truyền và các bộ làm mát và các ổ đỡ trục mới ngăn ngừa biến động về độ chính xác do biến dạng nhiệt của máy. Các đường trượt và bộ truyền vít me đai ốc bi có độ chính xác cao không có khe hở, có tác dụng bảo vệ và chống phoi hay chất làm mát xâm nhập vào bộ truyền. Cuối cùng máy phải có độ cứng vững tĩnh và động tương ứng với giá trị gia tốc cao và tải trọng lớn. I.6. Tác động của điều khiển số đối với dụng cụ Dụng cụ cho máy CNC đã được phát triển từ những dụng cụ tiêu chuẩn cần đáp ứng những yêu cầu đặt ra đối với các hệ thống dụng cụ tích hợp đối với máy CNC như sau: Gá đặt dụng cụ theo giải pháp định hình, như dụng cụ có chuôi côn, có ren để gá kẹp lên máy. Cứng vững cao. Cung cấp chất làm mát qua dụng cụ. Có khả năng điều chỉnh trước (bên ngoài máy). Thay đổi dụng cụ thủ công và tự động Sử dụng cơ cấu tóm để thay đổi dụng cụ. Độ chính xác thay đổi dụng cụ cao. Có khả năng nhận dạng dụng cụ tự động Người sử dụng máy CNC có nhiệm vụ giới hạn số lượng dụng cụ dùng cho máy CNC vì dung lượng ổ tích dụng cụ có giới hạn nhất định và thay đổi dụng cụ cũng không kinh tế. Như vậy, những người sử dụng máy CNC cần phải có kinh nghiệm phân biệt rõ 3 loại dụng cụ như sau: Dụng cụ cụ tiêu chuẩn, dụng cụ hàng loạt và dụng cụ chuyên dùng; rồi sử dụng các loại dụng cụ đó sao cho chi phí gia công nhỏ nhất. Phương pháp này cũng định hướng các nhà thiết kế sản phẩm để họ không thiết kế những kết cấu sản phẩm dẫn tới kinh phí sử dụng cao. I.7. Tác động của điều khiển số đối với máy các phần tử phát động Do các máy CNC có gia tốc cao hơn và chịu tải mạnh hơn bắt buộc các bộ phát động, các bộ truyền các đường trượt, các trục vít me đai ốc bi, các hệ thống bôi trơn phải đủ lớn. Trước hết là các trục vít me đai ốc bi được truyền động và điều chỉnh bằng các bộ phát động điều chỉnh vô cấp. ở thời kỳ đầu máy CNC được lắp bộ phát động một chiều, sau đó động cơ SERVO được sử dụng ngày càng nhiều. Động cơ SERVO có đặc điểm không phải giám sát và ít phải bảo dưỡng. Các bộ phận chuyển động quay nhanh ở các máy chính xác cao phải được cân bằng tốt. Tốc độ quay nhanh và tốc độ tiến dao ngày càng cao, nhất là khi gia công cao tốc. Giá trị gia tốc đạt 10 m/s2 và máy đặc biệt là 40 m/s2. Toàn bộ hệ thống động lực học phải có khả năng nhận lực lớn một cách an toàn, không gây thiệt hại. Đối với trường có va đập các bộ phận phát động của các trục phải có các khớp nối an toàn để tự dừng hoạt động. I.8. Tác động của điều khiển số đối với giá thành máy Các trang bị CNC, các bộ phận máy cứng vững hơn, các hệ thống đo và khâu lắp ráp chúng, thời gian dành cho công việc lắp ráp và đưa vào sử dụng cùng những yếu tố khác làm tăng giá thành của máy CNC so với máy thường. Cộng vào đó là chi phí cho lập trình, cho tập huấn đào tạo sử dụng, chi phí cho thiết bị hiệu chỉnh dụng cụ trước khi gá đặt dụng cụ lên máy CNC. Ngoài ra biện pháp liên kết nhiều máy CNC với nhau còn có chi phí cho hệ thống vận chuyển phôi, bệ phôi, các gá kẹp, hệ thống điều khiển CNC tập trung trực tiếp dẫn đến việc gia công trên máy CNC đắt hơn rất nhiều. Biểu đồ mô tả tác động của dạng sản xuất đến giá thành sản phẩm khi sử dụng các loại máy khác nhau Để bù lại, tốc độ sản xuất trên máy CNC phải cao hơn máy thường. Vì vậy, người ta mua máy phải tính toán chính xác lợi nhuận sẽ thu được ở chế độ 2 hay 3 ca sản xuất. I.9. Tác động của điều khiển số đối với tổ chức xí nghiệp Việc sử dụng máy CNC có tác động đến toàn bộ quá trình chế tạo các chi tiết, từ khâu thiết kế chi tiết, qua khâu chuẩn bị công nghệ và khâu gia công cho đến các khâu bảo quản và lắp ráp sản phẩm. Quá trình thông tin tích cực, khẩn trương và mối liên quan giữa các bộ phận tạo điều kiện tiền đề cho việc sử dụng có hiệu quả kinh tế của các máy CNC và phát huy ưu điểm của chúng trong sử dụng. Điều đó được bắt đầu ngay từ khi lập kế hoạch mua sắm máy CNC, đặc biệt đối với những máy CNC đầu tiên. Đối với những máy CNC tiếp theo, các vấn đề và những công việc chuẩn bị sẽ ít hơn vì có thể sử dụng vào kinh nghiệm thu được ở các máy CNC đầu tiên và công việc sẽ dễ dàng hơn. Thông thường quá trình nghiên cứu và khai triển để đưa máy CNC vào một xí nghiệp thường gồm ba bước sau: Thay thế một máy thường bằng một máy CNC. Mở rộng khâu gia công CNC bằng cách mua thêm các máy CNC khác và tiếp tục mở rộng khâu gia công trên máy CNC và không sử dụng các máy khác. Liên kết và tự động hóa nhiều máy CNC trong hệ thống gia công linh hoạt với điều khiển DNC và máy tính chỉ đạo. Với bước thứ nhất và thứ hai, gồm lập kế hoạch cũng phải kiểm tra xem phương pháp lập trình nào cần được áp dụng. ở đây có hai phương pháp lập trình cạnh nhau, đó là lập trình tại xưởng và lập trình tại khâu chuẩn bị sản xuất. I.10. Tác động của điều khiển số đối với việc mua sắm máy Để giảm tối đa các rủi ro, người mua máy phải ưu tiên các sản phẩm đã hoàn thiện, đã được kiểm tra trong thực tế sử dụng. Trên cơ sở các sản phẩm CNC, người mua tự định hướng theo các hệ thống mà trong xí nghiệp của mình đã có, vì phụ tùng thay thế là một yếu tố tạo thành chi phí không thể bỏ qua. Nhưng do sự phát triển tiếp theo của các máy và hệ điều khiển, những yêu cầu ngày càng cao của khách hàng và những đề an máy mới luôn luôn không phải bao giờ cũng là lời giải chắc chắn. Thông thường những yêu cầu của khách hàng chỉ được đáp ứng bằng các đề án máy mới và hệ điều khiển mới. Vì vậy người mua máy phải đặt ra ba yêu cầu chính đối với toàn bộ hệ thống ưu tiên của mình như sau: Phải đảm bảo hoạt động tốt và tin cậy sao cho đạt được hiệu quả quy định. Trong phạm vi sáu tháng vận hành, khâu đánh giá thống kê phải chỉ rõ là đang tiến dần đến mục tiêu đã định trước. Lập trình, vận hành, bảo dưỡng máy phải đơn giản và dễ học. Vì vậy, hãng chế tạo phải có chương trình đào tạo, tập huấn và hướng dẫn người sử dụng. Khi có sự cố phải có có sự hỗ trợ và trợ giúp ngay. Cần tài liệu đầy đủ về máy để cung cấp cho người sử dụng. Không chỉ có những chức năng NC cơ bản mà còn có các phần mềm chuyên dụng được đặt mà trong nhiều trường hợp việc mua sắm phụ thuộc vào chúng. Các chức năng và các phần mềm này phải đảm bảo chạy tốt ở thời điểm chuyển giao máy cho người sử dụng. Điều này đặc biệt quan trọng khi cần giảm nhẹ lao động hoặc nâng cao mức độ tự động hóa của máy. CáC KHáI NIệM CƠ BảN CủA MáY điều khiển số II.1. Khái niệm trục (AXIS) Các khái niệm về các trục tọa độ, chiều chuyển động của máy công cụ điều khiển số được quy định trên phạm vi quốc tế (tiêu chuẩn ISO-Recommendation R841), dựa trên cơ sở quy tắc ba ngón tay của bàn tay phải mà định nghĩa chiều của ba chuyển động cơ bản vuông góc với nhau là X, Y, Z như sau: Ngón tay cái là trục X, ngón tay trỏ là trục Y và ngón tay giữa là trục Z, còn đầu các ngón tay chỉ chiều dương của trục (Quy tắc bàn tay phải) Để định nghĩa trục của một máy điều khiển số (NC) theo quy tắc bàn tay phải, người ta quy định là đút ngón tay giữa vào lỗ lắp dụng cụ cắt của máy. Đó chính là trục Z và ngón tay giữa chỉ rõ chiều dương là chiều từ phôi đi về phía trục máy. Sau đó xoay bàn tay phải sao cho ngón cái chỉ chiều chuyển động của trục dài nhất, đó chính là trục X. Trục X thường nằm ngang, từ đó trục Y tự động được xác định và ngón trỏ chỉ chiều dương của trục Y. Tất cả các trục còn lại dựa theo ba trục cơ bản là X, Y, Z đó là các trục: Trục A,B,C là các trục quay tròn so với trục X, Y, Z: Nghĩa là A quay xung quanh X, B quay xung quanh trục Y, C quay xung quanh trục Z. Chiều quay của các trục là chiều dương nếu nhìn từ gốc của hệ trục về chiều dương của các trục X, Y, Z mà có chiều quay phải. Trục U,V,W là các trục song song và cùng chiều với các trục X, Y, Z. Trục P, Q, R là các trục không bắt buộc song song với ba trục X, Y, Z. Trục R chủ yếu dùng ở các chu trình khoan ở dạng địa chỉ ứng với mặt phẳng gốc của phôi gia công, nghĩa là khi trục Z chuyển từ chế độ quay nhanh không cắt sang chế độ tiến dao để cắt. Ta có thêm khái niệm X1/X2 hoặc Y1/Y2. Đó là trường hợp những máy điều khiển số (NC) có trụ đứng và các dầm ngang có thể di chuyển được, còn gọi là các trục dạng cổng (granty), cần phải có hai bộ khởi động tách biệt cho các chuyển động ở hai phía vì các sống trượt của máy bố trí khá xa nhau. Đặc biệt là các chuyển động phối hợp được lập trình với địa chỉ như nhau, có thể là X hoặc Y. Khi cố định chiều dương của trục phải luôn giả định là dụng cụ luôn luôn chuyển động còn phôi gia công luôn luôn đứng yên. Chiều dương của trục khi này được xác định như chiều dương của các chuyển động: +X, +Y, +Z, +A, +B, +C. Trong trường hợp mà phôi gia công chuyển động, như ở bàn tọa độ, chiều chuyển động và chiều của trục ngược nhau. Khi bàn chuyển động sang phải thì dụng cụ thực hiện một chuyển động sang trái, trong trường hợp này phải cho chiều thực tế của trục với địa chỉ có thêm dấu (‘) ở trên đầu như sau: +X’, +Y’, +Z’… Quy định này có ưu điểm là người lập trình có thể lập chương trình điều khiển mà không phụ thuộc vào cấu tạo máy. Chuyển động mong muốn giữa trục và phôi luôn đảm bảo đúng chiều và không phụ thuộc vào cấu hình quá trình xử lý số. Khái niệm NC và CNC được phân biệt như sau: NC: Numerical Control = Điều khiển số CNC: Computerised Numerical Coltrol = Điều khiển số bằng máy vi tính Máy công cụ NC và CNC có cấu tạo tổng quát gồm hai bộ phận chính là: + Máy công cụ thực hiện quá trình gia công (tiện, phay, khoan, mài…) + Hệ điều khiển số (bộ điều khiển số NC hoặc bộ điều khiển số dùng vi tính CNC). Dữ liệu mô tả tiến trình và nội dung gia công chi tiết cơ khí được lưu giữ ở hệ điều khiển số (NC, CNC) dưới dạng chương trình NC do người thợ đứng máy hoặc do kỹ thuật viên lập trình soạn thảo hoặc do hệ CNC của máy công cụ soạn thảo tự động theo ngôn ngữ lập trình sử dụng cho máy (do các hãng chế tạo máy CNC cài đặt và quy định). Chương trình CNC được nạp từ ngoài vào hệ NC, CNC trực tiếp bằng tay thông qua bàn điều khiển của máy công cụ hoặc bàn phím của máy vi tính nối với máy công cụ, hoặc thông qua các vật mang tin như băng đục lỗ, bìa đục lỗ, băng từ dùng cho hệ NC, đĩa compact (CD), đĩa mềm… dùng cho hệ CNC. Quá trình gia công chi tiết trên máy NC, CNC được thực hiện tự động, độ chính xác và năng suất gia công do máy quyết định không phụ thuộc vào người thợ đứng máy, người thợ đứng máy chỉ còn chức năng giám sát và can thiệp kịp thời vào quá trình đó khi cần thiết. Nguyên lý hoạt động của máy NC, CNC được mô tả như sau: Sự khác nhau giữa hai thế hệ máy công cụ NC và CNC là ở hệ điều khiển bằng số và phương thức điều khiển phụ thuộc vào hệ điều khiển bằng số. Chương trình NC là phần mềm có cấu trúc thống nhất chung áp dụng cho cả hai hệ thống máy công cụ NC và CNC được xây dựng theo nguyên lý điều khiển số. Máy công cụ làm việc theo nguyên lý điều khiển số là những máy công cụ làm việc theo dữ liệu đầu vào ở dạng các số và theo hệ lệnh điều khiển (dịch chuyển, nội suy, hiệu chỉnh, đóng ngắt,…). Quá trình xử lý số là bản chất của quá trình điều khiển NC, CNC và bao gồm hai giai đoạn là: Xử lý bên ngoài (lập chương trình NC) để tạo ra vật mang tin lưu trữ và chuyển tải chương trình NC. Xử lý số bên trong (gia công theo chương trình NC đã lập) từ vật mang tin. Mô tả quá trình xử lý số ở máy công cụ NC và CNC: Việc chuẩn bị công nghệ cho quá trình gia công chi tiết trên máy công cụ NC và CNC được mô tả như sau: II.2. Quá trình phát triển của kỹ thuật gia công NC, CNC Kỹ thuật gia công NC, CNC có quá trình phát triển như sau: Trung tâm gia công NC và CNC Gia công hoàn chỉnh các loại, kiểu, cỡ chi tiết cơ khí khác nhau nhưng cùng một dạng chi tiết (chi tiết tròn, chi tiết không tròn) bằng nhiều phương pháp gia công khác nhau (tiện + khoan, tiện + phay, phay + khoan…) trong một lần gá phôi, gia công nhiều bề mặt chi tiết đồng thời. Bàn gá phôi: Xoay lật để gia công những mặt tọa độ khác nhau. Thay dụng cụ, gá đặt (tháo dỡ) phôi (chi tiết) tự động bằng hệ cung ứng tự động gồm: ổ tích phôi, ổ tích dụng cụ và cơ cấu thay đổi dụng cụ (phôi): Tay máy, người máy. Thường có hai trục công tác để gia công thô và tinh. Ví dụ CNC TRAUB-TNS 480 để phay tiện chi tiết tròn. Tế bào gia công Tế bào gia công phát triển tên cơ sở trung tâm gia công nhưng hoàn thiện hơn, tự động hóa cao hơn, có thể hoạt động trong suốt một ca sản xuất. Sơ đồ tế bào gia công NC và CNC như sau: Hệ thống gia công linh hoạt (FMS) Nối ghép mềm nhiều máy, trung tâm gia công, thông qua hệ thống cung ứng phôi và dụng cụ tự động, điều khiển linh hoạt với máy tính. Phạm vi ứng dụng kinh tế Mức độ tự động hóa các thế hệ máy công cụ Thao tác Máy thường Máy NC Máy CNC Gia công Máy Máy Máy Kiểm tra, Điều chỉnh Người Máy Máy Điều thứ tự (tiến trình) gia công Người Người Máy Chuẩn bị công nghệ Sáng tạo Diễn đạt Người Người Người Người Người Người Tỷ lệ thao tác : Người/tổng số 4/5 3/5 1/5 II.3. Các phương thức điều khiển bằng số. Điều khiển dịch chuyển của máy , dụng cụ phôi để tạo ra bề mặt của chi tiết theo yêu cầu là chức năng của hệ điều khiển số NC, CNC. Các hệ thống NC, CNC được chia thành ba dạng cơ bản phù hợp với ba phương thức điều khiển dịch chuyển đó là: Điều khiển dịch chuyển điểm. Điều khiển đoạn thẳng. Điều khiển biên dạng. II.4. Bộ nội suy. Bộ nội suy là một máy phát hàm số, đưa ra các lệnh thích hợp với các dữa liệu ban đầu để điều khiển chạy dao trên các toạ độ riêng lẻ, trùng lên một quỹ đạo mong muốn (quỹ đạo thẳng, quỹ đạo cong). Bộ nội suy của hệ điều khiển NC, CNC sẽ thực hiện thực hiện phép nội suy lập ra một quỹ đạo phức tạp, chính xác để tạo ra bề mặt gia công có biên dạng yêu cầu. Bộ nội suy có cấu trúc là một máy tính đơn chức (có một chức năng giới hạn), được lắp trong và ngoài tủ điều khiển của máy công cụ điều khiển số. Xử lý số liệu bên trong ứng với bộ nội suy trong (lắp đặt trong tủ điều khiển của máy công cụ điều khiển số NC): Bộ nội suy là một cụm điện toán máy tính cho từng máy công cụ NC. Xử lý bên ngoài ứng với bộ nội suy ngoài. Các thiết bị xử lý số được dùng vào việc lập trình NC đảm nhiệm cả chức năng nội suy hoặc xử lý bằng cách nối ghép trực tiếp với máy tính không cần bộ nhớ trung gian (nguyên lý ghép nối trực tiếp ON-LINE) bộ nội suy ngoài có khả năng phục vụ nhiều máy công cụ NC (theo nguyên lý điều khiển số trực tiếp DNC) chính là máy tính sử lý quá trình. Quỹ đạo gia công thực luôn luôn được hệ điều khiển NC, CNC so sánh với quỹ đạo chuẩn và được điều chỉnh tức thời trong quá trình gia công chi tiết. Bộ nội suy tính toán theo chương trình cài đặt sẵn (trên cơ sơ giá trị của điểm đầu) các giá trị của điểm trung gian ứng với quỹ đạo dịch chuyển của máy, dụng cụ phôi để lập quỹ đạo gia công ứng với bề mặt gai công theo yêu cầu. Trong thực tế có hai phép nội suy cơ bản: Nội suy đường thẳng: Các điểm trung gian Z1, Z2 của đoạn thẳng được tính toán bằng cách cộng liên tục các đoạn thẳng tăng thêm bằng nhau vào giá trị toạ độ của điểm đầu tiên (A), tới khi đạt toạ độ điểm cuối cùng (E). Nội suy đường tròn (phi tuyến): Là phép tích phân, thực hiện ở các bộ tích phân theo quan hệ hàm số tích phân là: Y = Các toạ độ đầu tiên của quỹ đạo pgi tuyến (XA, YA)._. được cài đặt vào bộ tích phân, các lượng tăng ban đầu cần có là DXA, DYA II.5. Các chức năng thực hiện gia công trên máy công cụ NC, CNC. Chương trình gia công NC bao gồm các câu lệnh điều khiển NC ứng với các chức năng sau: Dịch chuyển tương đối giữa dụng cụ cắt và phôi theo một chương trình xác định (chuyển động đảm bảo quá trình cắt về chế độ cắt công suất cắt). Quá trình cung ứng dụng cụ cắt. Quá trình cung ứng phôi. Quá trình bôi trơn làm nguội làm sạch. II.6. Hệ toạ độ máy, điểm không máy, điểm không của phôi và điểm kiểm tra dụng cụ. Dụng cụ cắt của máy cộng cụ NC, CNC thực hiện dịch chuyển tuỳ theo máy công cụ NC, CNC gồm: Dịch chuyển dọc, dịch chuyển ngang, v.v… Các điểm làm trong không gian làm việc của máy công cụ NC, CNC phải xác định và được định nghĩa chính xác, do đó cần có hệ toạ độ máy. Khi lập chương trình gia công NC phải thừa nhận: Phôi đứng im còn dụng cụ cắt dịch chuyển trong hệ toạ độ của máy công cụ NC, CNC. Hệ toạ độ máy (các trục chuyển động + các trục điều khiển NC, CNC): ứng với trục chưyển động của dụng cụ cắt có 6 trục chuyển động (6 trục điều khiển ) X, Y, Z là các chuyển động thẳng theo các hướng trục X, Y, Z còn A, B, C là chuyển động quay trục X, Y, Z ngoài ra khi cần thiết còn có các chuyển động phụ khác phối hợp như P, Q, R, V, W, ... - Điểm không của máy (M): Là điểm do hãng chế tạo máy công cụ NC, CNC quy định mà người sử dụng máy phải chấp nhận. M là điểm không của hệ toạ độ máy, chẳng hạn với máy tiện CNC thì M là điểm ở tâm đầu trục chính của máy, còn ở máy phay thì M là điểm ở góc trái phía ngoài của bàn máy. Điểm chẩn cảu máy (R): Có nhiều trường hợp không thể chạy về điểm không của máy theo một trục. Để thuận tiện hơn với trường hợp này ta phải chạy về một điểm chuẩn để chạy máy. Như vậy không cần phải đưa trục về M và điểm chuẩn R. Điểm không của chi tiết (W): Xác định hệ toạ độ của chi tiết gia công (phôi) trong quan hệ với điểm không của máy M. Điểm W do người lập trương trình NC xác định và lập vào hệ điều khiển máy NC, CNC. Điểm W được xác định sao cho: Quy đổi thuận tiện giưã các kích thước trên bản vẽ chi tiết cần gia công thành giá trị toạ độ trong phạm vi không gian làm việc của máy công cụ NC, CNC. Định hướng kẹp chặt điều chỉnh kiểm tra đo lường dịch chuyển thuận tiện. Ví dụ với máy CNC thì W ở mặt đầu trái và mặt đầu phải của phôi trên đường tâm. - Điểm kiểm tra dụng cụ gia công (E): Để điều khiển lưới cắt của dao dịch chuyển dọc theo quỹ dạo gia cộng đảm bảo cần phải có điểm kiểm tra dụng cụ E. Kích thước thước dao được đo kiểm tra chính xác trên máy kiểm tra dụng cụ cắt. Trị số kích thước dao được lạp vào bộ nhớ (lưu trữ các số liệu về dụng cụ cắt của hệ điều khiển NC, CNC ). Kích thước dao có quan hệ với điểm định vị trên thân máy. Điểm E xác định trên thân dao. Quan hệ giữa các điểm W, R, M, E trên máy công cụ NC, CNC được mô tả như sau: - Các thông tin về dịch chuyển đối với máy gia công NC, CNC có ba ý nghĩa: Trị số dịch chuyển xác định vị trí điểm đích, dấu của dịch chuyển cho biết vị trí của hướng tới, thứ tự dịch chuyển xác định tiến trình. Thông tin về dịch chuyển được xác định bằng các địa chỉ ứng với các chữ cái X, Y, Z, A, B, C, U, V, W, I, J, K, R. - Thông tin về dịch chuyển có thể được thể hiện ở bản vẽ dưới dạng kích thước tuyệt đối hoặc kết hợp cả hai kích thước đó cách ghi này đều được cho phép trong chương trình NC. - Kích thước tuyệt đối cho biết khoảng cách từ một điểm tới điểm không của chương trình. - Kích thước tương đối xác định độ trênh lệch giữa một điểm với điểm trước nó. II.7.Chương trình NC. Máy công cụ NC và CNC không có sự khác nhau cơ bản về ngôn ngữ lập trình và công nghệ gia công của máy công cụ, do vậy khái nghiệm ‘chương trình NC’ được dùng chung cho cả hai hệ máy này. Chương trình NC là tập hợp nhưng chỉ dẫn cần thiết cho quá trình gia công một chi tiết cơ khí trên máy công cụ điều khiển số NC, CNC. Cấu trúc của chương trình bao gồm các cấu lệnh, từ lệnh được quy