7.1. Đặc điểm của quy trình công nghệ gia công trên máy CNC.
Quy trình công nghệ gia công trên các máy CNC khác với quy trình công nghệ truyền thống ở mức cụ thể hoá rất cao và ở đặc điểm của việc cung cấp thông tin. về mặt cấu trúc, quy trình công nghệ trên máy CNC cũng được chia ra các nguyên công, các bước, nhưng các bước ở đây lại phải chia ra các lớp cắt và mỗi lớp cắt được thực hiện sau mỗi quỹ đạo dịch chuyển của dụng cụ cắt.
Thành phần đơn giản nhất của quy trình công nghệ này là các dịch chuyển đơn giản và các điều khiển công nghệ do bộ điều khiển của máy cung cấp. Các dịch chuyến đơn giản đó là các cung tròn, các đoạn thẳng trên một đường thẳng. Các lệnh điều khiển công nghệ được thực hiện bởi các cơ cấu chấp hành của máy để bảo đảm cần thiết cho các dịch chuyển đơn giản. Như vậy, các dịch chuyển đơn giản và các lệnh điều khiển công nghệ tạo thành các lệnh điều khiển.
Lập quy trình công nghệ và chương trình điều khiển cho máy CNC là một nhiệm vụ của chuẩn bị công nghệ.
Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy CNC bao gồm 3 giai đoạn sau đây:
1. Lập tiến trình công nghệ.
Ở giai đoạn này thì tài liệu ban đầu là bản vẽ chi tiết và bản vẽ phôi. Những nhiệm vụ của giai đoạn này là :
– Xác định khả năng gia công chi tiết trên máy CNC theo kết cấu công nghệ và theo điều kiện sản xuất.
– Nghiên cứu phôi, tiến trình công nghệ, làm quen với dụng cụ cắt, đồ gá và cấu trúc các nguyên công.
– Nghiên cứu tính công nghệ của chi tiết và tiêu chuẩn hoá các thông số như chuẩn kích thước hoặc bán kính. Nếu cần thì phải hiệu chỉnh lại bản vẽ phôi và bản vẽ chi tiết.
– Xác định trạng thái công nghệ của chi tiết như yêu cầu đối với các mặt chuẩn, lượng dư và các kích thước chính.
– Lập tiến trình gia công chi tiết [phân các bề mặt theo loại để chọn máy gia công].
– Xác định phương pháp gá đặt và chọn đồ gá cần thiết.
– Xác định dụng cụ cắt và chọn chúng theo từng loại.
2. Thiết kế nguyên công.
Nhiệm vụ của giai đoạn này bao gồm:
– Xác định nội dung nguyên công, chia nguyên công ra các bước và các vị trí, cụ thể hoá phương pháp kẹp chặt chi tiết.
– Chia ra các lớp cắt, chọn dụng cụ cắt, chuẩn bị phương pháp điều chỉnh máy và điều chính dao.
3. Lập trình gia công.
Giai đoạn này có các nhiệm vụ sau đây:
– Tính toán các quỹ đạo chuyển động của dao ngay sau khi xác định tọa độ của các điểm.
– Lập trình và ghi vào bộ nhớ của bộ điều khiển máy.
– Kiểm tra chương trình, sửa lỗi chương trình, chạy thử và gia công thử chi tiết.
7.2. Chọn chủng loại chi tiết gia công trên máy CNC.
Khi nghiên cứu về chủng loại chi tiết người ta muốn đề cập đến tính “không đổi” của chúng. Các chi tiết máy có thể chia ra các loại sau: chi tiết tròn xoay, chi tiết hình lăng trụ, chi tiết phẳng và chi tiết định hình phức tạp. Các chi tiết thuộc các loại trên chiếm khoảng 92% tổng số các chi tiết trong sản xuất.
Mỗi chi tiết được đặc trưng bởi hai nhóm yếu tố sau:
-Nhóm yếu tố kỹ thuật như vật liệu và các kích thước hình học.
