Đang tải... (xem toàn văn)
Để tăng năng suất, độ chính xác gia công cũng như có thể thực hiện gia công các sảnphẩm có bề mặt phức tạp. Việc sử dụng máy công cụ CNC cho phép người thiết kế, chếtạo thực hiện được các ý tưởng và chi tiết phức tạp. Môn học Công nghệ CNC là phầnnâng cao của các môn về công nghệ chế tạo máy trong cơ khí. Môn học này cung cấp chosinh viên những kiến thức cơ bản để thực hiện việc thiết kế và gia công một chi tiết máycụ thể trên máy công cụ điều khiển số CNC.Giáo trình được chia làm 4 chương, trình bày từ lịch sử ra đời các máy CNC đến việcthực hiện thao tác cụ thể để có thể tạo ra được sản phẩm trên loại máy này.Giáo trình mới xuất bản lần đầu, không tránh được các sai sót. Vì vậy, rất mong đượcsự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp và độc giả.Mọi ý kiến phản hồi xin gửi về địa chỉ:Khoa Công nghệ Cơ khí Đại học Điện lực235 Hoàng Quốc Việt, Từ liêm, Hà nộiĐiện thoại: 042185580Email: mechatronicepu.edu.vnCác tác giả
LỜI NĨI ĐẦU Để tăng suất, độ xác gia cơng thực gia cơng sản phẩm có bề mặt phức tạp Việc sử dụng máy công cụ CNC cho phép người thiết kế, chế tạo thực ý tưởng chi tiết phức tạp Môn học Công nghệ CNC phần nâng cao môn công nghệ chế tạo máy khí Mơn học cung cấp cho sinh viên kiến thức để thực việc thiết kế gia công chi tiết máy cụ thể máy công cụ điều khiển số CNC Giáo trình chia làm chương, trình bày từ lịch sử đời máy CNC đến việc thực thao tác cụ thể để tạo sản phẩm loại máy Giáo trình xuất lần đầu, khơng tránh sai sót Vì vậy, mong đóng góp ý kiến đồng nghiệp độc giả Mọi ý kiến phản hồi xin gửi địa chỉ: Khoa Công nghệ Cơ khí - Đại học Điện lực 235 Hồng Quốc Việt, Từ liêm, Hà nội Điện thoại: 04-2185580 Email: mechatronic@epu.edu.vn Các tác giả MỤC LỤC Lời nói đầu: Mục lục Chương 1: Khái niệm 1.1 Nguyên tắc hệ điều khiển theo chương trình số 1.2 Điều khiển NC 13 1.3 Điều khiển CNC 15 1.4 Điều khiển DNC 15 Chương 2: Máy công cụ CNC 17 2.1 Khác biệt máy truyền thống máy CNC 17 2.2 Bộ phận điều khiển máy CNC 19 2.3 Hệ thống phần mềm CNC 21 2.4 Xử lý thông tin hệ CNC 21 2.4.1 Điều khiển đọc 21 2.4.2 Bộ nhớ chương trình 21 2.4.3 Cụm tính tốn hiệu chỉnh 22 2.5 Hệ truyền động máy CNC 23 2.5.1 Quá trình cấp dao 23 2.5.2 Quá trình cấp chi tiết 23 2.5.3 Các dạng cấu dẫn hướng máy công cụ điều khiển số 25 2.5.4 Các xích động máy CNC 26 2.6 Sơ đồ động học máy CNC 27 Chương 3: Lập trình máy CNC 29 3.1 Cấu trúc chương trình NC ký tự tiêu chuẩn 29 3.1.1 Vị trí lập trình máy CNC q trình gia cơng 29 3.1.2 Cấu trúc chương trình NC 29 3.1.3 Cấu trúc câu lệnh 30 3.1.4 Cấu trúc từ lệnh 31 3.1.5 Các ký tự tiêu chuẩn 32 3.2 Hệ thống điều khiển địa tương thích 34 3.2.1 Các hệ tọa độ máy CNC : 34 3.2.2 Xác định hệ tọa độ máy chi tiết : 37 3.2.3 Các điểm điểm chuẩn máy CNC 39 3.2.4 Ghi kích thước cho chi tiết gia công CNC : 43 3.2.5 Các dạng nội suy : 45 3.2.6 Các dạng điều khiển CNC 46 3.3 Lập trình trức tiếp máy CNC 51 3.3.1 Các hình thức tổ chức lập trình 51 3.3.2 Lập trình trực tiếp máy 52 3.3.3 Phạm vi ứng dụng ưu nhược điểm 53 3.3.4 Trình tự nguyên tắc lập trình 53 3.4 Lập trình trình chuẩn bị sản xuất 54 3.4.1 lập trình trình chuẩn bị