định theo tiêu chuẩn quốc tế ISO6983. Chương trình NC bao gồm nhiều câu lệnh NC, trong một câu lệnh bao gồm nhiều từ lệnh NC là sự ghép nối tối thiểu các từ lệnh cần thiết để thực hiện một dịch chuyển hoặc một chức năng khác của máy công cụ NC, CNC. So sánh giữa cấu trúc công nghệ với chương trình NC. Cấu trúc công nghệ Chương trình NC Quy trình công nghệ í Công đoạn gia công (gia công thô,gia công tinh) í Nguyên công í Bước công nghệ ,đường chuyển dao Thao tác phụ í í Thông số kích trình tự gia công Thước Chương trình NC í Chương trình con (đoạn chương trình NC) í Câu lệnh í Từ lệnh í í Dữ liệu thuật toán Về vị trí quỹ đạo II.8.Lập chương trình NC. Các công việc lập chương trình NC bao gồm: Xác định điểm không W của chi tiết gia công. Lập sơ đồ gá đặt của chi tiết gia công. Lập sơ đồ xác định toạ độ. Lập tiến trình công nghệ gia công chi tiết (các nguyên công, thứ tự các nguyên công). Lập phiếu dụng cụ cắt (số hiệu dao, vị trí ổ tích dao,cơ cấu kẹp dao, dữ liệu công nghệ n, v, s). Lập chương trình NC theo chỉ dẫn lập trình, bảng cốt mã lập trình NC. Thử nghiệm sửa đổi chương trình NC. Phương thức lập trình gia công NC được mô tả như sau: II.9. Ngôn ngữ lập trình NC. Ngôn ngữ lập trình NC cho máy NC, CNC gồm hai cấp. Cấp thấp: Lập trình cơ sở bằng ngôn ngữ điểu khiển số (mã ISO). Cấp cao: Lập trình nâng cao bằng ngôn ngữ APT (công cụ lập trình tự động). So sánh trên cơ sở tương ứng lập trình gia công NC và lập trình trên máy vi tính theo hai cấp ngôn ngữ lập trình : Lập trình trên mã ISO tương ứng với lập trình trên máy vi tính với ngôn ngữ ASSEMBLER. Lập trình bằng ngôn ngữ APT ương ứng với lập trình trên máy vi tính với ngôn ngữ thuật toán như C, Pascal. Phần mềm của hệ thống điểu khiển số, ứng với quá trình gia công chi tiết cơ khí, cần thiết lập trình gia công NC gồm: - Hệ thống điều khiển số NC-OS có chức năng điểu khiển quá trình gia công thông qua các tệp chương trình dùng mã hoá ISO. Phần mềm hệ điểu hành NC-OS của máy công cụ NC kế thừa toàn bộ phần mềm sẵn có của hệ vi tính IBM-PC-XT/AT. Ví dụ: Hệ điều hành PC-MS-DOS và chương trình hệ thống khác như BASIC, TASM, EDLINE. Phần cơ bản nhất của hệ CNC-DOS là hệ điều hành theo thời gian thực gồm các chương trình hệ thống của hệ CNC thay thế thao tác của thợ đứng máy. - Thư viện các chương trình điều khiển máy được lưu chữ và phân loại theo dạng chi tiết gia công. - Phần mềm tự động hoá lập trình chuẩn bị công nghệ được viết cho ngôn ngữ lập trình công nghệ APT nhằm hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho người lập trình công nghệ gia công chi tiết cơ khí trên máy công cụ NC, CNC và hệ thống gia công cấp cao (trung tâm gia công, hệ thông gia công linh hoạt FMS). Mã ISO cơ bản: Tiêu chuẩn quốc tế ISO8938 quy định một bộ cốt mã cho các máy NC để điều khiển quá trình gia công các chi tiết cơ khí. Các hãng chế tạo máy công cụ NC, CNC sử dụng mã ISO có hiệu chỉnh để giữa bản quyền trong sử dụng máy của hãng. Các tiêu chuẩn quốc gia đều dựa trên tiêu chuẩn quốc tế ISO/DIS6983 và ISO?6983. Ví dụ: Hệ cốt mã của ngôn ngữ lập trình NC theo tiêu chuẩn Đức DIN66025. Ký tự Chức năng điều khiển Ký tự Chức năng điều khiển A Chuyển động quay xung quanh trục X R Chuyển động thẳng đứng 3 Song song với trục Z B Chuyển động quay xung quang trục Y S Tốc độ quay của trục chính máy. vòng/phút C Chuyển động quay xung quang trục Z T Chọn dụng cụ gia công (dao) D Ghi kích thước bù dao (hiệu chỉnh dao khi dao mòn) U Chuyển động thẳng đứng 2 Song song với trục X E Bước tiến dao thứ hai mm/phút V Chuyển động thẳng đứng 2 Song song với trục Y F Bước tiến dao thứ hai mm/phút W Chuyển động thẳng đứng 2 Song song với trục Z G Chức năng dịch chuyển X Chuyển động cơ bản (thẳng) Theo trục X H (Tuỳ theo hãng chế tạo) Y Chuyển động cơ bản (thẳng) Theo trục Y I Tham số /bước nội suy Song song với trục X Z Chuyển động cơ bản (thẳng) Theo trục Z J Tham số /bước nội suy Song song với trục Y M Chức năng phụ trợ K Tham số /bước nội suy Song song với trụcZ N Số thứ tự câu lệnh O (Tuỳ theo hãng chế tạo) L (Tuỳ theo hãng chế tạo) P Chuyển động thẳng đứng 3 Song song với trục X Q Chuyển động thẳng đứng 3 Song song với trục Y Chương trình NC lập theo mã ISO là một tệp kí tự có cú pháp riêng, được lưu trữ trên đĩa mềm hay đĩa cứng. Được lập bằng tay dưới sự hỗ trợ của hệ soạn thảo văn bản nào đó. Tổng quan về các ngôn ngữ lập trình công nghệ: Ngôn ngữ APT do Học viện công nghệ MIT triển khai trên hệ thống lập trình NC từ tháng 6 năm 1956, ngày nay được sử dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ để lập trình theo quỹ đạo gia công, có tiềm lực mạnh về hình học, khi lập trình quỹ đạo liên tục có thể điều khiển trên năm trục chuyển động. Ngôn ngữ SPLIT: Có thể điều khiển năm trục chuyển động, dùng để lập quỹ đạo. Ngôn ngữ này có bộ hậu sử lý được xây dựng bên trong chương trình. Mỗi máy công cụ được sử dụng một bộ SPLIT riêng. Ngôn ngữ AUTOSPOT (hệ thống định vị tự động) do hãng IBM triển khai năm 1962 cho lập trình điểm. Ngôn ngữ COMPACT II là một chương trình hoàn chỉnh của hãng M.D.S.I công ty hệ thống dữ liệu gia công trong tập đoàn ANN ARBOR ở bang Michigan Hoa Kỳ hãng này cho thuê hệ thống ngôn ngữ COMPACT II trên cơ sở phân chia thời gian sử dụng. Ngôn ngữ ADAPT (phần mềm phỏng theo APT) có một số phần mềm lập trên dựa trên chương trình APT, do hnãg IBM triển khai theo hợp đồng với không quân Hoa kỳ, dùng trên máy tính nhỏ và không mạnh bằng APT, dùng để lập trình thông thường và lập trình quỹ đạo. Ngôn ngữ EXAPT (phát triển tập hợp con của APT) đã được chiển khai ở Đức năm 1964, dựa trên ngôn ngữ APT có ba phiên bản sau: EXAPT I - Để điều khiển vị trí khoan và phay thẳng. EXAPT II - Để điều khiển gia công khi tiện. EXAPT III - Để điều khiển các nguyên công có quỹ đạo hạn chế. Có thể nói ngôn ngữ APT là ngôn ngữ đại diện cho phong cách lập trình gia công, được sử dụng rộng rãi nhất và được bổ xung ngay càng hoàn thiện. II.10. Đặc điểm của ngôn ngữ APT: Tương đương với tiêu chuẩn DIN66246, DIN 66215. Được dùng để lập trình gia công NC với trợ giúp của máy tính. Hệ lệnh sử dụng cho hệ thống điều khiển số ứng với các phương pháp gia công: Tiện , phay , …. Ngôn ngữ APT không nhưng là ngôn ngữ điều khiển số mà còn là chương trình máy tính để tính toán vị trí của lưới cắt theo câu lệnh APT. Ngôn ngữ APT là hệ thống trong không gian 3 chiều, điều khiển đồng thời 5 trục, có hơn 400 từ khoá. Để lập trình gia công NC bằng ngôn ngữ APT trước hết phải định nghĩa bề mặt gia công, định hướng dụng cụ cắt đến điểm định vị và dịch chuyển dụng cụ theo bề mặt gia công để thực hiện các nguyên công. Có 6 loại câu lệnh trong chương trình NC theo ngôn ngữ APT: Các câu lệnh định nghĩa ban đầu. Các câu lệnh dịch chuyển. Các câu lệnh mô tả nguyên công. Các câu lệnh phụ trợ nguyên công. Các cấu trúc điều khiển. Các câu lệnh tính toán.. II.11. Hệ thống dụng cụ cho máy điều khiển số. Hệ thông dụng cụ phù hợp cho các máy công cụ NC phải đảm bảo tính chất vạn năng và linh hoạt, phải thực hiện được mọi công việc gia công, phải có độ cứng vững cao, phải đạt được năng suất bóc phoi cao và có chi phí gia công chấp nhận được. Chương II: Cấu trúc của máy công cụ điều khiển số (NC, CNC) I. Chức năng của máy điều khiển số (NC,CNC). Để thực hiện gia công dự kiến trên máy, máy phải có đầy đủ các trang thiết bị kỹ thuật đảm bảo các chức năng sau đây. I.1. Các chuyển động thực hiện dịch chuyển tương đối Dao, Chi tiết theo một chương trình xác định. I.1.1. Chuyển động đảm bảo tốc độ cắt hay năng lượng tạo hình. Dụng cụ cắt có thể được Truyền một chuyển động tạo ra tốc độ cắt trực tiếp. Truyền một chuyển động chạy dao với tốc độ nhỏ hơn và theo một hướng khác với hướng tốc độ cắt. Truyền động đồng thời cả hai tốc độ cắt và chạy dao theo phương án tổ hợp. Giữ cố định trong các phương án chuyển động nói trên được chuyền cho chi tiết gia công. Công suất đảm bảo cho năng lượng tạo hình thay đổi trong một phạm vi rộng từ vài trăm W đến vài trăm KW. I.1.2. Chuyển động chạy dao. Để đảm bảo dịch chuyển của dụng cụ cắt hoặc chi tiết gia công trong một quỹ đạo tương đối giữa chúng. Những quỹ đạo này phụ thuộc vào biên dạng của bản thân dụng cụ cắt và các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho chi tiết gia công. Công suất chuyển động chạy dao thay đổi trong vài KW, trừ trường hợp các máy gia công có kích thước lớn. Tất cả các truyền đọng nói trên đều thực hiện bởi các động cơ riêng biệt, được điều khiển hoạt động độc lập với nhau. I.2. Quá trình cấp dao. Các thế hệ máy công cụ điều khiển số ngày nay được trang bị hệ thông cấp dao hoàn chỉnh, trong đó quá trình cấp dao và chuyển đổi dụng cụ đều được thực hiện hoàn toàn tự động. Một nhóm dao được lựu chọn theo những nhiệm vụ công nghệ dự kiến trước, được tập hợp vào cùng một ổ tích dao, từ ổ tích dao, từng con dao được chuyển đến cho cơ cấu kẹp qua các tay máy đổi dao, đảm bảo vừa cắt ra và thay dao mới vào vị trí kẹp liên tục trong quá trình gia công. Thông thường có hai loại ổ tích dao: ổ tích dao dạng đĩa hay dạng tang quay, và ổ tích dao dạng xích. ổ tích dao dạng đĩa (hay dạng tang quay) đây là có số lượng dao và số lượng dao chứa trong nó là cố định. ổ tích dao dạng xích: đây là dạng ổ các số lượng dao có thể lớn hơn và có thể thay thế được. Ngày nay với các máy tiện điều khiển số quá trình thay dao chỉ là thay đổi những mảng cắt ở đầu dao. Những mảng cắt này được gài vào các hốc chứa dao trên một tang quay, nhờ các cơ cấu kẹp nhanh cắt gá trên phần đầu dao. Có nhiều trường