-Nhóm yếu tố về kinh tế- tổ chức như sản lượng hàng năm, số lượng chi tiết trong loạt, giá thành chế tạo.
Các loại chi tiết gia công trên máy CNC có hiệu quả kinh tế được xác định trên cơ sở nghiên cứu những yêu cầu kỹ thuật và những giới hạn phụ thuộc vào điều kiện sản xuất cụ thể của chi tiết.
Tiêu chuẩn để đánh giá sự lựa chọn chủng loại chi tiết gia công trên máy CNC được dùng nhiều nhất là chỉ tiêu kinh tế và các chi phí chế tạo chi tiết. Như vậy, cần nhớ rằng trên máy CNC nên gia công những loại có nguồn gốc và yếu tố kinh tế trong bảng 7.1.
Thực tế cho thấy những chi tiết gia công trên máy CNC sẽ mang lại hiệu quả cao nhất là những chi tiết phức tạp có nhiều bề mặt cong, nhiều đường thẳng và nhiều mặt phẳng không song song với các trục của máy.
Trong nhiều xí nghiệp sản xuất lớn người ta chỉ sử dụng máy CNC để gia công chi tiết khi năng suất tăng lên không dưới 50% với điều kiện phải hoàn lại tất cả những chi phí chế tạo loạt chi tiết.
7.3. Yêu cầu đối với tính công nghệ của chi tiết.
Các chi tiết gia công trên máy CNC phải đảm bảo được các yêu cầu về tính công nghệ như: tiêu chuẩn hoá được các kích thước mặt trong và mặt ngoài cũng như kích thước khác của chi tiết, đồng thời hình dáng chi tiết phải đảm bảo cho việc ăn dao và thoát dao dễ dàng, ngoài ra chi tiết còn phải đảm bảo được việc định vị an toàn và thuận tiện khi gia công.
Những yêu cầu trên đây nhằm mục đích giảm chủng loại dụng cụ cắt, tăng khả năng sử dụng những dụng cụ có năng suất cao và tạo khả năng thay thế các dụng cụ cắt chuyên dùng bằng các dụng cụ cắt tiêu chuẩn, giảm số lần gá đặt chi tiết, giảm số lượng và giá thành đồ gá, tăng độ chính xác gá đặt, nâng cao độ chính xác gia công và năng suất lao động, giảm mức độ cong vênh của chi tiết khi gia công, giám chi phí cho tính toán và lập trình gia công.
Để đảm bảo những yêu cầu về tính công nghệ của chi tiết gia công trên máy CNC người ta có thể thay đổi hình dáng hình học hoặc một số bề mặt của chi tiết.
Các chi tiết gia công trên máy phay CNC phải đảm bảo được vị trí chính xác so với các trục tọa độ của máy. Vì vậy, khi phân tích tính công nghệ của chi tiết phải chú ý đến các bề mặt chuẩn của nó. Nếu trên chi tiết không có các lõ để làm chuẩn [theo kết cấu của chi tiết] thì ta phải tạo ra các lỗ phụ để làm chuẩn và khoảng cách giữa các lỗ phải xa nhất mà ta có thể tạo ra. Đường kính d nhỏ nhất của lỗ chuẩn phụ thuộc vào kích thước của chi tiết và được xác định như sau:
Trong trường hợp không thể tạo các lỗ chuẩn trên chi tiết thì phải tạo thêm các phần kết cấu phụ để tạo các lỗ chuẩn trên đó [phần kết cấu phụ sẽ được hớt đi ở các nguyên công cuối].
Khi phân tích độ nhám bề mặt cần nhớ rằng trên bề mặt gia công bằng dao phay ngón còn để lại vết phay với độ nhám có chiều cao nhỏ hơn 0,05 mm. Thực tế cho thấy bề mặt phay có tính chất sử dụng tốt hơn bề mặt mài vì bề mặt sau khi phay tạo ra các hố tập trung ứng suất ít nguy hiểm hơn bề mật sau khi mài. Vì vậy khi lập quy trình công nghệ trên máy phay không cần có thêm nguyên công mài sau khi phay.