sản xuất 54 3.4.2 Phạm vi sử dụng ưu nhược điểm 54 3.4.3 Sự khác lập trình chuẩn bị sản xuất lập trình phân xưởng 55 3.5 Lập trình tay 56 3.5.1 Khái niệm 56 3.5.2 Ngôn ngữ lập trình 57 3.6 Lập trình với tham số 58 3.6.1 Khái niệm 58 3.6.2 Ví dụ lập trình với tham số 59 3.6.3 Lập trình tham số với phép tính tốn học 60 3.6.4 Chương trình Macro sử dụng thông số 61 3.6.5 Hiệu chỉnh cho dụng cụ cắt CNC : 63 Bài tập chương 70 Chương 4: Một số máy CNC thông dụng khác 72 4.1 May gia công tia lửa điện 72 4.1.1 Nguyên lý hoạt động 72 4.1.2 Bản chất vật lý trình ăn mòn xung tia lửa điện 73 4.2 Máy gia công tia nước 75 4.2.1 Nguyên lý gia công 75 4.2.2 Các thông số công nghệ 75 4.2.3 Ưu điểm phạm vi ứng dụng 76 4.3 Máy cắt dây 76 Tài liệu tham khảo 80 CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 NGUYÊN TẮC CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ Máy điều khiển số (Computer Numerical Control - CNC) đời từ lâu, năm 1808 coi thời điểm đời máy điều khiển số, mà Joseph M Jacquard cho đời máy dệt dùng thép có lỗ để tự động điều khiển đường chuyển động kim dệt Tuy nhiên chưa phát triển mạnh mẽ chưa có máy hệ điều khiển số thích hợp Chương trình điều khiển máy mà thông tin điều khiển viết dạng “ “ “ ” gọi chương trình điều khiển số máy điều khiển theo chương trình gọi máy điều khiển theo chương trình số Tấm thép mang chương trình điều khiển tự động hoàn chỉnh xem vật lưu trữ chương trình điều khiển máy Khi nói đến hình thành phát triển dạng máy công cụ điều khiển số khơng thể nói tới đời phát triển máy tính tính số Phát minh máy tính bước ngoặt quan trọng điều khiển số Với việc phát triển mạnh mẽ máy tính kỹ thuật loạt hệ máy đời Vào năm 1976 người ta đưa máy tính nhỏ vào hệ thống điều khiển máy NC nhằm mở rộng đặc tính điều khiển mở rộng nhớ máy so với máy NC Các máy máy CNC ( Computer Numerical Control ) Cùng với việc mở rộng đặc tính điều khiển mở rộng nhớ máy ( ứng dụng máy tính vào hệ thống điều khiển ) chức trợ giúp cho q trình gia cơng ngày phát triển năm 1965 hệ thống thay dao tự động đưa vào sử dụng người ta trang bị cho máy CNC nhiều hệ thống khác hệ thống kiểm tra thơng số q trình cắt gọt …Làm cho chức máy CNC ngày mở rộng hoàn thiện Năm 1958 người ta sử dụng số từ tiếng Anh làm kí tự để hình thành chương trình điều khiển máy Hệ điều khiển máy gồm chương trình điều khiển, chương trình tính tốn thơng số hình học, tính tốn lựa chọn chế độ gia công tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt, bôi trơn làm mát Tập hợp ký tự hình thành chương trình dùng để điều khiển máy gọi ngôn ngữ APT ( Automatically Programmed Tool ) Nhờ có ngơn ngữ lập trình mà cơng việc viết chương trình gia cơng hay việc sửa đổi chương trình, cung việc lưu trữ chương trình thực cách dễ dàng Và người ta phát triển mhiều dạng chương trình điều khiển khác : ADAPT, AUTOSPOT… Với phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật loạt hệ thống gia công đại, tiên tiến đời như: năm 1979 hệ thống CAD – CAM – CNC; năm 1984 đồ hoạ máy tính phát triển, ứng dụng để mơ q trình gia cơng máy cơng cụ… Và ngày hệ thống sản xuất linh hoạt, hệ thống sản xuất tích hợp…để đáp ứng với