Một số khái niệm MTS

Modul II / Tr.2 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Phần I Một số khái niệm TRUNG TÂM VIỆT ĐỨC Bộ môn cơ khí Modul II / Tr.3 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Mục lục I- Tổng quát về cấu tạo... 4 1- Giới thiệu cấu tạo... 5 2- Các kiểu băng máy... 8 3- Cơ cấu chấp hành 10 4- Các loại hệ điều khiển 11 5- Các phương pháp đo hành trình 13 II-Hệ thống tọa độ trên máy Phay CNC 15 1-Hệ thống tọa độ góc Trên, Trước, Trái 15 2-Nguyên tắc bàn tay phải 15 4-Trục tọa độ trên máy phay có trục dao nằm ngang 16 3-Trục tọa độ trên máy phay có trục dao thẳng đứng 16 5-Chuyển động quay quanh các trục tọa độ 17 III-hệ thống các điểm chuẩn trên máy phay CNC 18 1-Các điểm chuẩn 18 a)Gốc tọa độ của máy-M(Machine zero) 18 b)Điểm định chuẩn máy-R(Reference point) 18 c)Điểm tham chiếu của dụng cụ cắt-T(Tool reference point) 18 d)Gốc tọa độ của chi tiết gia công-W (Work part zero) 18 2-Mô tả Các điểm chuẩn trên máy Phay CNC 19 3-Ví dụ một hệ thống các điểm chuẩn trên máy Phay CNC 20 IV-Hình dáng hình học của dụng cụ cắt 21 V-Không gian gia công của máy Phay 23 VI-Các vị trí khác nhau của điểm cơ sở R 24 VII-Hệ tọa độ chi tiết gia công 25 VIII-Cài đặt gốc tọa độ cho chi tiết gia công theo X & Y 26 IX-Một vài phương pháp tọa độ và Kích thước 27 1-Tọa độ và kích thước tuyệt đối, tọa độ và kích thước tương đối 27 a) Tọa độ tuyệt đối-Kích thước tuyệt đối của một điểm 27 b) Tọa độ tương đối-Kích thước tương đối của một điểm 27 2-Tọa độ cực 28 3-Các mặt phẳng gia công và nội suy đường tròn 29 Modul II / Tr.4 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC I - Tổng quát Về cấu tạo máy Phay CNC Và một vài cơ cấu điển hình Modul II / Tr.5 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Trung tâm gia công Tổng quát về cấu tạo máy Modul II / Tr.6 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Motor trục chính Bảng điều khiển Tủ điều khiển Đo hành trìnhCơ cấu truyền dẫn độc lập Bản vẽ chi tiết Lập trình NC Tải hoặc nhập chương trình NC vào máy Điều khiển và giám sát qúa trình gia công qua điều khiển NC với trợ giúp THÀNH PHẨM Máy TIỆN CNC - Điều khiển bằng chương trình số Máy TIỆN thường - Điều khiển bằng tay Bản vẽ chi tiết Người điều khiển máy Người điều khiển máy Điều chỉnh máy trực tiếp bằng tay và tự kiểm soát qúa trình gia công Thành phẩm Tay quay có khắc vạchMotor trục chính Các trục dẫn động So sánh về cấu tạo và tính năng Modul II / Tr.7 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Một vài Cơ cấu điển ình Visme đai ốc bi dùng trong máy công cụ CNC Đai ốc bi kép với cơ cấu khử rơ từ trong ra Đai ốc bi kép với cơ cấu khử rơ từ ngoài vào Đai ốc bi đơn khử rơ với lượng bù bước ren ∆ P Modul II / Tr.8 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Dẫn hướng theo KIỂU BĂNG TRƯỢT a: Xa dao, Bàn máy b: Băng máy, Thân máy c: Tấm đệm chỉnh dưới d: Nêm điều chỉnh Dẫn hướng theo KIỂU CON LĂN Một vài Cơ cấu điển ình GIỚI THIỆU CÁC KIỂU BĂNG MÁY DÙNG TRONG MÁY CÔNG CỤ CNC Modul II / Tr.9 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Dẫn hướng theo KIỂU DÙNG ĐỆM HƠI BẰNG KHÍ NÉN Dẫn hướng theo