hợp người ta sử dụng ổ tích dao độc lập với máy và nối ghép với một ROBOT trung gian. Tốc độ thay đổi nhanh cũng là vấn đề quan trọng hiện nay. I.3. Quá trình cấp chi tiết. Máy công cụ điều khiển số được phân ra làm hai nhóm máy với quá trình cấp chi tiết gia công: Nhóm này có chi tiết quay: Với nhóm máy này thường thì việc thay chi tiết gia công bao gồm tháo chi tiết gia công ra và lắp chi tiết chưa gia công vào được thực hiện bởi một Robot gắn liền với thân máy. Kết cấu của máy khi này phụ thuộc vào chuyển động mà ta yêu cầu Robot thực hiện. Các chi tiết chưa gia công cũng như các chi tiết đã gia công được đưa trên giá di động dạng băng tải, hoặc đặt trên máng dẫn đảm bảo sự dịch chuyển của chúng theo nguyên tắc trọng lực. Nhóm máy có dao quay: Với nhóm máy này các chi tiết được gá lắp cố định trên các bàn gá chuẩn, các bàn gá chuẩn này được đặt trên băng tải và chuyển dao cho bàn máy một cách tự động. Việc chuyển dao giữa băng tải và bàn máy cũng được thực hiện bởi Robot. I.4. Quá trình bôi trơn, làm nguội và làm mát. Việc bôi trơn các cơ cấu chuyển động và làm mát chúng được thực hiện thông qua các chương trình điều khiển, các điều kiện trụ trợ trong mỗi bước gia công trong quy trình công nghệ này được quan tâm khi lập trình như các thông số cắt gọt khác. Việc làm sạch thường được thực hiện tự động tại các thời điểm thích hợp như các giai đoạn đổi dao, đổi gá lấp hoặc đôỉ bàn kẹp. Máy công cụ điều khiển số thường được trang bị hệ thống khai thác phoi cắt hoặc phế liệu, phế thải một cách tự động II. Cơ cấu đẫn hướng của máy công cụ điều khiển số. Cơ cấu dẫn hướng của máy công cụ điều khiển số phải đảm bảo hai chức năng cơ bản sau: Độ chính xác dẫn động các bàn xe dao và bàn máy. Khả năng chịu lực trong quá trình cắt gọt. II.1. Yêu cầu chất lượng đối với cơ cấu dẫn hướng của máy công cụ điều khiển số. Để đảm bảo các chứ năng kĩ thuật cơ câu dẫn hướng của máy công cụ điều khiển số thì cơ cấu này phải có yêu cầu sau: Có độ cứng vững tốt đối với các lực làm việc. Lực đối diện với lực chuyển động của bộ phận dẫn hướng cần phải nhỏ và thay đổi ít theo tốc độ dịch chuyển. Cần phải có độ giảm chấn trên các phương truyền động. Trong nhiều trường hợp các bàn xe dao chuyển động với tốc độ thấp. Cả những chuyển động thấp như vậy cũng phải được điều khiển và điều chỉnh chính xác. Chất lưọng của các dịch chuyển này phụ thuộc lớn và quan hệ giữa lực ma sát và tốc độ. Trong những trường hợp mhất định một số dao động thực được duy trì, chùm nên vùng tốc độ của chuyển động. Dao động này có thể có giá trị triệt tiêu được giá trị tốc độ thấp bằng cách hòa nhập dịch chuyển chậm vào bản thân quá trình dao động Sự tăng của hệ số ma sát trong quan hệ với tốc độ dịch tốc chuyển I : Cơ cấu dẫn hướng có cặp vật liệu gang/gang được bôi trơn II : Cơ cấu có cặp vật liệu Compossit dán trên thép Các đặc tính quan hệ giữa ma sát và tốc độ cho phép xác định và các tốc dộ chậm hợp lý. Tại đó lực ma sát của cặp bề mặt có dịch chuyển tương đối, có tốc độ thấp. Mặt khác ta cần quan tâm đến tiêu chuẩn lựa chọ các cơ cấu dẫn hướng, chế độ ma sát, chế độ vật liệu bôi trơn, nhằm chánh mất hút dịch động chậm nói trên. II.2. Các dạng cơ cấu dẫn hướng của máy công cụ điều khiển số. II.2.1. Cơ cấu dẫn hướng ma sát khô hay ma sát nửa ướt. Đây là cơ cấu dẫn hướng đầu tiên được áp dụng trong ngành cơ khí. Bề mặt tiếp xúc chính là bề mặt chịu tác động của lực ma sát trực tiếp hoặc gián tiếp qua màng dầu bôi trơn định kỳ. Các cơ cấu này có chất lượng cao về độ cứng vững và độ hút rung động. Tuy nhiên chỉ những bề mặt bôi trơn là đạt được tuổi thọ yêu cầu. Ngày nay vật liệu mới được ứng dụng vào việc chế tạo các cơ cấu dẫn hướng tuy nhiên cũng không thể tránh mòn đáng kể khi làm việc trong điều kiện ma sát khô. Một số vật liệu composite (PTFE) cho phép giảm được hệ số ma sát dừng. Những cơ cấu dẫn hướng chế tạo bằng vật liệu này thường có một độ hở chức năng khi lắp ráp kết cấu. Chúng loại trừ được hiện tượng cản, do trong kết cấu có sử dụng các tấm trượt dạng bi hoặc con lăn. ở trường hợp này khe hở hình thành trong lúc dịch chuyển sẽ tạo ra một màng dầu động học, nhờ đó hệ thống tránh được hiện tượng quá tải. Chất lượng dầu bôi trơn đóng một vai trò quan trọng và thường thực hiện bôi trơn bằng dòng dầu có áp lực, ngay cả trong quá trình hoạt động hay phanh hãm. Ta thường sử dụng loại dầu bôi trơn có phụ gia dính kết nhằm giảm hệ số ma sát. II.2.2 Cơ cấu dẫn hướng có các phần tử lăn Những phần tử lăn ở đây có thể là những viên bi lăn, các con lăn hoặc kim lăn được chia ra làm hai nhóm: Nhóm cơ cấu dẫn hướng không có hành trình lặp: Đoạn dịch chuyển bị hạn chế. Nhóm cơ cấu dẫn hướng có hành trình lặp: Đoạn dịch chuyển không hạn chế. Các cơ cấu dẫn hướng này được ứng dụng chủ yếu trên các máy công cụ điều khiển số hạng nhỏ với đặc tính cơ bản là lực dịch chuyển nhỏ, hệ số ma sát thấp. Độ cững vững của hệ thống tăng lên khi đường kính của con lăn tăng lên hoặc số lượng phần tử lăn tăng. Khi sử dụng hệ thống dẫn hướng loại này phải lấy hệ số quá tải tăng lên đủ lớn để được độ cứng vững ổn định. Các cơ cấu dẫn hướng này phải thường xuyên được bảo dưỡng, kiểm tra, căn chỉnh các khe hở có thể dẫn đến các phản lực ở mặt bên, hạn chế khả năng hoạt động dẫn đến hiện tượng mòn không bình thường. Cần chú ý là khả năng hút dao động theo phương vuông góc với phương chuyển dịch của các cơ cấu dẫn hướng này là rất kém. Chế độ bảo dưỡng cần đúng theo yêu cầu kỹ thuật để đảm bảo hoạt động của các cơ cấu này được tốt. II.2.3 Cơ cấu dẫn hướng thuỷ khí II.2.3.1. Hệ thống thuỷ tĩnh Các đặc tính của cơ cấu dẫn hướng thuỷ tĩnh và nguyên tắc hoạt động: Không có sự tiếp xúc giữa chi tiết dẫn hướng và chi tiết được dẫn hướng do đó không dẫn đến hiện tượng mòn chi tiết dẫn hướng. Hệ số ma sát tăng cùng với tốc độ dịch chuyển (f = 0 khi v = 0) vì vậy đây không phải là ưu điểm của hệ thống cơ cấu này. Có độ cứng vững cao và khả năng giảm chấn tốt. Các đặc tính này có thể tính toán trước một cách chính xác, nhưng hệ thống này có thể bị nóng lên, vì vậy cần phải tính đến khả năng này của hệ thống. Để giữ được khe hở ổn định giữa các phần tử hoặc độ thẳng của các phần tử dẫn động ta có thể thiết kế thêm các phần tử phụ trợ. Để hệ thống hoạt động cần có một cơ cấu sinh ra áp lực dầu, đó là các máy bơm thuỷ lực. Ngoài ra cần phải có hệ thống đường ống để dẫn dầu vào và dầu ra khỏi hệ thống tới bể dầu. Hệ thống này được sử dụng trong các máy công cụ điều khiển số hạng nặng và các máy cần có độ chính xác cao. a, Hệ thốnh cấp dầu áp lực không đổi tiết lưu cố định D. b, Hệ thống cấp dầu lưu lượng không đổi. c, Hệ thống cấp dầu phụ thuộc kết quả đo chiều dày màng dầu C. d, Hệ thống cấp dầu phụ thuộc đo áp lực. A: Bơm, B: Van chỉnh áp, E: Tiết lưu, F: Đo chiều dày màng dầu, P: áp lực, Q: Lưu lượng II.2.3.2 Hệ thống khí tĩnh. Đây là hệ thống được thiết lập cùng một nguyên tắc với hệ thuỷ tĩnh, chúng ta sử dụng nguồn tác động là dòng khí áp lực cao, tuy nhiên mức độ tải trọng đặt lên hệ thống này thường không cao bằng hệ thống thuỷ tĩnh. Với cùng một kích thước hệ thống, hệ thống khí tĩnh thường có độ cững vững thấp hơn hệ thống thuỷ tĩnh. Ưu điểm của hệ thống này là không cần đường ống dẫn ngược. Trong thực tế hệ thống này được sử dụng cho các máy điều khiển số có đọ chính xác cao và không đòi hỏi độ dao động và tải trọng lớn. III. Các xích động học của máy công cụ điều khiển số: Các đặc điểm cơ bản của hệ thống máy công cụ điều khiển số: Tất cả các đường chuyền động đến từng cơ cấu chấp hành của máy công cụ điều khiển số đều dùng những nguồn động lực riêng biệt, bởi vậy các xích động học chỉ còn hai loại cơ bản sau: Xích động học công suất cắt gọt. Xích động học của chuyền động chạy dao. Việc tính toán thiết kế, chế tạo được thực hiện theo môđun hoá. Thông thường các xích cắt gọt bắt đầu từ một động cơ cóa tốc độ thay đổi vô cấp, dẫn động trục chính thông qua một hộp tốc độ có từ hai đến ba cấp độ, nhằm khuyếch đại các mômen cắt đạt trị số cần thiết trên cơ sở tốc độ ban đầu của động cơ. Xích động học chạy dao bao gồm các phần tử, các cụm kết cấu đảm bảo các chuyển động của bàn xe dao trên máy công cụ điều khiển số. Xích chạy dao phải thoả mãn một số chức năng sau: Truyền động cho các bộ phận dịch chuyển với tốc độ đều, chạy êm và ổn định. Thực hiện được các thay đổi vận tốc theo chương trình, xác định được cả về trị số và chiều, không có sự tháo lỏng chi tiết hoặc thay đổi vị trí tương đối giữa dao và chi tiết gia công. Cung cấp các lực cần thiết để thắng các thành phần lực cắt theo chiều chuyển động. Trong trường hợp cần thiết, các bộ phận nào đó cần phải đảm bảo nhiều chức năng đo lường các dịch chuyển của bàn xe dao. Để thoả mãn hai yêu cầu đầu tiên, xích chạy dao cần có tần số dao động riêng lớn nhất theo điều kiện có thể tính ngay từ đầu nguồn động lực của xích. Giả định rằng khối lượng của bàn máy và chi tiết gia công là một dữ kiện, ta cố gắng dùng những cơ cấu có quán tính nhỏ nhất có thể, đồng thời có độ cứng vững cao nhất. Như vậy ta nhận thấy lý thuyết tính toán thiết kế động học các xích truyền động trong máy công cụ vạn năng thông thường không còn ý nghĩa nhiều đối với máy công cụ điều khiển số. Những nguyên tắc như truyền dẫn vô cấp, truyền dẫn độc lập và nguyên tắc môđun hoá các kết cấu là những nguyên tắc cơ bản cho tính toán thiết kế máy công cụ điều khiển số. ở máy công cụ điều khiển số, ta quan tâm nhiều đến các cụm kết cấu cụ thể và đầu tư nghiên cứu có chiều sâu cũng như ứng dụng nhanh nhất