Tải bản đầy đủ
Chương 1: TỔNG QUAN MÁY CNC

Chương 1: TỔNG QUAN MÁY CNC

Tải bản đầy đủ

bay. Nm 1952, ch to thnh cụng mu mỏy 3 trc v n nm 1964 cú 3500
chng trỡnh NC c s dng. Tuy nhiờn, cỏc b iu khin s u tiờn dung
ốn in t nờn tc x lý chm, tiờu tn nhiu nng lng, kớch thc ln.
Khụng cú mn hỡnh giao din nờn vic iu khin gp khú khn. Khi cụng ngh
bỏn dn phỏt trin, vic ng dng cụng ngh bỏn dn lm cho mỏy NC gn hn,
tc x lý cao hn.. Cỏc bng c l thay bng bng hoc a t. Nhng tớnh
nng s dng ca mỏy NC vn cha c ci thin.
S xut hin IC (1959), LSI (1965), vi x lý ( 1974) v cỏc tin b k
thut v lu tr v x lm thay i to ln trong s phỏt trin ca mỏy cụng c.
Cỏc b iu khin trờn mỏy cụng c c tớch hp mỏy tớnh. Vic iu khin
thụng qua bn phỡm v giao din mn hỡnh mỏy tớnh nờn vic iu khin tr nờn
d dng hn.
Chỳng ta ó cú bc tin t ng chõn khụng v mỏy c khớ lp li ti
cụng ngh cao dũng in tớch hp dy c. Kh nng ca iu khin ti phỏt
sinh ca 3 kớch thc to hỡnh c m rng. Ngy nay, b vi x lý iu khin
(CNC) cú kh nng x lý cao. Nú cú th a ra lnh iu khin, ct gi, phõn
tớch chng trỡnh v giao din vi ngi s dng. ng thi nú cú th giỏm sỏt
cht lng sn phm, thay i dng c khi cn thit v truyn thụng vi cỏc mỏy
tớnh khỏc, robot nh vic ti v gi chng trỡnh. Nhng mỏy CNC cú th phõn
tớch nhng vn bờn trong v cnh bỏo cho ngi s dng bit nhng vn
nguy him. S khỏc nhau ln nht gia mỏy NC v CNC l kh nng ca b
iu khin. Mỏy NC khụng cú kh nng phõn tớch, giỏm sỏt nh mỏy CNC.
Hin nay, vi vic ỏp dng Cad/Cam (thit k v sn xut cú tr giỳp
ca mỏy tớnh) vo vic thit k, tớnh toỏn kt cu, mụ phng quỏ trỡnh gia cụng...
ó tr giỳp hiu qu cho quỏ trỡnh thit k v iu khin.
Chớnh vỡ nhng tớnh nng ni bt ca mỏy CNC mang li nờn chỳng c
s dng rng rói trờn ton th gii. nc ta, trong hn 10 nm qua Nh nc
6

ó u t nhiu nhm mc tiờu to ra thit b CNC.
1.3. Li ớch ca mỏy CNC.
1.3.1 T ng húa sn xut
Mỏy CNC khụng ch quan trng trong ngnh c khớ m cũn trong
nhiu ngnh khỏc nh may mc, giy dộp, in t v.v. Bt c mỏy CNC no
cng ci thin trỡnh t ng húa ca doanh nghip: ngi vn hnh ớt, thm
ch khụng cũn phi can thip vo hot ng ca mỏy. Sau khi np chng trỡnh
gia cụng, nhiu mỏy CNC cú th t ng chy liờn tc cho ti khi kt thỳc, v
nh vy gii phúng nhõn lc cho cụng vic khỏc. Th na, ớt xy ra hng húc do
li vn hnh, thi gian gia cụng c d bỏo chớnh xỏc, ngi vn hnh khụng
ũi hi phi cú k nng thao tỏc (chõn tay) cao nh iu khin mỏy cụng c
truyn thng.
1.3.2 chớnh xỏc v lp li cao ca sn phm.
Cỏc mỏy CNC th h mi cho phộp gia cụng cỏc sn phm cú chớnh
xỏc v phc tp cao m mỏy cụng c truyn thng khụng th lm c. Mt
khi chng trỡnh gia cụng ó c kim tra v hiu chnh, mỏy CNC s m bo
cho ra lũ hng lot sn phm phm vi cht lng ng nht. õy l yu t vụ
cựng quan trng trong sn xut cụng nghip quy mụ ln
1.3.3 Linh hot.
Ch to mt chi tit mi trờn mỏy CNC ng ngha vi np cho mỏy mt
chng trỡnh gia cụng mi. c kt ni vi cỏc phn mm CAD/CAM, cụng
ngh CNC tr nờn vụ cựng linh hot giỳp cỏc doanh nghip thớch ng vi cỏc thay
i nhanh chúng v liờn tc v mu mó v chng loi sn phm ca khỏch hng.