thay đổi mẫu mã, kích cỡ sản phẩm nhằm phục vụ nhu cầu thay đổi người Điều khiển số (NC) 30 năm qua tác động mạnh tới ngành chế tạo máy, tạo hệ máy công cụ tự động hóa khí Ngày máy điều khiển số thành phần gia công linh hoạt Để đáp ứng nhu cầu cao, máy điều khiển phải có khả đảm nhận chức điều khiển định Trong thời gian đầu chưa có máy điều khiển số thích hợp, người ta chưa biết yêu cầu phụ phát sinh cài đặt hệ thống điều khiển số vào máy thường phải thay đổi mặt kết cấu máy Do vậy, người ta máy phay tiện Những máy chế tạo phù hợp với phương thức điều khiển theo chương trình số trang bị cấu chép hình sở trang bị cho chúng hệ thống đo hệ khởi động dùng cho chế độ điều khiển số Nhờ đó, sau năm hệ máy đời Đó máy điều khiển số với nét đặc trưng máy điều khiển theo chương trình số sau: - Tự động hóa cao - Tốc độ dịch chuyển, tốc độ quay cao (> 103 vòng/phút) - Tốc độ xác cao (sai lệch kích thước gia cơng đạt tới µ m ) - Năng suất gia công cao (gấp lần suất gia công 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 chi tiết lần gá phôi) - Chuẩn bị công nghệ để gia công chi tiết phải lập trình để điều khiển máy theo ngơn ngữ mà hãng chế tạo máy cài đặt cho hệ điều khiển NC, CNC - Máy gia công CNC có giá trị kinh tế lớn giá thành máy lại cao Mỗi máy công cụ cấu tạo từ tổ hợp trục thẳng quay (linear and rotate axises) Để điều khiển trục chương trình số phải có hai điều kiện: + Mỗi trục NC cần có hệ thống đo dịch chuyển điện tử + Mỗi trục NC cần có khớp trực tiếp với hệ điều khiển số Nhiệm vụ chương trình NC so sánh giá trị cần đạt vị trí định trước với giá trị thực tế vị trí hệ thống đo dịch chuyển thơng báo Và có sai lệch hai giá trị phát tín hiệu điều chỉnh truyền đạt tới phận dẫn động trục để cân sai lệch Nguyên lý nạp xử lý thơng tin hình học vòng điều khiển khép kín (Control Cycle) Điều khiển theo quỹ đạo liên tục thông báo giá trị mà trục điều khiển phải đạt tới, nhờ đạt tới chuyển động liên tục theo quỹ đạo Ở máy tiện, trục máy xác lập trục điều khiển số sử dụng dụng cụ phát động để khoan phay Phần lơn trung tâm gia công trang bị bàn tròn quay điều khiển NC Bàn tròn quay theo nhịp ví dụ nhịp quay trung tâm tiện 4x900 12x300, khơng tính vào trục điều khiển NC Cấu trúc điện tử hệ điều khiển CNC ngày thiết lập dựa sở sử dụng vi sử lý (microprocessors) 16 32 bit mạng tích hợp IC (Integrate Circuit), số lượng vi sử lý sử dụng cho hệ CNC thường từ đến 5 Bộ đọc băng đục lỗ Bộ nhớ chuơng trình X 1 Giá trị yêu cầu + Sai lệch Giá trị thục _ Hệ đo Động Bàn máy Hỡnh 1.1 Nguyờn lý mỏy iu khin s Dòng lưu thơng tín hiệu Hình 2.2 trình bày mơ hình dòng lưu thơng tín hiệu hệ điều khiển số, chia thành lớp thơng tin sau : - Lớp 1: Nạp liệu * Bằng tay, nhờ bảng điều khiển - Bằng tay, nhờ cấu khí (tay quay,tay gạt ) cấp xung Dạng tín hiệu giới hạn cho việc gia công chi tiết lẻ, kết cấu đơn giản cho trình điều khiển máy - Bằng đầu đọc vật mang tin - Trực tiếp (online) từ nhớ máy tính điều hành - Lớp 2: Lưu trữ Thông tin đầu vào lưu trữ nhớ bán dẫn chương trình gia cơng chi tiết bao hàm thơng tin hình học thông tin công nghệ lưu trữ nhớ RAM Các liệu hiệu chỉnh máy lưu trữ nhớ RAM EAROM