các tiến bộ kỹ thuật trong khi chế tạo các môđun. III.1 Các cụm kết cấu quan trọng. III.1.1 Cụm kết cấu vít me đai ốc bi. Đây là cụm kết cấu được dùng nhiều trong xích động chạy dao của máy công cụ điều khiển số, và hầu hết các bộ vít me này hoạt động có ứng lực, và các ứng lực này được tạo ra để khử các khe hở ngược chiều và tuyến tính hoá đường đặc tính tải trọng trong vùng tải trọng yếu. Các kết cấu cụm vít me đai ốc bi thường hạn chế về chiều dài trục vít me, khi chiều dài vít me khoảng 3 hoặc 4 m khó có thể thực hiện được các tốc độ chuyển dịch cao. Truyền động quay được truyền cho vít me theo một trong số các phương án sau đây: Thông qua một hộp tốc độ gồm có bộ chuyển bánh răng, trong đó phải dùng các kết cấu khử được độ hở ăn khớp và dẫn động ở tốc độ cao. Dựa vào khoảng cách giữa hai khối tựa, sử dụng bộ truyền đai (có tỷ số giảm tốc lớn) được dẫn động bởi các động cơ có vận tốc chậm. Dùng các khớp nối trực tiếp vào trục của động cơ dẫn động (động cơ có tốc độ chậm) Đối với các hành trình lớn người ta thay vít me có chiều dài lớn bằng một vít me ngắn và thay đai ốc bằng một thanh răng xoắn. III.1.2. Cụm kết cấu thanh răng/ bánh răng Kết cấu này được áp dụng ở các máy công cụ điều khiển số cỡ lớn với hành trình chạy dao dài. Đây là kết cấu khắc phục được hạn chế về tốc độ cao khi hành trình dài của trục vít me đai ốc bi, tuy nhiên phải khử khe hở ăn khớp của bánh răng tốt. Thông thường người ta chế tạo hai xích động đồng nhất theo những hướng ngược nhau trên thanh răng. Các tốc độ dịch chuyển chậm của bàn máy yêu cầu bánh răng quay với tốc độ thấp, vì vậy phải tạo ra hộp giảm tốc để tạo ra vùng quay với tốc độ thấp này. (a) Chạy dao bằng vít me đau ốc bi. (b) Chạy dao bằng thanh răng bánh răng. C: Thanh răng nối liền với bàn máy M: Động cơ V: Vít me E: Đai ốc P1: ổ có hoặc không có cữ chặn T: Bàn máy P2: ổ có cữ chặn P3: Bánh răng Xích động học chạy dao: III.2. Cụm phát động Cụm phát động ở máy công cụ điều khiển số truyền động cho các xích động là các động cơ điện được điều chỉnh tốc độ quay. III.2.1. Động cơ điện một chiều. Động cơ tốc độ cao: Đây là loại động cơ một chiều có tốc độ cao, quán tính nhỏ và hiệu ứng nhiệt động nhỏ. Động cơ này thường truyền động qua hộp giảm tốc trước khi vào trục vít me. Hầu hết các động cơ này có bộ phận cảm ứng là các nam châm vĩnh cửu. Động cơ tốc độ thấp: Đây là động cơ điện một chiều có tốc độ thấp, quán tính nhỏ tuỳ theo mức tăng của chiều dài/ đường kính, nhưng chúng chịu ứng lực lớn. Truyền động của động cơ có thể truyền trực tiếp đến trục vít me qua khớp nối trục. Loại động cơ này cũng có bộ phận cảm ứng là nam châm vĩnh cửu nhưng có mật độ đường sức lớn do đó tạo ra mômen quay ổn định. III.2.2. Động cơ điện xoay chiều Chúng ta thường gặp các động cơ không đồng bộ đi kèm các bộ biến tần số để điều khiển tốc độ động cơ. Hệ thống này ngày càng hoàn thiện và không kém các đặc tính của động cơ một chiều. III.2.2.1. Động cơ bước Động cơ bước chạy điện thuần tuý: Đây là loại động cơ với hệ thống cực là nam châm vĩnh cửu trong các khoảng tần số tương đối bé (< 1000 Hz). Công suất của nó chỉ có thể dịch chuyển các bàn máy của máy nhỏ với tốc độ không cao khoảng vài m/phút. III.2.2.2. Động cơ SERVO Động cơ này sử dụng dòng xoay chiều được nắn dòng và thay đổi mức năng lượng dựa theo tín hiệu điều khiển. Động cơ có tỷ số mômen kéo và quán tính cao cho phép tăng tốc nhanh. IV. Bộ nội suy Trong thực tế gia công, ta cần phải tạo ra các biên dạng phức tạp mà đứng về phương diện hình học nó là tập hợp vô số các điểm có toạ độ được xác định theo một hàm số xác định nào đó. Để tạo ra mối liên hệ giữa các điểm đó, người ta ứng dụng kỹ thuật điện tử gọi là bộ nội suy. Bộ nội suy có nhiệm vụ tạo ra các quy luật chuyển động của cơ cấu chấp hành hai điểm chuyển tiếp. Đại đa số các máy NC sử dụng thiết bị nội suy tuyến tính hoặc tuyến tính cung tròn. Trong các máy CNC hiện đại có bộ xử lý trung tâm thực chất là một máy vi tính (Micro Computer) cho phép tăng tính vạn năng của bộ điều khiển nhờ điều chỉnh mềm các quy luật điều khiển. Để sinh ra một đường cong trên máy điều khiển theo chương trình số, giữa các chuyển động trên từng toạ độ đơn lẻ phải có một quan hệ hàm số (điều khiển phi tuyến). Các điểm tựa phải đạt đến mức dày đặc, sao cho đường cong được mô tả một cách chính xác và không có một vị trí nào vượt ra ngoài đường cong cho phép. Trái với các hệ điều khiển đơn giản dạng điểm và đường, số dữ liệu cần thiết tăng rất lớn (ví dụ : Cho một vòng tròn bán kính 100 mm dung sai đòi hỏi tới 20000 điểm). Việc sản sinh một số lớn điểm như vậy chỉ có thể giải quyết bằng máy tính. ở đây đường cong được chương trình hoá bằng các điểm tựa cách xa nhau và máy tính hoặc bộ nội suy sẽ sản sinh ra các điểm trung gian theo một hằng số toán học nhất định. Bộ nội suy thực chất là một máy phát hàm số, nó đưa ra các lệnh thích hợp với các điều khiển ban đầu, điều khiển chạy dao trên các toạ độ riêng lẻ trùm lên quỹ đạo cong theo mong muốn. Bộ nội suy về cơ bản là một máy tính đơn chiếc tuỳ bộ nội suy nằm trong tủ của máy, tức là xử lý số liệu bên trong hay nằm ngoài máy xử lý số liệu bên ngoài, ta gọi chúng là bộ nội suy trong hay bộ nội suy ngoài. ở bộ nội suy ngoài, các thiết bị xử lý số dùng vào việc chương trình hoá nhằm bảo nhiệm luôn chức năng nội suy. Trong trường hợp này vật mang chương trình phải chứa thông tin toàn bộ các vật riêng lẻ của đường cong. Vật mang tin chỉ có thể là băng từ hoặc chúng chỉ có thể nối ghép với một máy tính trực tiếp, không cần bộ nhớ trung gian (vận hành theo nguyên tắc on-line). Ưu điểm của bộ nội suy ngoài là ở chỗ bộ nội suy có khả năng phục vụ nhiều máy (nguyên tắc điều khiển DNC) và tiêu hao trên bản thân mỗi máy giảm đáng kể. Nội suy trong đòi hỏi mỗi máy phải thoả mãn mỗi một cụm điện toán riêng biệt. Chỉ có những điểm tựa mang tính chất đặc trưng của đường cong cũng như các dữ liệu về nội suy là chương trình nào. Vì vậy, ngay cả các phương tiện cổ điển là băng đục lỗ cũng đủ là vật mang tin. Bộ nội suy trong cũng sản sinh ra vô số các điểm trung gian. Tốc độ tính toán được xác định bởi tốc độ chạy dao trên máy công cụ. Sử dụng phương pháp nào phụ thuộc vào vấn đề của tính kinh tế cũng như của thiết kế kỹ thuật và được xác định trước hết bởi phạm vi của thiết bị điều khiển số. Đến nay các máy NC đều làm việc phổ biến với bộ nội suy trong. Tuy nhiên trong hệ thống gia công điều khiển số lớn hơn thì việc điều khiển trực tiếp nhờ một máy tính xử lý quá trình tỏ ra kinh tế hơn, máy tính này cũng thực hiện chức năng nội suy ngoài. Về mặt kỹ thuật, vấn đề nội suy có thể giải quyết bằng các thiết bị điện toán làm việc theo kiểu tương tự. Bộ nội suy làm việc theo kiểu tương tự thì đơn giản trong chế tạo nhưng chứa đựng nhiều nhược điểm của kỹ thuật tương tự, nhất là độ chính xác hạn chế. Do vậy khoảng cách các điểm tựa phải dày đặc hơn so với bộ nội suy làm việc theo kiểu số. Các thiết bị làm việc kiểu tương tự phổ biến nổi tiếng là dùng một mạng lưới biến áp để sản sinh ra hàm số. Do sự đòi hỏi có độ chính xác cao cho những chiều dài đoạn nội su._.à chế tạo máy công cụ một phần mềm thiết kế chu trình, gọi là Cycle Design. Nó cho phép nhà chế tạo thêm các chu trình của riêng mình hoặc bổ sung các phím mềm, trợ giúp đồ hoạ, ... vào các chu trình cứng, thậm chí cả tổ chức lại các nhóm chu trình. Các đối tượng đồ hoạ dùng để thiết kế chu trình có thể được tạo ra nhờ các phần mềm đồ hoạ thông dụng, như AutoSketch dưới dạng DXF. Nhờ tham số máy MP 7364.x, chúng ta có thể quy định mầu hiển thị các đối tượng đồ hoạ trong môi trường TNC. Chu trình OEM (Original Equipment Manufacturer's Cycles) chính là chu trình được tạo ra nhờ phần mềm nói trên. Thực chất đó là một chương trình NC, dùng ngôn ngữ giao thoại, trong đó mô tả các thủ tục gia công và dùng các tham số Q để truyền dữ liệu. Một số tham số Q (Q200 đến Q248) được dành riêng để truyền dữ liệu cho các chu trình OEM. Một số hàm FN cũng được cung cấp để truy cập sâu vào các tham số hệ thống. VD: - Hàm FN14 xuất thông báo lỗi ra màn hình. - Hàm FN15 xuất thông báo lỗi và các tham số Q ra file thông qua giao diện truyền thông. - Hàm FN17 ghi đè tham số hệ thống. - Hàm FN18 đọc tham số hệ thống. - Hàm FN19 gán các giá trị tham số Q cần thiết cho PLC. Chương ii: Tìm hiểu về Mastercam Lathe Yêu cầu: Vẽ, chạy mô phỏng và xuất ra chương trình CNC (và giải thích chương trình) để gia công chi tiết dạng trục như hình vẽ. Phôi ban đầu là phôi trụ tròn dài 140 và đường kính là 100. Đây là một chi tiết đại diện thể hiện cho các nguyên công tiện mặt đầu, tiện thô, tiện tinh, tiện rãnh, tiện ren và khoan lỗ. II. các bước thực hiện: Thiết kế đối tượng: Khởi động Mastercam Lathe bằng cách nháy kép chuột trái vào biểu tượng Lath 9 trên màn hình nền (destop). Hoặc vào Programs > Mastercam 9.0 > Mill 9.0 Thực hiện vẽ chi tiết trục dạng 2D theo các bước sau: Vẽ các khối chữ nhật bằng lệnh rectangle: Từ main manu pick chọn Creat > Rectangle > 2 points > Nhập tọa độ góc dưới bên trái O(0,0) > Nhập tiếp tọa độ trên bên phải A(100,40) > Chọn điểm B nhờ truy bắt điểm tự động > Nhập tọa độ C(50,90) > Bắt điểm D > Nhập tọa độ điểm E(30,130). Sau khi đã có các khối chữ nhật, ta thực hiện lấy đối xứng qua trục z: Main manu > Xform > Mirror > Window > Kéo chuột trái quét toàn bộ các đối tượng đã được vẽ > Done > Z asis > Join > OK. Vẽ các điểm G và H: Creat > Point > Position > Nhập tọa độ điểm G (50,60) > Enter > Nhập tọa độ điểm H (45,70). Tạo đoạn IK để thực