KIỂU DÙNG ĐỆM THỦY TĨNH BẰNG DẦU ÉP Bàn máy Trục Visme Cửa hơi Các dòng luân chuyển hơi Cửa hơiGân dẫn hướngBăng máy Một vài Cơ cấu điển ình Modul II / Tr.10 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Động cơ Servo Cảm biến xoay Khớp nối Bàn máy Cơ cấu dẫn động Trục Visme Đai ốc bi Hệ thống đo phản hồi Cơ cấu Visme đai ốc bi Bàn máy Bàn máy Hệ thống đo thước quang Cơ cấu bánh răng thanh răng Thanh răng Bánh răng Cơ cấu bánh Vis trục Vis Bánh Vis kiểu thanh răng Trục Vis Lược đồ mô tả cơ cấu chấp hành của máy công cụ CNC Các phần tử cơ khí Lược đồ về cơ cấu chấp ønh Modul II / Tr.11 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC C A ÙC L O A ÏI H E Ä Đ IE ÀU K H IE ÅN Giới thiệu các loại hệ điều khiển Các loại hệ điều khiển Modul II / Tr.12 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Có 3 loại hệ điều khiển - Đó là : - Điều khiển ĐIỂM . - Điều khiển ĐOẠN . - Điều khiển ĐƯỜNG . Sau đây là bảng phân loại và ứng dụng của các loại hệ điều khiển : CHỦNG LOẠI SỰ PHỐI HỢP CỦA CÁC TRỤC ỨNG DỤNG - VÍ DỤ - Trục X và trục Y ( Chỉ chuyển động chạy nhanh không cắt gọt ) - Máy Khoan bàn . - Máy hàn điểm . ĐIỀU KHIỂN ĐIỂM ĐIỀU KHIỂN ĐOẠN - Trục Z . - Trục X hoặc trục Y . - Trục X hay trục Y hay trục Z . - Điểu khiển lượng chạy dao trong máy Khoan . - Máy Tiện và máy Phay . - Máy Khoan , máy Phay ( Trục chính nằm ngang ) ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG - 2D : - Trục X và trục Z - Trục X và trục Y( Đồng thời ) - 2 1/2 D = Điều khiển đường 2D + Điều khiển đoạn 1D - 3D - 3 1/2 D - 4D - 5D - Nhiều hơn số trục trên - Máy Tiện . - Máy Phay , máy Ăn mòn , máy Cắt gió đá , máy Vẽ . - Máy Phay . - Máy Phay . - Khoan và Phay chi tiết với bàn quay . - Máy ăn mòn kiểu kéo . - Trung tâm gia công . - Người máy công nghiệp . Modul II / Tr.13 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO HÀNH TRÌNH Máy công cụ CNC nói chung làm việc theo nguyên tắc liên hệ ngược trong một hệ thống điều khiển hở hoặc kín. Do vậy máy được trang bị hệ thống đo các chuyển động tiến dao để có thể định vị chính xác dao cắt ở từng vị trí cần thiết trong qúa trình gia công. Hệ thống đo hiển thị số ( Digital ) hiện được dùng phổ biến trên các loại máy CNC được mô tả theo sơ đồ sau : Trực tiếp Gián tiếpTrực tiếp Gián tiếp Phương pháp tuyệt đối Phương pháp tương đối Kỹ thuật số ( Digital ) 1- Giải thích nguyên tắc. a) Nguyên tắc 1. Quãng đường cần dịch chuyển được đưa vào bằng số làm cơ sở để tính ra số xung cần thực hiện trong qúa trình kiểm tra so sánh - liên hệ ngược. b) Nguyên tắc 2. Khi bàn máy chuyển động thì bắt đầu diễn ra qúa trình đếm xung. Qúa trình kiểm tra so sánh- liên hệ ngược diễn ra liên tục cho đến khi kết thúc hành trình 2- Các phương pháp đo hành trình. a) Phương pháp đo tuyệt đối. Ở phương pháp đo tuyệt đối vị trí của bàn máy luôn luôn được xác định bằng các mã tương ứng-( mã nhị phân )-so với gốc tham chiếu. Modul II / Tr.14 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Đo gián tiếp Đo trực tiếp Trục visme Đai ốc bi Bàn máy Cảm biến xoay Motor Bàn máy Trục visme Đai ốc bi Đầu đọc Thước đo Motor b) Phương pháp đo tương đối. Ở phương pháp đo tương đối-việc di chuyển bàn máy sẽ làm xuất hiện các tín hiệu xung, gốc tham chiếu được tính từ tín hiệu xung đầu tiên. Các xung tín hiệu này được đưa vào mạch điện tử để khuếch đại và biến đổi-khoảng cách đo được biểu diễn dưới tổng số xung đếm được tính từ tín hiệu xung đầu tiên ( Mỗi xung tương ứng với một khoảng cách ). 