TỰ ĐỘNG ĐO VÀ CHUẨN THAM SỐ DỤNG CỤ TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC
SAI SỐ BÙ DAO CỤ TRONG GIA CÔNG TRÊN MÁY CNC Đối với các máy gia công sử dụng điều khiển CNC, việc ứng dụng tính năng tự động thay đổi dao cụ để thay chuyển nguyên công cắt gọt đã trở thành phổ biến và mang lại hiệu quả to lớn. Quá trình thay đổi dao từ nguyên công này sang nguyên công khác làm phát sinh sai số gia công bởi nhiều yếu tố trong đó yếu tố quan trọng phải kể đến là việc xác định và thiết lập tham số bù kích thước hình học giữa các dao luôn có sai số nhất định, đặc biệt khi quá trình cài đặt tham số bù dao được tiến hành một cách thủ công và phụ thuộc chủ yếu vào sự chính xác trong thao tác của người vận hành. Bên cạnh đó độ mòn dao trong phạm vi cho phép không được bù kịp thời cũng làm gia tăng sai số gia công. Ngoài yếu tố về sai số kích thước gia công, quá trình xác định lượng bù dao cũng mất nhiều thời gian do đó làm giảm năng suất máy. TRANG BỊ HỆ THỐNG ĐO DAO TỰ ĐỘNG SỰ TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH GIA CÔNG Để khắc phục hạn chế phương pháp đo dao thủ công với thiết bị đi kèm cồng kềnh và kém hiệu quả, hiện nay nhiều hãng sản xuất đã phát triển và trang bị thêm tính năng đo dao tự động trên máy, tuy nhiên những người biết và ứng dụng tính năng này vẫn còn nhiều hạn chế. Thay vì đo dao bằng phương pháp thủ công, một thiết bị đầu đo có độ chính xác cao được gắn sẵn trên bàn máy (máy phay CNC) hoặc trên vách máy (máy tiện CNC). Với mỗi dao cần xác định lượng bù thông số hình học, người vận hành chỉ cần một vài thao tác nhỏ hoặc lập trình một câu lệnh điều khiển tương ứng và toàn bộ thông số cần thiết sẽ được xác định và cập nhật vào hệ thống một cách tự động đảm bảo độ chính xác. Quá trình này có thể được thực hiện ngay cả khi máy đang gia công theo một chương trình. Như vậy thay vì đo dao thủ công rồi cài đặt vào hệ thống, người sử dụng chỉ cần sử dụng chức năng đo-cài đặt tự động hoặc lập trình bằng câu lệnh điều khiển thậm chí ngay cả khi đang ở chế độ gia công mà không phải dừng máy, dữ liệu bù dao cũng được xác lập trên cơ sở hệ tọa độ làm việc nên rất thuận tiện cho lập trình gia công. Hệ thống đo dao tự động sử dụng đầu do với độ chính xác cao được phát triển với khả năng tương thích với các bộ điều khiển thông dụng hiện nay, dễ dàng và hiệu quả trong sử dụng. Một số ưu điểm nổi bật: Tiết kiệm thời gian. Theo khảo sát thực tế đã cho thấy giảm bớt tới 90% thời gian cho việc đo dao Khả năng lập trình tự động bù sai số dao trong quá trình gia công. Độ chính xác cao, loại trừ được sai số khi thao tác so dao bằng phương pháp thủ công. Khả năng lập trình nhận biết được gãy dao trong quá trình gia công và tự động dừng máy.