hiện bước gia công tiện thô trung gian trước khi tiện tinh đoạn CL: Từ main manu pick chọn Creat > Rectangle > 2 points > Nhập tọa độ góc dưới bên trái B(0,40) > Nhập tiếp tọa độ trên bên phải I(52,130). (Hình vẽ chi tiết, phôi dạng 2D trên phần mềm Mastercam 9.0) B. Thiết lập phôi cho đối tượng: - Main manu > Toolpaths > Job setup (xuất hiện hộp thoại) > Boundaries > Parameters… > (gõ đường kính ngoài) OD 100 > (chiều dài phôi ban đầu) Length 140 > OK > OK. - Bây giờ ta di chuyển đối tượng đã vẽ về trùng với phôi: Main manu > Xform > Translate > Window > Quét toàn bộ đối tượng đã vẽ > Done > Between pts > Chọn điểm F > Gõ tọa độ điểm đích (0,-10) > OK. Hộp thoại thiết lập phôi có dạng như hình vẽ ở trang bên: Hộp thoại kích thước phôi: c. Lập chương trình gia công: 1. Tiện mặt đầu: Main manu > Toolpaths > Face > (xuất hiện hộp thoại) chọn Face parameters > Select points… > Chọn điểm đầu S > Chọn điểm cuối D > OK. Hộp thoại chọn dao tiện mặt đầu: 2. Tiện cắt thô mặt bao ngoài theo đoạn IK: Main manu > Toolpaths > Rough > Chain > Chọn đoạn KI > KA > End here > Done > OK. Tiện cắt thô mặt bao ngoài theo đoạn EN: Main manu > Toolpaths > Rough > Chain > Chọn đoạn NE > NC > End here > Done > OK. Tiện tinh theo đoạn CL: Main manu > Toolpaths > Rough > Chain > Chọn đoạn > NE > NC > End here > Chọn dao ID rough > Done > OK. Hộp thoại chọn dao tiện thô: 5. Tiện rãnh theo tọa độ hai điểm G, H: Main manu > Toolpaths > Groove > 2 poínt > OK > Chọn G rồi H > Nhấn Esc > (Hộp thoại chọn dao xuất hiện) Chọn dao > OK. 6. Tiện ren: Main manu > Toolpaths > Next menu > Thread > Chọn dao > Chọn thông số ren theo hộp thoại Thread shape parameters (Nhập các thông số như ở dưới) Hộp thoại chọn dao cắt ren: Hộp thoại thông số ren: 7. Khoan trên máy tiện: Main manu > Toolpaths > Drill > Chọn dao > Vào Simple drill - no peck nhập chiều sâu khoan (-35) > OK Hộp thoại chọn chiều sâu khoan D. Mô phỏng các bước gia công: Main manu > Toolpaths > Operation > Xuất hiện hộp thoại - Chọn Select all > Verify > Chọn biểu tượng Play cho chạy thử. Hộp thoại quản lý các thao tác có dạng như hình vẽ bên: (Chi tiết có được sau khi chạy mô phỏng chương trình). E. Chuyển mã chương trình gia công: Main manu > NC utils > Post Proc > Run > Open > Save > Yes. F. Giải thích mã chương trình gia công: % (Dấu hiệu bắt đầu chương trình) O0000 (Số hiệu chương trình) G21 (Gia công theo đơn vị là mm) (PROGRAM NAME - T DATE=DD-MM-YY - 21-03-06 TIME=HH:MM - 10:01) (Chương trình - Ngày tháng - Thời gian) (TOOL - 1 OFFSET - 1) (Gọi dụng cụ là con dao số 1) (LFACE OD ROUGH RIGHT - 80 DEG. INSERT - CNMG 12 04 08) (Gia công thô bề mặt ngoài bên phải) (Bắt đầu tiện mặt đầu) G0T0101 (Thay con dao số 01 và hiệu chỉnh dao tiện) G97S847M13 (Thay đổi tốc độ cắt bề mặt, số vòng quay trục chính là 847) G0G53X110.806Z-10. (Chạy dao nhanh tới tọa độ X110.806Z-10, hủy bỏ xê dịch điểm chuẩn đã chọn) (Kết thúc tiện mặt đầu) (Bắt đầu tiện thô trơn bề mặt ngoài đoạn thứ nhất) G50S3600 (Đặt hệ tọa độ tiêu chuẩn, thay đổi tốc độ cắt bề mặt với số vòng quay trục chính là 3600) G96S295 (Điều khiển tốc độ cắt bề mặt với số vòng quay trục chính là hằng số và bằng 295) G99G1X-1.6F.2 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X-1.6F.2) G0Z-8. (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-8) X96.033 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X96.033) Z-7.3 (Dao tiến nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X100. (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X100) X102.828Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X102.828Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X92.067 (Dao tiến nhanh theo đường thẳng tới X92.067) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X96.433 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X96.433) X99.262Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X99.262Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X88.1 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X88.1) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X92.467 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X92.467) X95.295Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X95.295Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X84.133 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X84.133) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X88.5 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X88.5) X91.328Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X91.328Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X80.167 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X80.167) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X84.533 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X84.533) X87.362Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X87.362Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X76.2 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X76.2) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X80.567 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X80.567) X83.395Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X83.395Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X72.233 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X72.233) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X76.6 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X76.6) X79.428Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng X79.428Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X68.267 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X68.267) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X72.633 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X72.633) X75.462Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X75.462Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X64.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X68.667 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X68.667) X71.495Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X71.495Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X60.333 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X60.333) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X64.7 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X64.7) X67.528Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X67.528Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X56.367 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X56.367) G1Z-99.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-99.8) X60.733 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X60.733) X63.562Z-98.386 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X63.562Z-98.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X52.4 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X52.4) G1Z-10. (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới Z-10) Z-99.8 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới Z-99.8) X56.767 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X56.767) X59.595Z-98.386 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X59.595Z-98.386) (Kết thúc tiện thô trơn bề mặt ngoài đoạn thứ nhất) (Bắt đầu tiện thô trơn bề mặt ngoài đoạn thứ hai) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X48.733 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X48.733) G1Z-49.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-49.8) X52.4 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X52.4) X55.228Z-48.386 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X55.228Z-48.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X45.067 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X45.067) G1Z-49.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-49.8) X49.133 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X49.133) X51.962Z-48.386 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X51.962Z-48.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X41.4 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X41.4) G1Z-49.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-49.8) X45.467 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X45.467) X48.295Z-48.386 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X48.295Z-48.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X37.733 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X37.733) G1Z-49.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-49.8) X41.8 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X41.8) X44.628Z-48.386 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X44.628Z-48.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X34.067 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X34.067) G1Z-49.8 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-49.8) X38.133 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X38.133) X40.962Z-48.386 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X40.962Z-48.386) G0Z-7.3 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-7.3) X30.4 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X30.4) G1Z-10. (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-10) Z-49.8 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới Z-49.8) X34.467 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X34.467) X37.295Z-48.386 (Chạy dao nhanh theo đường thẳng tới X37.295Z-48.386) G28U0.W0.M05 (Trở về điểm không của máy, dừng trục chính) T0100 (Hủy bỏ hiệu chỉnh kích thước dao số 01) M01 (Dừng tùy ý) (Kết thúc tiện thô trơn bề mặt ngoài đoạn thứ hai) (TOOL - 2 OFFSET - 2) (LFINISH OD FINISH RIGHT - 35 DEG. INSERT - VNMG 16 04 08) (Dụng cụ dao tiện tinh đường kính ngoài bên phải) (Bắt đầu quá trình tiện tinh) G0T0202 (Thay con dao số 02 và hiệu chỉnh dao tiện) G97S1878M13 (Thay đổi tốc độ cắt bề mặt, số vòng quay trục chính là 847) G0G53X50.Z-46.75 (Chạy dao nhanh tới tọa độ X50.Z-46.75, hủy bỏ xê dịch điểm chuẩn đã chọn) G50S3600 (Đặt hệ tọa độ tiêu chuẩn, thay đổi tốc độ cắt bề mặt với số vòng quay trục chính là 3600) G96S295 (Điều khiển tốc độ cắt bề mặt với số vòng quay trục chính là hằng số và bằng 295) G1Z-48.75F.3 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-48.75F.3) Z-100. (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-48.75F.3) X100. (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-48.75F.3) X102.828Z-98.586 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-48.75F.3) G28U0.W0.M05 (Trở về điểm không của máy, dừng trục chính) T0200 (Hủy bỏ hiệu chỉnh kích thước dao số 02) M01 (Dừng tùy ý) (Kết thúc quá trình tiện tinh) (TOOL - 3 OFFSET - 3) (LGROOVE OD GROOVE CENTER - NARROW INSERT - N151.2-185-20-5G) (Dụng cụ dao tiện rãnh) (Bắt đầu thao tác tiện rãnh) G0T0303 (Thay con dao số 03 và hiệu chỉnh dao tiện rãnh) G97S678M13 (Thay đổi tốc độ cắt bề mặt, số vòng quay trục chính là 678) G0G53X54.Z-75.925 (Chạy dao nhanh tới tọa độ X50.Z-46.75, hủy bỏ xê dịch điểm chuẩn đã chọn) G50S3600 (Đặt hệ tọa độ tiêu chuẩn, thay đổi tốc độ cắt bề mặt với số vòng quay trục chính là 3600) G96S115 (Điều khiển tốc độ cắt bề mặt với số vòng quay trục chính là hằng số và bằng 115) G1X45.4F.1 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.4F.1) G0X54. (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X54) Z-77.862 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-77.862) G1X45.4 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.4) X45.788Z-77.669 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.788Z-77.669) G0X54. (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X54) Z-73.987 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-73.987) G1X45.4 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.4) X45.788Z-74.181 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.788Z-74.181) G0X54. (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X54) Z-79.8 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-79.8) G1X45.4 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.4) X45.788Z-79.606 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.788Z-79.606) G0X54. (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X54) Z-72.05 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-72.05) G1X45.4 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.4) X45.788Z-72.244 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.788Z-72.244) G0X54. (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X54) Z-81.414 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-81.414) X52.828 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X52.828) G1X50.Z-80. (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X50.Z-80) X45. (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45) X45.5Z-79.75 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.5Z-79.75) G0X52.828 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X52.828) Z-70.436 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới Z-70.436) G1X50.Z-71.85 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X50.Z-71.85) X45. (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45) Z-78.35 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới Z-78.35) X45.5Z-78.1 (Chạy dao nội suy theo đường thẳng tới X45.5Z-78.1) G0X52.828 (Dao lùi nhanh theo đường thẳng tới X52.828) G28U0.W0.M05 (Trở về điểm không của máy, dừng trục chính) T0300 (Hủy bỏ hiệu chỉnh kích thước dao số 03) M01 (Dừng tùy ý) (Kết thúc thao tác tiện rãnh) (TOOL - 4 OFFSET - 4) (LTHREAD OD THREAD RIGHT INSERT - R166.0G-16UN01-100) (Dụng cụ dao tiện ren) (Bắt đầu thao tác tiện ren) G0T0404 (Thay con dao số 04 và hiệu chỉnh dao tiện rãnh 04) G97S1345M13 (Thay đổi tốc độ cắt bề mặt, số vòng quay trục chính là 1345) G0G53X34.Z5.813 (Chạy dao nhanh tới tọa độ X34.Z5.813, hủy bỏ xê dịch điểm chuẩn đã chọn) X29.1 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X29.1) G32Z-40.E1.75 (Cắt ren thẳng vào sâu tới Z-40) G0X34. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X34) Z5.669 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới Z5.669) X28.584 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X28.584) G32Z-40.E1.75 (Cắt ren thẳng vào sâu tới Z-40) G0X34. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X34) Z5.557 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới Z5.557) X28.179 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X28.179) G32Z-40.E1.75 (Cắt ren thẳng vào sâu tới Z-40) G0X34. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X34) Z5.462 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới Z5.462) X27.835 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X27.835) G32Z-40.E1.75 (Cắt ren thẳng vào sâu tới Z-40) G0X34. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X34) Z5.378 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới Z5.378) X27.53 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X27.53) G32Z-40.E1.75 (Cắt ren thẳng vào sâu tới Z-40) G0X34. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X34) Z5.301 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới Z5.301) X27.254 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X27.254) G32Z-40.E1.75 (Cắt ren thẳng vào sâu tới Z-40) G0X34. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X34) Z5.231 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới Z5.231) X27. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X27) G32Z-40.E1.75 (Cắt ren thẳng vào sâu tới Z-40) G0X34. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X34) Z5.231 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X34) X27. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X27) G32Z-40.E1.75 (Cắt ren thẳng vào sâu tới Z-40) G0X34. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới X34) Z5.813 (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới Z5.813) G28U0.W0.M05 (Trở về điểm không của máy, dừng trục chính) T0400 (Hủy bỏ hiệu chỉnh kích thước dao số 04) M01 (Dừng tùy ý) (Kết thúc thao tác tiện ren) (TOOL - 5 OFFSET - 5) (LDRILL CENTER DRILL - 6. DIA. INSERT - NONE) (Dụng cụ mũi khoan) (Bắt đầu quá trình khoan lỗ trên máy tiện) G0T0505 (Thay mũi khoan số 05 và hiệu chỉnh dao 05) G97S100M13 (Thay đổi tốc độ cắt bề mặt, số vòng quay trục chính là 100) G0G53X0.Z-5. (Chạy dao nhanh tới tọa độ X34.Z5.813, hủy bỏ xê dịch điểm chuẩn đã chọn) Z-8. (Dao chạy nhanh theo đường thẳng tới Z-8) G1Z-35.F.25 (Tiến dao vào tới tọa độ Z-35 với F.25) G0Z-5. (Lùi dao nhanh đến tọa độ Z-5) G28U0.W0.M05 Trở về điểm không của máy, dừng trục chính) T0500 (Hủy bỏ hiệu chỉnh kích thước dao số 05) (Kết thúc quá trình khoan lỗ trên máy tiện) M30 (Dừng trục chính máy) % (Dấu hiệu kết thúc chương trình) Chương iii: Hệ THốNG DAO Cụ CHO MáY TIệN CNC X-10i 1. DCKN R/L: Dao tiện mặt đầu Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DCKN R/L 164D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 0.830 2. DCLN R/L: Dao tiện mặt ngoài và mặt đầu Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DCNL R/L 124B 0.750 1.000 0.750 0.750 4.500 1.260 DCNL R/L 164C 1.000 1.250 1.000 1.000 5.000 1.260 DCNL R/L 164D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.260 DCNL R/L 204D 1.250 1.500 1.250 1.250 6.000 1.260 DCNL R/L 244D 1.500 2.000 1.500 1.500 6.000 1.260 DCNL R/L 165D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.540 DCNL R/L 205D 1.250 1.500 1.250 1.250 6.000 1.540 DCNL R/L 166D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.700 DCNL R/L 206D 1.250 1.500 1.250 1.250 6.000 1.700 DCNL R/L 246D 1.500 2.000 1.500 1.500 6.000 1.700 3. DCRL R/L Tiện mặt ngoài Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DCRN R/L 164D 1.000 1.180 1.000 1.000 6.000 1.360 DCRN R/L 204D 1.250 1.378 1.250 1.250 6.000 1.360 DCRN R/L 244D 1.500 1.628 1.500 1.500 6.000 1.360 DCRN R/L 205D 1.250 1.291 1.250 1.250 6.000 1.640 DCRN R/L 206D 1.250 1.291 1.250 1.250 6.000 1.820 4. DDJN R/L Tiện mặt ngoài và tiện profil Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DDJN R/L 163D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.190 DDJN R/L 128B 0.750 1.000 0.750 0.750 6.000 1.550 DDJN R/L 164C 1.000 1.250 1.000 1.000 5.000 1.550 DDJN R/L 164D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.550 DDJN R/L 204D 1.250 1.500 1.250 1.250 6.000 1.550 5. DDQN R/L: Tiện mặt ngoài và tiện profil Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DDQL R/L 164D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.420 DDQL R/L 204D 1.250 1.500 1.250 1.250 6.000 1.420 6. DSDN R/L: Tiện mặt ngoài và tiện vát mép Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DSDN N 124B 0.750 0.386 0.750 0.750 4.500 1.450 DSDN N 164D 1.000 0.512 1.000 1.000 6.000 1.450 DSDN N 165D 1.000 0.520 1.000 1.000 6.000 1.760 DSDN N 206D 1.250 0.646 1.250 1.250 6.000 1.970 7. DSKN R/L: Tiện mặt đầu Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DSKN R/L 164D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 0.930 DSKN R/L 205D 1.250 1.500 1.250 1.250 6.000 1.140 8. DSRN R/L: Tiện ngoài Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DSRN R/L 124B 0.750 0.878 