3- Các cách thực hiện phương pháp đo hành trình. a) Đo trực tiếp. Ở phép đo trực tiếp- để đo khoảng cách vị trí cũng như đo sự thay đổi vị trí được thực hiện trực tiếp qua sự chuyển động tương đối giữa bàn máy và thiết bị đo mà không cần thông qua bất kỳ một sự chuyển đổi cơ học hoặc tính toán trung gian nào. Cơ cấu thông dụng dùng trong trường hợp này là cảm biến quang và thíết bị thu nhận. Phép đo này có ưu điểm là giữa đại lượng đo và thiết bị đo không có lỗi cơ học - ví dụ như biến dạng của bộ phận truyền động hoặc khe hở giữa trục vis và đai ốc không ảnh hưởng tới gía trị đo. Phép đo này có độ chính xác cao. b) Đo gián tiếp. Ở phép đo gián tiếp-mục đích đo cũng tương tự như với phép đo trực tiếp nhưng được thực hiện qua sự chuyển động quay tương đối giữa trục visme và thiết bị cảm biến quay. Chuyển động này được máy tính giám sát và quy đổi từ góc quay thành độ dài của hành trình. Cơ cấu thông dụng dùng trong trường hợp này là cảm biến xoay và thíết bị thu nhận. Phép đo này có độ chính xác không cao do bị phụ thuộc vào lỗi cơ học như khe hở giữa trục vis và đai ốc làm ảnh hưởng tới gía trị đo. Modul II / Tr.15 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC II - HỆ THỐNG TỌA ĐỘ TRÊN MÁY PHAY CNC 1) Hệ thống tọa độ góc Trên, Trước, Trái. Với sự trợ giúp của hệ thống tọa độ góc Trên, Trước, Trái và phương chiều được quy ước như hình vẽ 1, mọi điểm của vật thể được xác định gía trị một cách dễ dàng theo các trục X; Y; Z ngay cả khi chúng ta tịnh tiến gốc toạ độ đến một vị trí khác bất kỳ nhưng luôn phải theo nguyên tắc là: Gốc tọa độ của chi tiết gia công do người dùng định nghĩa trên máy phải trùng với gốc tọa độ của chương trình NC . 2) Nguyên tắc bàn tay phải Xác định tên và chiều dương (+) của các trục. Hình 2 : Mô tả nguyên tắc bàn tay phải để xác định chiều dương của các trục trên máy phay Hình 1 : Hệ thống gốc tọa độ góc Trên, Trước, Trái Z Y X Modul II / Tr.16 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC 3) Trục tọa độ trên máy phay có trục dao thẳng đứng. 4) Trục tọa độ trên máy phay có trục dao nằm ngang . Hình 3 : Hệ trục tọa độ trên máy phay đứng. Hình 4 : Hệ trục tọa độ trên máy phay có trục mang dao nằm ngang Hình 5 : Hệ trục tọa độ trên Máy tiện Modul II / Tr.17 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC 5) Chuyển động quay quanh các trục tọa độ . Ở những máy được trang bị thêm đầu phân độ điều khiển được - Phụ tùng này được xem như là trục thứ tư của máy. Tùy theo cách gá mà chúng ta có trục quay quanh Z hoặc X hoặc Y. Tên của trục thứ tư này ở một số hệ điều khiển được gọi là trục C . Hình 6 : Mô tả chuyển động quay quanh các trục Hình 7 : Trung tâm gia công với 4 trục tịnh tiến và 2 trục quay Modul II / Tr.18 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC III - HỆ THỐNG CÁC ĐIỂM CHUẨN TRÊN MÁY PHAY CNC Ở máy công cụ CNC nói chung và trên máy phay CNC nói riêng người ta phân biệt ít nhất 4 loại điểm khác nhau - đó là gốc tọa độ của máy M ; Điểm tham chiếu R ; Gốc tọa độ của chi tiết W ; Điểm chuẩn của dụng cụ cắt T . 