Các liệu chương trình cho cụm điều khiển tương thích lưu trữ PROM - Lớp 3: Lưu chuyển Trong lớp này, liệu chương trình bắt đầu xử lý Đường dịch chuyển cần thực câu lệnh tính tốn, quỹ đạo tương quan với biên dạng lập trình tìm có tính đến khoảng cách bù dao Các thủ pháp kiểm tra, nghiệm lại thơng số chương trình quan trọng (như điểm kết thúc đường cong phi tuyến ) Hình 1.2: Ngun lý vận hành máy cơng cụ điều khiển số Hình 1.3: Lưu thơng tín hiệu hệ điều khiển số - Lớp 4: Lưu xử lý Lớp bao gồm nội suy, tìm giá trị cần vị trí cho mạch điều chỉnh vị trí trục chạy dao Nó đưa số liệu điều khiển trục cơng tác, điều khiển chung tồn máy - Lớp 5: Điều chỉnh Gồm cụm điều chỉnh vị trí , điều khiển tốc độ dịch chuyển trục cho phù hợp với tốc độ chạy dao lập trình, tuỳ thuộc vàovị trí tức thời trục - Lớp 6: Điều khiển toàn máy Hệ thống số mã số - Biểu thị: VD : Con số 100 biểu thị hệ thống nhị phận sau : 1002 = 1.26 + 1.25 +0.24 + 0.23 + 1.22 + 0.21 + 0.20 = 1100100 tương ứng hệ thập phân 64 + 32 + + + + + = 10010 - Ý nghĩa: Các giá trị số biểu thị dạng hai ký tự 0, chúng kỹ thuật thực tương đối đơn giản VD: cấp dòng lượng tương ứng với trạng thái Về mặt kỹ thuật tin học, dạng khác dòng lượng khơng có ý nghĩa gì, dù lượng điện, nhiệt, quang, thuỷ lực hay khí nén Xử lý tin quan tâm đến ký tự biểu thị trạng thái ý nghĩa quan trọng hệ nhị phân nằm giải pháp điện tử cho tín hiệu Các tín hiệu điện tử có tốc độ xử lý cao, lại có mật độ tích chứa lớn phần tử bán dẫn - Quy đổi từ hệ thập phân sang hệ nhị phân: VD: Quy đổi giá trị thập phân Z10 = 23,625 Chia cột từ dấu phẩy 23 0,325 (Liên tục chia cho 2) (liên tục nhân với 2) 23 : = 11 lẻ 0,625 x =1,250 = 0,250 + 11 : = lẻ 0,25 x = 0,50 = 0,50 + : = lẻ 0,50 x = 1,00 = 0,00 + : = lẻ 1 : = lẻ Vậy giá trị tương ứng hệ nhị phân là: Z2 = 10111,101 Đổi ngược lại ta có: Z10 = 1.24 + 0.23 + 1.22 + 1.21 + 1.20 + 1.2-1 + 0.2-2 + 1.2-3 = 16 + + + + + 1/2 + + 1/8 = 23 + 0,5 + 0,125 = 23,625 Hệ thống ký tự số – chữ nhị phân - Hệ nhị phân tuý (chỉ biểu thị số) ứng dụng để xử lý số liệu nội hệ điều khiển - Để đưa vào hay xuất thông tin cho hệ điều khiển, ngồi số cần đến ký tự chữ cái, dấu câu, dấu biểu trưng, dấu phép tính Những ký tự đa dạng trình bày nhờ tổ hợp ký tự thuộc hệ nhị phân - Quy luật tổ hợp ký tự để biểu thị nhiều ký tự khác gọi mã hoá (code) tiêu chuẩn hoá (quốc gia, quốc tế ), (VD DIN 66024) - Ký tự gọi Bit (Binary digit ) đơn vị thông tin nhỏ - Các mã số ứng dụng q trình cấp chuyển giao thơng tin điều khiển số phải thoả mãn điều kiện sau: * Phải mã nhị phân : ký tự truyền phải biểu thị tổ hợp ký tự * Mã số phải đảm bảo đủ nhiều khả tổ hợp ký tự nhị phân, nhờ tất chữ cái, chữ số ký tự đặc biệt, dấu hiệu hoạt động, dấu hiệu tính tốn biểu thị * Mã số phải xây dựng cho lỗi truyền đạt thông tin nhận cách tự động * Mã số cần tương thích với tất mã truyền đạt thơng tin xử lý số nói chung - Trong hệ điều khiển số, để truyền đạt thông tin thường dùng mã số theo tiêu chuẩn DIN 66024 Đây tiêu chuẩn nằm hệ tiêu chuẩn Mỹ ASCII (American Standard Code for Information Interchange) - Mã số cho phép trình bày tồn thơng tin cần thiết cho hoạt động máy công cụ điều khiển theo chương trình số - Mã số theo tiêu chuẩn DIN 66024 mã ISO Đó hệ mã số 7bit, ký tự biểu đạt trình bày qua tổ hợp bit, Như vậy, ta biểu đạt : 27 = 128 ký tự khác -7 bit kí tự bổ sung thêm bit thứ – bít kiểm tra Sao cho kí tự thường xuyên đưa số chẵn bit - Sau bảng trình bày mã số theo DIN 66024 cho 50 ký tự có tổ hợp bit xác định 10 b) Đối với gia công tiện : Trong trình gia cơng tiện hành trình dao xác định dữa vào mũi dao thực tế mũi dao tiện có bán kính bán kính mũi dao tiện cần hiệu chỉnh để hạn chế sai số khơng đáng có sau : Hình 3.42 Lỗi tồn khơng thể tránh dao có R Hình 3.43 Lỗi tiện hạn chế Đế xác định đường cách ta phải ý điểm sau : ¾ Bán kính mũi dao phải lưu sẵn hệ điều khiển ¾ Vị trí mũi dao phải nhận biết ¾ Hướng gia cơng phải đuwocj lập trình tương ứng 66 Hình 3.44 Đường cách gia cơng tiện Để hệ điều khiển tính tốn xác điểm cắt thật gia cơng, góc mũi cắt mơ tả cho dụng cụ véctơ giá trị hiệu chỉnh bán kính lưỡi cắt (véctơ SRK) Véc tơ SRK vị trí góc mũi cắt thơng qua l k liên quan đến tâm lưỡi cắt Véctơ SRK dụng cụ xác định sẵn trước điều khiển Hình 3.45 Véctơ hiệu chỉnh bán kính lưỡi cắt Tùy theo lưỡi cắt nằm góc phần tư mà véc tơ SRK nhập vào điều khiển 67 Hình 3.46 Các giá trị cho véctơ hiệu chỉnh bán kính lưỡi cắtở vị trí Ngồi có việc chọn hiệu chỉnh cho vị trí gia cơng gia cơng ngồi hay gia ơng trong, theo vị trí đặt dao tiên : đặt bên trái đường biên dang hay đặt bên phải đường biên dang gia cơng nhìn theo hướng chuyển động Hình 3.47 Hiệu chỉnh bán kính lưỡi cắt tiện ngồi,bên trái biên dạng Hiệu chỉnh bán kính lưỡi cắt tiện ngồi,bên phải biên dạng 68 Hình 3.47 Hiệu chỉnh bán kính lưỡi cắt tiện trong,bên trái biên dạng Hiệu chỉnh bán kính lưỡi cắt tiện trongi,bên phải biên dạng 69 BÀI TẬPCHƯƠNG Bài : Tại gia công phay lại phải hiệu chỉnh bán kính dao? Bài : Nêu ưu điểm việc lập trình với kích thước tuyệt đối? Bài : Hãy chuyển kích thước tuyệt đối sau thành kich tước tương đối ? Bài : Lập trình tay với chương trình hệ tuyệt đối cho chi tiết sau (đơn vị mm): Biết phôi dày 20 hốc thủng Bài : Lập trình tay với chương trình hệ tương đối cho chi tiết sau (đơn vị mm): : 70 71 CHƯƠNG IV MỘT SỐ MÁY CNC THƠNG DỤNG KHÁC Ngồi máy gia cơng CNC khí thơng thường, ngày thực tế sản xuất tồn loại máy CNC thơng dụng dùng phương pháp cắt gọt khác 4.1 MÁY GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN Các máy thời kỳ năm 50 – 60 kỷ XX tự động hố khơng tiện dùng Ngày nay, với thuật toán điều khiển mới, với hệ thống điều khiển CNC cho phép gia công đạt suất chất lượng cao mà không cần đến tham gia trực tiếp người Các máy gia công tia lửa điện ngày đặc trưng mức độ tự động hoá cao Sử dụng tối ưu công nghệ gia công tia lửa điện kỹ thuật sản xuất đòi hỏi phải áp dụng nhiều bí cơng nghệ Ngày có khuynh hướng đưa nhiều máy thông minh, chọn máy điều chỉnh nhiều thông số mà người sử dụng đặt từ trước Điều làm đơn giản bớt liệu đầu vào mà người đứng máy phải quan tâm Khuynh hướng mạnh máy cắt dây, thuật tốn điều khiển tạo lượng hớt vật liệu tối ưu làm giảm bớt nguy đứt dây 4.1.1 Nguyên lý hoạt động Đặt điện áp hai chiều hai kim loại khác nhau, gọi điện cực gọi