7

1.4. Phạm vi ứng dụng.
Thut ng CNC tr vo mt khỏi nim m hu nh bt kỡ ai hc tp, o
to, nghiờn cu trờn lnh vc T ng húa u bit: ú l loi thit b iu khin
s dng trong cỏc mỏy gia cụng/ch bin, cho phộp thc hin cỏc quy trỡnh gia
cụng/ch bin trờn c s cỏc thụng s v kớch thc/hỡnh dỏng ca sn phm,
chuyn sang thnh qu o chuyn ng trờn khụng gian 3 chiu.
Xut phỏt t cỏc ng dng ban u ca cụng ngh ch to mỏy, ch yu l
gia cụng ct gt kim loi, hin ti CNC c dựng trong nhiu loi mỏy thuc
cỏc lnh vc khỏc nhau: tri di t ch to mỏy ti ngnh dt may, iu khin
robot hay ch to thit b in t. T dng thit b NC (Numerical Control) n
gin bng vi mch Lụgic ri u thp k 70 (ca th k trc) ti CNC ngy
nay s dng cỏc loi vi iu khin vi tớnh nng mnh. Trong nhiu ng dng,
thm chớ ta khụng th hỡnh dung ra c s thiu vng ca CNC, c bit l
cụng ngh ch to mỏy, ngnh cụng ngh ra cỏc mỏy cỏi, phc v cho mi
ngnh cụng nghip khỏc. Chớnh vỡ vy, tht d hiu khi chỳng ta mt t nc
cũn chm phỏt trin ó v ang n lc tỡm ra con ng i tin ti thit b
CNC ca riờng mỡnh. Bõy gi chỳng ta s i vo mt s mỏy ng dng c th:

Hỡnh 1.1: Mụ hỡnh mỏy khoan CNC loi 2 v 3 trc.
8

Hỡnh 1.2: Hai dng mỏy khoan ng vi kh nng t ng thay mi khoan.

Hỡnh 1.3: Mỏy phay 5 trc cú trc chớnh nm ngang.

Hỡnh 1.4: Mỏy phay 5 trc cú trc chớnh thng ng.

9

Hỡnh 1.5: Mỏy phay 5 trc loi thay dao th cụng (trỏi) v loi cú 4 trc chớnh
song song (phi).

Hỡnh 1.6: Mỏy phay CNC.

10

Chơng 2: thiết kế cơ khí
* Đặt yêu cầu thiết kế
- Thiết kế loại máy phay CNC 3 trc loại nhỏ với giá thành hợp lý.
GII THIU V KT CU THễNG S MY PHAY CNC.
* Thông số kỹ thuật dự kiến đạt đợc sau khí chế tạo:

** Giải pháp kỹ thuật
Khung máy: Để tăng độ cứng vững cho máy, dễ cho quá trình chế tạo và
lắp ráp máy ta chọn vật liệu là khung là nhôm hợp kim A5052H112.
Trục chay dao: Đây là bộ phận quan trọng ảnh hởng trực tiếp tới chất lợng
của sản phẩm gia công.Để giảm sai số gia công, ma sát chuyển động ta sử dụng
thanh trợt bi, vít me - đai ốc bi và sử dụng bộ chuyền động đai răng.
Mạch công suất: Thiết kế mạch công suất sử dụng mosfet để tăng công
suất điều khiển, sử dụng đợc động cơ có dòng điều khiển lớn.
Điều khiển: Lập trình điều khiển phối hợp các trục, xây dựng các modul
bộ nội suy.Sử dụng Visual Basic để thiết kế giao diện
2.1. Thiết kế hệ chuyển động chay dao.
11

Hỡnh 2.1: truyn ng chay dao
Cấu trúc của một hệ truyền động chạy dao đợc thể hiện nh trờn. Hệ
truyền động bao gồm: một động cơ dẫn động qua một cặp truyền động nữa đi
tới bộ vít me-đai ốc biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến. Đó là
phơng thức tiêu chuẩn của một hệ truyền động chạy dao hiện đại.
2.1.2 Nhiệm vụ của truyền động chạy dao.
Nhiệm vụ chính của các hệ truyền động chạy dao là chuyển đổi các lệnh
trong bộ điều khiển thành các chuyển động tịnh tiến hay quay tròn của những
bàn máy mang dao hoặc chi tiết gia công trên máy công cụ. Các chuyển động
tịnh tiến là các chuyển động thẳng theo phơng ba trục toạ độ của không gian ba
chiều, còn các chuyển động quay tròn là các chuyển động xung quanh các trục
toạ độ này.
Chuyển động chạy dao là chuyển động dịch chuyển tơng đối giữa dao và chi tiết
theo một phơng trình xác định và phải đảm bảo đợc tốc độ cắt.
Truyền động chạy dao phải đảm bảo dịch chuyển của dụng cụ cắt theo quỹ đạo
và đảm bảo các yếu tố: biên dạng đờng cắt, biên dạng của dụng cụ cắt và các yêu
cầu chi tiết gia công khác phải đạt đợc, do đó sẽ có các động cơ khác nhau điều
khiển chuyển động cắt.
Hệ truyền động chạy dao của một máy công cụ CNC phải thể hiện đợc những
tính chất sau đây:
12