1- Các điểm chuẩn Để hệ điều khiển máy công cụ CNC có thể điều khiển mọi hoạt động của nó được thông qua sự biểu diễn các tọa độ và sự hiệu chỉnh chuyển động của bàn máy - người ta dùng một hệ thống tọa độ riêng còn được gọi là hệ thống các điểm chuẩn. Sau đây là phần trình bày hệ thống các điểm chuẩn đó. a) Gốc tọa độ của máy - M ( Machine zero ) Gốc tọa độ của máy M là gốc của hệ thống đo hành trình của máy sau khi đã được định chuẩn. Điểm này do nhà thiết kế thiết lập và ấn định, không thay đổi được. b) Điểm định chuẩn máy - R ( Reference point ) Điểm định chuẩn máy - R là điểm mà tại đó hệ điều khiển của máy nhận biết được gốc tọa độ của máy - M. Điều này giúp cho hệ điều khiển định chuẩn được hệ thống đo hành trình cho các trục đồng thời với việc kiểm soát được chuyển động của bàn máy, và của dụng cụ cắt. c) Điểm tham chiếu của dụng cụ cắt - T ( Tool reference point ) Hệ điều khiển của máy chỉ nhận biết được chuyển động của T, do vậy khi viết chương trình NC là việc hệ thống lại tọa độ của T trong W theo một biên dạng nào đấy so với M. Trên thực tế, việc sử dụng chương trình NC để gia công còn phải cần đến các gía trị hiệu chỉnh dụng cụ cắt như gía trị chiều dài từ mũi dao đến T (Hiệu chỉnh trong Z) và gía trị bán kính dụng cụ cắt (hiệu chỉnh trong XY). d) Gốc tọa độ của chi tiết gia công - W (Work part zero) Gốc tọa độ của chi tiết gia công - W là một điểm thường nằm trên chi tiết gia công do người dùng định nghĩa. Điểm có tọa độ tuyệt đối so với gốc tọa độ của máy M và thường trùng với gốc thảo chương NC. Gốc tọa độ của chi tiết gia công W chỉ được định nghĩa sau khi máy đã được định chuẩn và chỉ có tác dụng trong một lần khởi động máy. Modul II / Tr.19 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC 2 - Mô tả Các điểm chuẩn trên máy Phay CNC Hình 8 : Tham khảo các điểm chuẩn trên máy CNC - Không xác định được vị trí - Điểm tham chiếu để hệ điều khiển nhận biết M Modul II / Tr.20 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Gốc tọa độ của máy - M Machine zero Điểm định chuẩn máy - R Reference point Điểm chuẩn của dụng cụ cắt - T Tool reference point Điểm thay đổi dụng cụ cắt Hình 9: Các điểm chuẩn trên máy Phay CNC (Ví dụ) Hình 10: Điểm chuẩn của dụng cụ cắt - T ( Các tọa độ lập trình NC là tọa độ của T trong W so với M ) Gốc tọa độ của chi tiết gia công - W Work part zero Điểm chuẩn của dụng cụ cắt - T Tool reference point 3 - Ví dụ một hệ thống các điểm chuẩn trên máy Phay CNC Modul II / Tr.21 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC IV - HÌNH DÁNG HÌNH HỌC CỦA DỤNG CỤ CẮT VÀ CÁC GÍA TRỊ HIỆU CHỈNH Bản chất của việc lập trình NC là cung cấp tất cả những điều kiện đường cần thiết của điểm chuẩn dụng cụ cắt cho hệ điều khiển, nhưng điểm chuẩn dụng cụ cắt lại không tham gia cắt gọt mà là mũi dao. Như vậy ở đây cần có một sự tính toán khoảng