chi tiết Điện áp thường nằm khoảng 80V đến 200V Cả hai kim loại nhúng ngập dung dịch cách điện đặc biệt gọi dung dịch điện môi Khi đưa hai điện cực tiến lại gần nhau, đến khoảng cách δ đủ nhỏ xảy phóng tia lửa điện Điều giải thích điện trường khe hở đủ lớn (đạt khoảng 104 V/mm) dẫn đến việc ion hoá dung dịch điện mơi trở thành dẫn điện Khi lượng tập chung đủ lớn, dòng điện hình thành chuyển dịch ion điện tử dung dịch điện môi - gọi kênh dẫn điện – kèm theo xuất tia lửa điện tượng ion hoá mãnh liệt dung dịch điện môi Nhiệt độ vùng lên tới 100000C làm bốc vật liệu điện cực Nguồn điện ngắt đột ngột làm cho tia lửa điện biến Dung dịch lạnh từ tràn vào kênh dẫn điện chênh lệch áp suất tạo tiếng nổ nhỏ làm hoá rắn vật liệu thành hạt oxit kim loại Sau đó, nguồn điện cung cấp lại tia lửa điện lại xuất Có thể thấy điểm phương pháp gia cơng tia lửa điện nguồn cung cấp, vật liệu điện cực, dung dịch điện môi khe hở điện cực Nguồn cung cấp điện áp dụng dạng xung: thời gian ngắt nguồn điện khoảng thời gian cần thiết để dung dịch điện mơi khơi phục lại trạng thái khơng dẫn điện sẵn sàng gia công cho xung Nếu thời gian khơng có hay q nhỏ làm cho dung dịch điện môi trạng thái dẫn điện Điều làm cho tia lửa điện phát triển thành hồ quang gây hỏng bề mặt chi tiết điện cực Các điện cực làm hai loại vật liệu dẫn điện khác nhúng ngập dung dịch điện môi: dung dịch không dẫn điện trạng thái bình thường có chức mơi trường hình thành kênh dẫn điện điện trường cao Giữa điện cực ln có khe hở nhỏ gọi kênh phóng điện Khe hở cần đảm bảo suốt trình gia cơng để trì ổn định tia lửa điện 72 Hình 4.1 Ngun lý gia cơng tia lửa điện 4.1.2 Bản chất vật lý trình ăn mòn xung tia lửa điện Các nghiên cứu cho thấy q trình ăn mòn xung điện gia công trải qua giai đoạn Giai đoạn 1: Hình thành kênh dẫn điện Hình 4.2 Sự hình thành kênh dẫn điện Giai đoạn xác định khoảng thời gian bắt đầu có điện áp cấp nguồn điện kết thúc điện áp bắt đầu giảm: bắt đầu xuất tia lửa điện Khi điện trường hai điện cực tăng lên việc đưa chúng đến gần làm cho vận tốc ion điện tử tự có lớp dung dịch điện môi điện cực tăng lên bị hút phía cực trái dấu Trong trình di chuyển, chúng va đập với phần tử trung hoà làm tách ion điện tử Cứ vậy, khoảng cách nhỏ làm từ trường động ion điện từ lớn dẫn đến hình thành dòng chuyển dịch có hướng ion điện từ tạo nên dòng điện Kết dung dịch điện môi trở lên dẫn điện cuối giai đoạn Giai đoạn 2: Phóng tia lửa điện làm bốc vật liệu 73 Hình 4.3 Sự phóng điện qua kênh dẫn điện Thời gian giai đoạn tính từ điện áp bắt đầu giảm đến trị số xác định (cuối giai đoạn 1) giữ nguyên giảm 0V (ngắt nguồn) Dòng điện qua kênh dẫn điện kèm theo xuất tia lửa điện Tại kênh dẫn điện, lượng tập chung lớn (đạt cỡ 105 đến 107 W/mm2) làm nhiệt độ đạt tới khoảng 100000C Vật liệu điện cực nơi xuất tia lửa điện bị bốc nhiệt độ cao Bên cạnh có lượng nhỏ vật liệu bị tách khỏi bề mặt điện cực va đập ion điện tử lên bề mặt chúng Giai đoạn 3: Hoá rắn vật liệu phục hồi Hình 4.4 Sự phục hồi Nguồn xung bị ngắt đột ngột, dung dịch điện môi nhiệt độ thường xung quanh tràn vào gây lên thay đổi áp suất đột ngột tạo nên tiếng nổ nhỏ Hơi vật liệu điện