+ Có tính động học cao: nếu đại lợng dẫn biến đổi, bàn máy phải theo
kịp biến đổi đó trong khoảng thời gian ngắn nhất.
+ Có độ ổn số vòng quay cao: khi các lực cản chạy dao biến đổi, cần
hạn chế tới mức thấp nhất ảnh hởng của nó đến tốc độ chạy dao, tốt nhất là
không ảnh hởng gì. Ngay cả khi chạy dao tốc độ nhỏ nhất cũng đòi hỏi một quá
trình tốc độ ổn định.
+ Phạm vi điều chỉnh số vòng quay lớn.
+ Phải giải quyết đợc cả độ phân giải kích thớc nhỏ nhất ( 1àm).
2.1.3 Cơ sở tính toán cho chuyển động chạy dao.
Lực tác dụng lên đai ốc đợc tính theo công thức:
F=
Trong đó:

2T . .d m à.t v sec
d m + à. .d m sec

( CT 5-2 [4] )

à - hệ số ma sát giữ vít me và đai ốc;

- Góc nghiêng của biên dạng ren;

tv - bớc vít me, mm;
F - lực tác dụng lên vít me - đai ốc, N;
T Mô mem đặt lên trục vít me, N.m;
dm- đờng kính danh nghĩa của trục vít me, mm.

13

2.1.4 Trc vớt me - ai c

Hỡnh 2.2: Mô hình truyền động vít me-đai ốc
Truyền động vit me - đai ốc đợc dùng để biến chuyển động quay thành
chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu vít trợt.
2.2. Chọn động cơ đầu cắt.
2.2.1. Xác định thông số dao sử dụng.
Với yêu cầu của thiết kế, ta chọn dao gia công là dao phay ngón.
* Bảng thông số các dao sử dụng:
+ Dao phay ngón chuôi trụ, mm:

14

D

L

l

Số răng dao
theo loại

2,0

39

7

3

2,5

40

8

3

3,0

40

8

4

3,5

42

10

4

4,0

43

11

4

Góc nghiêng của răng theo loại: Loại 1: 300 - 350

Loại 2: 350 - 450

D

l

L

3,0; 3,5

8

28

4,0; 4,5

10

32

5,0

12

36

Dao phay ngón đờng kính 3,0 5,5mm đợc chế tạo có số răng 3 và 4.
+ Dao phay rãnh then chuôi trụ,mm:
D

L

l

2,0

36

4

3,0

37

5

4,0

39

7

5,0

42

8

15

2.2.2. Phân tích lực tác dụng lên đầu dao.

Hỡnh 2.3: Phân tích lực tác dụng lên đầu dao
Tổng hợp lực R1 có thể đợc chia ra 2 thành phần: Lực vòng P (lực Pz) tác
dụng theo tiếp tuyến của quỹ đạo chuyển động của lỡi cắt và lực hớng kính Py.
Ngoài ra tổng hợp lực R1 có thể đợc chia ra: lực năm ngang Ph và lực
thẳng đứng Pv. Nếu dao có rang xoắn (răng nghiêng) ngoài lực R1 tác dụng lên
răng dao trong mặt phẳng vuông góc với trục dao, còn xuất hiện lực dọc trục P0,
khi đó tổng hợp lực sẽ là R.
2.2.3. Xác định công suất và mômen xoắn trên trụ động cơ.
Lực P là lực cần quan tâm nhất, vì nó thực hiện công việc chính để cắt
phoi. Dựa theo lực này mà ngời ta tính ra công suất cắt và tính các chi tiết của cơ
cấu chuyển động chính của máy. Lực hớng kính Py gây ra áp lực lên ổ bi của
trục chính của máy và uốn võng trục dao. Dựa theo lực nằm ngang Ph (lực chạy
dao). Ngời ta tính cơ cấu chuyển động chay dao và đồ gá kẹp phôi. Lực này có
thể gây ra rung động khi giữa vít me - đai ốc có khe hở. Lực hớng kính Pv có xu
hớng nâng phôi lên khỏi mặt bàn và nâng bàn máy lên khỏi thân máy.
Để tính lực Pz ta dựa vào giáo trình Sổ tay công nghệ chế tạo máy
- Vật liêu gia công : nhôm

16