0.750 0.750 4.500 1.350 DSRN R/L 164D 1.000 1.127 1.000 1.000 6.000 1.350 DSRN R/L 165D 1.000 1.047 1.000 1.000 6.000 1.640 DSRN R/L 205D 1.250 1.291 1.250 1.250 6.000 1.640 DSRN R/L 206D 1.250 1.321 1.250 1.250 6.000 1.830 9. DSSN R/L: Tiện mặt ngoài và vát mép Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 F15 H H1 L1 L15 L3 DSSN R/L 164D 1.000 1.250 0.921 1.000 1.000 6.000 6.327 1.075 DSSN R/L 206D 1.250 1.500 1.008 1.250 1.250 6.000 6.492 1.413 10. DTFN R/L: Tiện mặt đầu Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DSKN R/L 123B 0.75 1.000 0.750 0.750 4.500 0.933 DSKN R/L 164D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.228 11. DTGN R/L: Tiện mặt ngoài Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DTGN R/L 123B 0.750 1.000 0.750 0.750 4.500 0.972 DTGN R/L 164D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.260 DTGN R/L 204D 1.250 1.500 1.250 1.250 6.000 1.310 12. DTJN R/L: Tiện mặt ngoài và tiện profil Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DTJN R/L 123B 0.750 1.000 0.750 0.750 4.500 0.953 DTJN R/L 163D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 0.980 DTJN R/L 264D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.283 DTJN R/L 204D 1.250 1.516 1.250 1.250 6.000 1.283 13. DTRN R/L: Tiện mặt ngoài Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DTRN R/L 164D 1.000 1.047 1.000 1.000 6.000 1.472 14. DTTN R/L: Tiện mặt ngoài và vát mép Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DTTN R/L 123B 0.750 0.598 0.750 0.750 4.500 1.190 DTTN R/L 164D 1.000 0.791 1.000 1.000 6.000 1.560 DWLN R/L: Tiện mặt đầu và tiện mặt ngoài Tên Dụng cụ Kích thước (inches) B F1 H H1 L1 L3 DWLN R/L 163D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.067 DWLN R/L 164D 1.000 1.250 1.000 1.000 6.000 1.378 DWLN R/L 204D 1.250 1.500 1.250 1.250 6.000 1.378 Một số kích thước chuẩn của hệ thống dao tiện theo phần mềm Mastercam: Dao tiện mặt đầu Dao tiện thô Dao tiện tinh Mũi khoan Dao tiện rãnh hẹp Dao tiện rãnh mặt đầu Tài liệu tham khảo Sách chuyên ngành: Máy điều khiển theo chương trình số và rôbôt công nghiệp - Tạ Duy Liêm - ĐH Bách Khoa HN Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ - Tạ Duy Liêm - NXB KHKT Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (Tập 1 và 2) - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - NXB Giáo dục Bài giảng dung sai lắp ghép - Ninh Đức Tốn Sổ tay công nghệ chế tạo máy; Công nghệ chế tạo máy - NXB KHKT Atlas đồ gá - Trần Văn Địch Tính toán thiết kế máy công cụ - NXB KHKT Công nghệ chế tạo máy theo hướng ứng dụng tin học - Nguyễn Đắc Lộc - NXB KHKT Máy công cụ CNC - Tạ Duy Liêm Nhập môn gia công CNC - Vũ Hoài Ân - NXB KHKT Công nghệ trên máy CNC - Trần Văn Địch - NXB KHKT Điều khiển số và công nghệ trên máy điều khiển số - Nguyễn Đắc Lộc, Tăng Huy - NXB KHKT Hệ thống điều khiển tự động thủy lực - Trần Xuân Tùy - NXB KHKT Chương trình phần mềm: 1. AutoCAD 2004 2. Mastercam 9.0 SAP 2000 C. Một số Website chính: 1. www.machinetools.com 2. www.moriseiki.com 3. www.google.com --> “CNC turning”, “Turning centre” … Mục lục Trang Phần I : đại cương về máy công cụ điều khiển theo chương trình số Chương I: Máy công cụ điều khiển số vai trò và tác động 7 I. Tổng quan về máy công cụ điều khiển theo chương trình số 7 I.1. Ưu điểm của gia công CNC 11 I.2. Độ chính xác của gia công CNC 12 I.3. Độ an toàn của gia công CNC 13 I.4. Bảo dưỡng và dịch vụ CNC 14 I.5. Tác động của điều khiển số đối với máy công cụ 14 I.6. Tác động của điều khiển số đối với dụng cụ 15 I.7. Tác động của điều khiển số đối với máy các phần tử phát động 16 I.8. Tác động của điều khiển số đối với giá thành máy 16 I.9. Tác động của điều khiển số đối với tổ chức xí nghiệp 17 I.10. Tác động của điều khiển số đối với việc mua sắm máy 18 II. CáC KHáI NIệM CƠ BảN CủA MáY điều khiển số 19 II.1. Khái niệm trục (AXIS) 19 II.2. Quá trình phát triển của kỹ thuật gia công NC, CNC 22 II.3. Các phương thức điều khiển bằng số 24 II.4. Bộ nội suy 24 II.5. Các chức năng thực hiện gia công trên máy công cụ NC, CNC 25 II.6. Hệ toạ độ máy, điểm không máy, điểm không của phôi và điểm kiểm tra dụng cụ 26 II.7.Chương trình NC 28 II.8.Lập chương trình NC 29 II.9. Ngôn ngữ lập trình NC 30 II.10. Đặc điểm của ngôn ngữ APT 33 II.11. Hệ thống dụng cụ cho máy điều khiển số 34 Chương II:Cấu trúc của máy công cụ điều khiển số 35 I. Chức năng của máy điều khiển số (NC,CNC) 35 I.1. Các chuyển động thực hiện dịch chuyển tương đối dao, chi tiết theo một chương trình xác định 35 I.2. Quá trình cấp dao 36 I.3. Quá trình cấp chi tiết 36 I.4. Quá trình bôi trơn, làm nguội và làm mát 37 II.Cơ cấu đẫn hướng của máy công cụ điều khiển số 38 II.1. Yêu cầu chất lượng đối với cơ cấu dẫn hướng của máy công cụ điều khiển số 38 II.2. Các dạng cơ cấu dẫn hướng của máy công cụ điều khiển số 39 III. Các xích động học của máy công cụ điều khiển số 42 III.1 Các cụm kết cấu quan trọng 43 III.2 Cụm phát động 45 IV. Bộ nội suy 46 IV.1 Nội suy tuyến tính theo phương pháp DDA 49 IV.2 Nội suy vòng theo phương pháp DDA 50 V. Hệ thống đo lường dịch chuyển 53 V.1. Phương pháp đo vị trí trực tiếp 54 V.2. Phương pháp đo gián tiếp 54 V.3. Phương pháp đo vị trí bằng đại lượng số 54 V.4. Phương pháp đo vị trí bằng đại lượng tương tự 54 V.5. Phương pháp đo vị trí kiểu gia số 55 V.6. Phương pháp đo vị trí kiểu tuyệt đối 55 V.7. Phương pháp đo vị trí tuyệt đối theo chu kỳ 55 VI. Khối hiệu chỉnh chương trình gia công 55 VII. Khối liên hệ ngược. 56 Chương III: NGHIÊN CứU TìM HIểU bộ truyền VíT ME đai ốc bi I. Tính ưu việt của bộ truyền vít me đai ốc bi 57 II. Kết cấu một số loại bộ truyền vít me đai ốc bi 58 III. Profin ren của vít me và đai ốc 59 IV. Rãnh hồi bi của bộ truyền vít me đai ốc bi 60 V. Cơ cấu khử khe hở và tạo sức căng ban đầu cho bộ truyền vít me đai ốc bi 62 VI. một số tiêu chuẩn của các loại vít me đai ốc bi 64 Chương IV. Nghiên cứu tìm hiểu về một số loại động cơ dùng trong máy cnc I. nghiên cứu tìm hiểu về Động cơ servo 70 I.1. Điều khiển động cơ secvo một chiều 70 I.2. Động cơ secvo một chiều chổi than 70 I.3. Động cơ secvo DC không chổi than 73 I.4. Động cơ AC secvo 80 II. Động cơ bước 81 II.1. Khái niệm chung về động cơ bước 81 II.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ bước 82 II.3. Cấu tạo và phân loại động cơ bước 83 Phần II: tính toán thiết kế trung tâm tiện CNC mới dựa trên cơ sơ trung tâm tiện CNC - x10i Chương I. nghiên cứu tìm hiểu cấu trúc trung tâm tiện CNC - X10i 84 I. Tổng quan về cấu trúc trung tâm tiện CNC X -10i 84 I.1. Sơ đồ cấu trúc chung của máy 84 II: cấu trúc bộ phận của máy 91 II.1 Cấu trúc cụm trục chính của máy CNC- X10i 91 II.2. Cấu trúc ụ Revolve của máy tiện CNC - X10i 93 II.3. Cấu trúc cơ cấu chạy dao ngang của trung tâm tiện CNC- X10i 95 II.4. Cấu trúc cụm cơ cấu chạy dao dọc của trung tâm tiện CNC-X10i 96 II.5. Cấu trúc cụm thủy lực của trung tâm tiện CNC - X10i 98 II.6 Cấu trúc hệ bôi trơn của máy tiện CNC - X10i 100 II.7. Cấu trúc hệ thống dung dịch trơn nguội của Máy tiện CNC - X10i 102 II.8. Cấu trúc hệ thống kẹp và cấp phôi của Máy tiện CNC - X10i 102 Chương II :TíNH TOáN THIếT Kế TRụC CHíNH CủA MáY 104 I. Thiết kế bộ truyền đai 104 I.1. Chọn loại đai 104 I.2. Đường kính bánh đai 105 I.3. Khoảng cách trục 105 I.4. Chiều dài đai 105 I.5. Góc ôm 1 trên bánh đai nhỏ 105 I.6. Số đai cần thiết 105 I.7. Chiều rộng bánh đai 106 I.8. Tính lực tác dụng lên trục chính Fr (N) 106 II. Tính toán trục chính: 107 II.1. Chọn động cơ cho trục chính 111 II.2. Tính mối ghép then trên trục chính 112 II.3. Tính toán và chọn ổ 113 Tính toán trục chính máy tiện bằng phần mềm SAP 2000 118 Chương III : tính toán thiết kế cơ cấu chạy dao 133 I. Chọn kết cấu vít me đai ốc bi 133 II. tính toán tHiết kế cơ cấu chạy dao ngang 134 II.1. Sơ đồ và vai trò của cơ cấu chạy dao ngang 134 II.2. Tính lực chạy dao ngang 135 II.3. Tính toán các thông số cơ bản của trục vít me đai ốc bi 135 II.4. Tính kiểm nghiệm độ bền 138 II.5. Tính chọn động cơ 138 II.6. Tính khớp nối trục 143 II.7. Tính chọn then 145 II.8. Tính toán chọn ổ lăn cho hệ thống 146 III. tính toán tHiết kế cơ cấu chạy dao dọc 151 III.1. Sơ đồ và vai trò của cơ cấu chạy dao ngang 151 III.2. Tính toán các thông số cơ bản của trục vít me đai ốc bi 152 III.3. Tính chọn động cơ 155 III.4. Tính khớp nối trục 159 III.5. Tính chọn then 161 III.6.Tính toán chọn ổ lăn cho hệ thống 162 Chương IV: Tính toán thiết kế ụ revolve 167 I.Cấu trúc ụ revolve của trung tâm tiện x10i 167 I.1. Nguyên tắc hoạt động 167 I.2. Các chi tiết cơ bản của hệ thống ổ tích dao 167 II. Tính toán trục của đầu Revolve 170 III. Tính công suất động cơ bước 174 IV. Tính toán ổ trượt 175 V. Tính toán đường kính của chốt chống xoay 176 VI. Tính toán hệ thống thủy lực cho cơ cấu piston chữ T 177 PHầN Iii : lập trình gia công và hệ thống dao cụ cho trung tâm tiện CNC X10-i Chương I: lý thuyết điều khiển máy cnc 180 I. Các phương thức điều khiển số 180 I.1. Phương thức điểm tới điểm 180 I.2. Phương thức đường liên tục 182 I.3. Vòng lặp hở, vòng lặp kín 185 II. Hệ thống điều khiển theo chương trình số 192 II.1. Dữ liệu chương trình 194 II.2. Mã hoá các dữ liệu 194 II.3. Một số mã lệnh chức năng G 197 II.4. Các lệnh bổ trợ M (Miscellaneous Function) 198 II.5. Lưu thông tin - Nguyên tắc, cấu trúc 200 II.6. Chu trình gia công 200 Chương II: Tìm hiểu về Mastercam Lathe 203 Yêu cầu 203 Các bước thực hiện 203 Chương III: Hệ THốNG DAO Cụ CHO MáY TIệN CNC X-10i 221 Tài liệu tham khảo 231 Mục lục 232 ._.