cực bị hoá rắn việc giảm nhiệt độ đột ngột tạo nên hạt oxit kim loại có kích thước nhỏ (cỡ vài chục µm) Các hạt oxit khơng dẫn điện dẫn điện tuỳ thuộc vào vật liệu điện cực Kết thúc giai đoạn này, dung dịch điện môi lấy lại trạng thái ban đầu nó: khơng dẫn điện 74 Một xung gia cơng kết thúc Các giai đoạn lặp lặp lại cho xung gia cơng Trong q trình gia công xung EDM, vật liệu chi tiết bị mòn dần dần có hình dạng hình dạng điện cực Điện cực bị mòn q trình gia cơng nên thường vật liệu có tính chịu mòn nhiệt cao đồng, graphite … 4.2 MÁY GIA CÔNG BẰNG TIA NƯỚC 4.2.1 Nguyên lý gia công Cắt tia nước (Water Jet Cutting-WJC) trình sử dụng tia nước áp suất cao để gia công vật liệu Vết cắt rãnh có độ rộng xấp xỉ 1mm Đường kính lỗ nhỏ cắt 1,5mm Phương pháp gọi gia cơng thuỷ động lực học Sơ đồ nguyên lý thể hình Hình 4.5 Ngun lý gia cơng tia nước Đầu tiên nước từ thùng cấp nước qua lọc hòa trộn Sau nhờ ống dẫn chất lỏng qua khuyếch tăng áp đến đầu phun Tại đầu phun tia nước phun mạnh hay yếu nhờ van tiết lưu Van điều khiển điều khiển Tia nước sau khỏi đầu phun có áp suất lớn (thường từ 100 - 400 MPa), tốc độ tia nước từ 400 - 1000m/s Với áp suất này, tia nước chạm vào bề mặt vật liệu gia cơng tạo nên áp lực lớn độ bền nén vật liệu, bề mặt vật liệu bị nát tia nước xuyên qua tạo thành vết cắt, cắt chi tiết gia công Vậy tia nước tạo đóng vai trò cưa cắt vết hẹp vật liệu 4.2.2 Các thông số công nghệ Các thông số gia công quan trọng gia công tia nước bao gồm : khoảng cách gia công, đường kính lỗ vòi phun, áp suất nước tốc độ cắt Khoảng cách gia công khoảng cách đầu vòi phun bề mặt gia cơng Thơng thường khoảng cách nhỏ để tia nước phân tán tới mức tối thiểu trước kịp đập vào bề mặt Khoảng cách gia cơng điển hình 3,2mm Kích thước lỗ vòi phun ảnh hưởng đến độ xác q trình cắt lỗ vòi Vòi phun nhỏ sử dụng vật liệu mỏng Đối với vật liệu dày cần có tia phun dày áp suất cao 75 Tốc độ cắt thường vào khoảng từ - 500 mm/s tùy theo độ dày chi tiết gia công Phương pháp gia cơng tia nước thường tự động hố hệ thống CNC hay người máy công nghiệp Phạm vi gia công : từ 1,6 - 305 mm với độ xác ± 0,13 mm 4.2.3 Ưu điểm phạm vi ứng dụng Ưu điểm : - Chất lượng vết cắt cao - Vết cắt bắt đầu chỗ mà không cần khoan mồi trước cắt vật liệu cán mỏng - Có khả tự động hóa người máy hóa cao - Chí phí thấp - Khơng có chất hóa học cắt hạt mài (AWJC) - Thích ứng với hệ thống CAD/CAM - Gia cơng đạt độ xác cao, bề mặt phẳng - Khơng ảnh hưởng nhiệt - Có thể cắt vật liệu - Ít lãng phí chất thải sau gia công - Môi trường gia công Phạm vi ứng dụng - Gia công cắt : phương pháp gia công tia nước ứng dụng ngành hàng không, thực phẩm, nghệ thuật đồ họa, công nghiệp ôtô, giày dép, cao su, nhựa, đồ chơi, gỗ, luyện kim, giấy, chế tạo máy… - Làm bề mặt ngành xây dựng chế tạo máy Một số vật liệu cắt tia nước : tông, thảm, lie (làm nút chai), giấy, plastic, sản phẩm gỗ, cao su, da, giấy, kim loại mỏng, gạch, vật liệu composite… Tùy loại vật liệu mà chiều dày cắt lên đến 25mm cao So với phương pháp khác, cắt tia nước có suất cao sạch, nên dùng công nghệ thực phẩm để cắt thái mỏng sản phẩm Khi người ta sử dụng dung dịch chất lỏng