chạy của dao sao cho đúng ý đồ của chương trình NC qua 2 thông số đặc trưng là chiều dài và bán kính của từng loại dụng cụ cắt và được lưu trữ trong thư viện dao của máy với từng địa chỉ dao tương ứng. - Chiều dài hiệu chỉnh L: Nếu chọn T là dao chuẩn có chiều dài L = 0 thì chiều dài hiệu chỉnh L của các dao thành phần tham gia gia công là khoảng cách từ mũi dao đến T theo trục Z - Các gía trị này đều do người dùng định nghĩa ( Xem hình 10 ) - Bán kính dụng cụ cắt: Mỗi một dụng cụ cắt có một bán kính được lưu trữ trong thư viện dao của máy với từng địa chỉ tương ứng. ( Các gía trị này đều do người dùng định nghĩa - Xem hình 11 ) - Qũy đạo tâm dao / Khoảng cách đều: Căn cứ vào bán kính dụng cụ cắt được lưu trữ trong thư viện dao của máy mà hệ điều khiển tính toán hiệu chỉnh sao cho dụng cụ cắt luôn chuyển động cách đều đường gia công một khoảng bằng bán kính dao. ( Xem hình 12 ) Modul II / Tr.22 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC Hình 10: Chiều dài và bán kính hiệu chỉnh của dao Phay Đường gia công đã được lập trình Đường gia công thực tế Hình 11: Ảnh hưởng của bán kính dao Phay đến đường gia công - : Đường tâm Dao - : Đường gia công được lập trình 1 2 Hình 12: Đường tâm dao và khoảng cách đều Bán kính dao phay R Chiều dài hiệu chỉnh L Chiều dài hiệu chỉnh L là khoảng cách từ T đến mũi dao Modul II / Tr.23 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC V - KHÔNG GIAN GIA CÔNG CỦA MÁY PHAY Không gian gia công của máy Phay được xem như là vùng giới hạn mà trong đó dao phay được phép dịch chuyển. Kích thước của không gian gia công phụ thuộc vào kích thước máy - hay nói một cách khác kích thước của không gian gia công phụ thuộc vào chiều dài công tác của Visme tương ứng . Tùy theo máy mà kích thước của không gian gia công là một thông số quan trọng do hệ điều khiển quản lý. Mọi chuyển động vượt ra ngoài phạm vi của không gian gia công đều không được chấp nhận ngay tại thời điểm mà hệ điều khiển duyệt chương trình gia công . Để hỗ trợ cho chức năng trên, ở cuối các giới hạn theo các trục đều được thiết kế công tắc cuối hành trình nhằm khống chế sự vượt ra khỏi khuôn khổ của không gian gia công. Hình 13 : Không gian gia công của máy Phay CNC Modul II / Tr.24 N .Q .Đ . - 1 /2 00 4 KỸ THUẬT Phay CNC với MTS TopMILL và MTS TopCAM Phần I Một số khái niệm Modul II KỸ THUẬT PHAY CNC VI - CÁC VỊ TRÍ KHÁC NHAU CỦA ĐIỂM THAM CHIẾU R TRONG KHÔNG GIAN GIA CÔNG Điểm cơ sở R ( Hay còn gọi là điểm tham chiếu ) đóng một vai trò rất quan trọng trong việc định chuẩn máy. Hệ thống đo hành trình có làm việc đúng hay không? Phương chiều chuyển động của các trục có đúng hay không? Hệ điều khiển của máy có nhận biết được gốc tọa độ M của máy nằm ở đâu hay không đều thông qua sự tham chiếu của hệ điều khiển đối với điểm R. Như đã nêu ở trên, tùy theo hệ điều khiển máy được trang bị mà chúng ta có được vị trí của điểm R. Có thể có không phải là một mà nhiều điểm R giúp cho thời gian định chuẩn máy ngắn lại. Xét về hiện tượng - khi các trục chuyển động thì hệ thống đo hành trình làm việc, điểm để hệ thống đo của các trục tham chiếu khi định chuẩn được