Đối với các bản vẽ chi tiết gia công trên máy CNC ngoài những yêu cầu như đối với các chi tiết gia công trên máy thông thường còn phái tuân theo những nguyên tắc sau đây để tạo điều kiện thuận lợi cho lập trình:
1. Tất cả các kích thước của chi tiết phải được thể hiện trong hệ tọa độ Đề các và phải xuất phát từ những mặt chuẩn thiết kế.
2. Nên ghi các kích thước của chi tiết xuất phát từ đường tâm chi tiết tới các tâm của vòng tròn nếu như không ảnh hưởng đến khối lượng tính toán.
3. Có gắng ghi kích thước của chi tiết theo một hình chiếu [theo một trục], còn chuỗi kích thước nên có dung sai theo hai phía [±] để tạo điều kiện thuận lợi cho lập trình.
4. Tất cả các phần của chi tiết [kể cả các phần được cắt trích ra] phải được thể hiện theo cùng một tỷ lệ.
5. Trên bản vẽ chi tiết nên ghi dòng chữ “gia công chi tiết trên máy CNC” hoặc là “phay đường viền [contour] chi tiết trên máy CNC”.
Khái niệm:
- Phay là một phương pháp gia công cắt gọt có phoi. Phương pháp phay có hai chuyển động tạo hình.
- Chuyển động tạo hình thứ nhất [chính] : dao phay quay tròn.
- Chuyển động tạo hình thứ hai [chạy dao] : chi tiết chuyển động tịnh tiến theo 3 phương.
- Chuyển động tịnh tiến có thể độc lập từng phương hoặc kết hợp với nhau.
Hình 1.1 Khái niệm phay
Với chuyển động tạo hình như trên nên chi tiết có vết gia công là đường cycloid.
Hình 1.2 Vết gia công của phương pháp phay
Đặc điểm:
Ưu điểm:
- Là phương pháp gia công cắt gọt có năng suất cao. Bởi vì, dao phay có nhiều lưỡi cắt cho nên dao rất lâu mòn, lượng chạy dao lớn.
- Khả năng công nghệ tương tối cao, tổng khối lượng gia công cắt gọt thì phay chiếm khoảng 10%.
- Độ chính xác gia công tương đối cao.
- Phoi đức đoạn, do đó, an toàn cho người thợ.
Nhược điểm:
- Lưỡi cắt thường xuyên va đập vào bề mặt gia công gây ra rung động
Khái niệm:
Phay là phương pháp gia công bằng cắt gọt với các chuyển động cơ bản sau:
-Chuyển động chính[chuyển động cắt] là chuyển động quay tròn của dao.
-Chuyển động tiến dao [chuyển động chạy dao] là chuyển động tịnh tiến tương đối giữa dao và chi tiết.
Tùy theo hướng chuyển động mà ta có:Chuyển động chạy dao ngang.
Chuyển động chạy dao dọc.
Chuyển động chạy dao đứng.
Tốc độ chuyển động chính luôn luôn lớn hơn tốc độ chuyển động chạy dao.
Chuyển động chính và chuyển động chạy dao
2.Khả năng công nghệ của phay:
Phay là phương pháp gia công kim loại được dùng rộng rãi ở các nước công nghiệp phát triển, phay không cho độ chính xác và độ bóng gia công cao lắm[độ chính xác không cao hơn cấp 4-3,và độ bóng không cao hơn cấp 6],nhưng nó là một trong những phương pháp gia công đạt năng suất cao nhất.
Bằng phương pháp phay,người ta có thể gia công mặt phẳng, mặt bậc, rãnh then, mặt định hình phức tạp, cắt đứt, gia công mặt tròn xoay, phay bành răng, cắt ren, trục then hoa, …