MÔ TẢ HỆ THỐNG SỬ DỤNG TRÊN MÁY PHAY CNC. Hệ thống đo dao tự động bao gồm phần cứng là một đầu cảm biến tiếp xúc cùng bộ phận chuyển đổi tín hiệu và phần mềm vận hành. Toàn bộ hệ thống có thể lắp đặt và tương thích với các máy CNC sử dụng các bộ điều khiển sau: Fadal CNC88/32MP, FANUC 6-M / 10-M/ 11-M/ 12-M/ 15M/ 16M/ 18M/OM Meldas, Mazak,Sinumerik802/810/840 Đầu đo sử dụng cảm biến tiếp xúc. Đầu đo được lắp đặt cố định ở vị trí thuận lợi trên bàn máy (thường là góc bàn máy, vùng không sử dụng đến khi gia công). Đầu đo có tác dụng nhận tín hiệu tiếp xúc từ dụng cụ và gửi tín hiệu về bộ điều khiển. Từ tín hiệu tiếp xúc, bộ điều khiển tự động tính toán và cài đặt giá trị tham số dao cụ theo chương trình cài đặt sẵn. Các thông số cơ bản của đầu đo tiếp xúc: Thông thường lắp đặt hướng tiếp xúc Hướng tiếp xúc theo chiều ± X, ± Y và -Z Độ chính xác lặp lại theo một hướng 1µm Lực tiếp xúc 1.3N ~ 2.4N Khoảng dao động của đầu tiếp xúc XY=±10 0, Z=5.5mm Nhiệt độ vận hành +5 o C ~ 60 o C Vật liệu/kích thước đầu tiếp xúc Tungsten Carbide/Ø12.7x8mm Kiểu truyền dữ liệu Dây cáp tín hiệu/hồng ngoại Khối lượng 650g
Bộ chuyển đổi tín hiệu: có tác dụng nhận tín hiệu tiếp xúc giữa dụng cụ và đầu đo, chuyển đổi về dạng tín hiệu tiêu chuẩn và đưa về bộ điều khiển. Hình 1: hệ thống đo cho trung tâm gia công phay Các thông số cơ bản: Điện áp nguồn cấp 15~30V dc Điện áp nguồn xung 16,5~28,5V, biên độ3v/100hz Dòng điện nguồn 50mA Cầu chì bảo vệ 80mA Ngõ vào (đầu cảm biến tiếp xúc) Thường đóng/thường mở Ngõ ra 50mA/±50V Nhiệt độ vận hành 5 0 C~50 0 C Phần mềm vận hành và cách thức sử dụng: Phần mềm vận hành bao gồm các tham số hệ thống và các chương trình ở dạng macro được cài đặt đồng bộ vào hệ điều khiển, đảm bảo tính đơn giản và thuận tiện cho người vận hành. Các chức năng của hệ thống như kiểm chuẩn đầu đo, đo chiều dài/đường kính dao, bù dao theo độ mòn/nhiệt độ, xác định gãy dao đều được thực hiện bằng cách gọi các lệnh tương ứng. Ví dụ: G65 P9857 B3. D31 J.01 K.008 T1 Z10. ; Đo kích thước cho dao T1. G65 P9858H.1 ; Kiểm tra điều kiện gãy dao của dao hiện tại...
MÔ TẢ HỆ THỐNG SỬ DỤNG TRÊN MÁY TIỆN CNC: Tương tự như hệ thống sử dụng trên các máy phay CNC, khả năng lắp đặt tương thích trên hầu hết các máy tiện sử dụng hệ điều khiển thông dụng như FANUC 6-T/10-T/ 11-T/ 12-T/ 15-T/ 16T/ 18T/ 21T/O-T, FAGO, MITSUBISHI, SINUMERIK.. Một hệ thống điển hình thường được sử dụng theo sơ đồ sau: Hình 2: hệ thống đo dao cho trung tâm gia công tiện Khi máy ở trạng thái hoạt động gia công, tay đo được kéo thu về vị trí an toàn và đầu đo được bảo vệ trong vỏ che kín đảm bảo tránh nước, phoi và bụi bẩn. Khi thực hiện đo dao, bàn máy di chuyển về vị trí an toàn đồng thời tay đo quay trên đế xoay của nó tới vị trí làm việc. Bàn máy di chuyển mang mũi dao cụ cần đo tới vị trí liền kề đầu tiếp xúc và thực hiện tiếp xúc dao theo hướng các trục tọa độ của máy. Tại mỗi vị trí tiếp xúc, đầu đo chuyển tín hiệu về bộ điều khiển để tính toán các giá trị cần thiết và cài đặt vào hệ thống. Kết thúc quá trình đo dao, bàn máy và tay đo được đưa về vị trí an toàn. Quá trình nâng hạ tay đo có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động (đối với loại được trang bị động cơ).