cồn, glyxêrin dầu ăn 4.3 MÁY CẮT DÂY Máy cắt dây EDM CNC loại máy CNC gia công tia lửa điện EDM (Electrical Discharge Machining) dùng để gia công chi tiết (từ vật liêu dẫn điện) với độ xác cao Trong qua trình gia cơng dụng cụ cắt sơi dây kim loại có đường kính nhỏ đóng vai trò mơt điện cực cắt theo đường cắt (Cutting path, 76 thiết kế trước) theo nguyên lý gia cơng tia lửa điện sợi dây (Wire) cung cấp liên tục qua hệ thống supply spool and take-up spool để bảo tòan đường kính wire gia cơng Cắt dây hành trình EDWM phương pháp gia công EDM đặc biệt Về chất giống gia cơng điện cực định hình sử dụng lượng nhiệt xung điện làm nóng chảy bốc vật liệu cần gia công Phương pháp dùng điện cực dây dẫn điện quấn liên tục Dây dịch chuyển tương ứng với phôi bàn điều khiển số Sau cắt ta hình ghép xác Mảng bên (chày) hay bên ngồi (khn) chi tiết cần gia cơng hình vẽ Hình 4.6 Sơ đồ gia công băng điện cực dây Máy cắt dây có hai trục điều khiển(X Y) Phần lớn máy đánh nghiêng dây để gia công côn hai trục nằm ngang phụ(trục U,V) 77 Pu ly nhả dây Điện cực dây Dòng tia điện Phôi Đường cắt Pu ly quấn dây Hướng tọa độ Hình 4.7 Nguyên lý máy cắt dây Một máy cắt dây thường có ba cụm bản: + Cụm khí A + Cụm điều khiển điện- điện tử B + Cụm dung dịch điện mơi Hình 4.8 Máy cắt dây PTN liên kết Khoa khí 78 Phương pháp dùng để chế tạo khuôn đột dập, dụng cụ cho máy tiện, tạo mẫu dùng đánh dấu, điện cực cho gia công xung định hình, kht khn đùn Độ dày phơi trung bình 150mm, vài máy lên tới 420mm Trong thực tế gia công thường dùng lỗ mồi tốt Nếu đường vào thực từ ngồi khối, có góc khơng nối liền Ứng suất khung gây biến dạng cắt dẫn đến xác Ảnh hưởng giảm khung lớn so với Một hay mảnh kim loại dán vào khung để nối khung Mục đích trì dòng điện giữ cho khỏi bị rơi cắt xong Chế tạo khuôn dập liên tiếp ứng dụng quan trọng cắt dây EDM 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Máy điều khiển theo chương trình số rơbơt cơng nghiệp - Tạ Duy Liêm - ĐH Bách Khoa HN Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ - Tạ Duy Liêm - NXB KHKT Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (Tập 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 tốn thiết kế máy cơng 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 10 Nhập mơn gia cơng CNC - Vũ Hồi Ân - NXB KHKT 11 Công nghệ máy CNC - Trần Văn Địch - NXB KHKT 12 Điều khiển số công nghệ máy điều khiển số - Nguyễn Đắc Lộc, Tăng Huy - NXB KHKT 13 Hệ thống điều khiển tự động thủy lực - Trần Xuân Tùy - NXB KHKT 14 AutoCAD 2004, Guid book 15 Mastercam 9.0, Guid book 80 ... chương trình Mỗi câu chương trình bao gồm từ có chứa đựng thơng tin hình học cơng nghệ thơng tin kỹ thuật chương trình Ý nghĩa trình tự ác từ chương trình viết từ chương trình câu chương trình. .. chương trình NC Như chương trình NC chứa đựng tồn thong tin hình học cơng nghệ q trình gia cơng Từ ta có kết luận sau : “ Quá trình thiết lập lệnh cho dụng cụ cắt sở vẽ chi tiết thông tin công nghệ. .. chứa thông tin công nghệ, hình dạng hình học kỹ thuật chương trình Hệ điều khiển CNC cần thông tin cho bước gia cơng 3.1.2.3 Kết thúc chương trình Câu lệnh kết thúc chương trình lập trình lệnh M30