Cũng giống như hệ thống trên máy phay CNC, quá trình đo dao có thể thực hiện bằng thao tác tay đơn giản hoặc bằng các lệnh điều khiển tự động. Các thông số kỹ thuật đặc trưng của hệ thống Đặc trưng hệ thống Ứng dụng Trên máy tiện CNC Hướng tiếp xúc Trên đầu đo ±X, ±Y, ±Z Trên máy ±X, ±Z, +Y Độ chính xác (ở tốc Loại cho mâm cặp 6~15inch 5 µm 2 σ X/Z độ 36mm/phút) Loại cho mâm cặp 18~24inch 8 µm 2 σ X/Z Kiểu bảo vệ đầu đo IPX8 (cố định) Nhiệt độ vận hành 5 o C ~ 60 o C Nhiệt độ bảo quản -10 o C ~ 70 o C Góc quay tay đo 90 o Đặc trưng đầu tiếp xúc Lực tiếp xúc đầu đo theo các hướng Hành trình đầu tiếp xúc Hướng theo mặt phẳng XZ Hướng trục Y Hướng trục X Hướng trục Y Hướng trục Z 3.5N theo hướng lực lớn 1.5N theo hướng lực nhỏ 12N 9 o 9 o 2mm Tùy theo yêu cầu và điều kiện lắp đặt cụ thể trên từng máy, người sử dụng có thể lựa chọn các cấu hình khác nhau cho tay đo: - Loại tay đo có thể tháo rời: có đặc điểm là khả năng tháo rời và chỉ được gắn lên máy khi thực hiện đo dao. Ưu điểm của loại tay đo này là kết cấu đơn giản, chiếm ít không gian vì có thể tháo rời. Ngoài ra còn tránh được các điều kiện xấu trong quá trình gia công. Tuy nhiên có nhược điểm là độ chính xác thấp hơn và mất thời gian tháo lắp. Loại này thích hợp cho những máy có không gian nhỏ hẹp
Hình 3: hệ thống đo cho trung tâm gia công tiện Loại tay đo có thể tháo rời - Loại tay đo sử dụng đế xoay thông thường: tay đo và đế xoay được gắn trên vách máy (gần vị trí mâm cặp). Khi đo dao, dùng tay kéo ngả tay đo xuống vị trí thấp nhất. Trước khi gia công, kéo tay đo về vị trí an toàn và đầu đo được đặt trong một vỏ che kín đảm bảo tránh tiếp xúc nước, phoi và bụi bẩn. Loại này có ưu điểm cho độ chính xác cao, thời gian thao tác nhanh. Tuy nhiên so với loại tay đo có thể tháo rời thì loại này chiếm nhiều vị trí không gian hơn, chỉ có thể gá lắp trên những máy còn đủ không gian trống. Hình4: Hệ thống đo cho trung tâm gia công tiên loại tay đo gắn cố định
- Loại tay đo có trang bị động cơ: đây là loại có tính năng hoàn thiện nhất và cho độ chính xác cao nhất. Cũng giống như loại tay đo đế xoay thông thường nhưng ở trong đế xoay được lắp đặt một động cơ và hệ dẫn động để điều khiển quá trình thu và ngả tay đo. Đặc điểm nổi bật của hệ tay đo này là khả năng tự động hóa hoàn toàn một quá trình đo và khả năng lập trình phát hiện mòn hoặc vỡ dao, ngay cả khi máy đang thực hiện gia công sản phẩm. Loại tay đo này thích hợp lắp trên các máy có đủ không gian trống, gia công sản phẩm ngắn, số lượng lớn đòi hỏi thường xuyên đo và bù dao.