Máy mài CNC là thiết bị cốt lõi trong sản xuất chính xác hiện đại. Cấu trúc của nó tích hợp cấu trúc cơ khí chính xác, hệ thống CNC, hệ thống truyền động, hệ thống đo lường và phản hồi và các hệ thống phụ trợ. Các thành phần chính như sau:
1. Thân máy (Cấu trúc cơ bản)
Giường:
“Bộ khung” của máy công cụ, hỗ trợ tất cả các bộ phận.
Yêu cầu: Độ cứng cao, độ ổn định cao và khả năng giảm rung tốt (thường được làm bằng gang hoặc đá granit tự nhiên).
Các gân gia cố bên trong thường được thiết kế và lão hóa để loại bỏ ứng suất bên trong.
Bàn làm việc:
Được sử dụng để gắn và hỗ trợ phôi hoặc đồ đạc.
Loại: Bàn làm việc hình chữ nhật (chuyển động tịnh tiến), bàn làm việc hình tròn (chuyển động quay).
Truyền động: Thường được dẫn động bởi mô tơ servo thông qua vít bi hoặc động cơ tuyến tính, đạt được chuyển động chính xác theo trục X/Y/Z.
Đầu bánh mài:
Thành phần lõi, lắp và dẫn động bánh mài để mài quay tốc độ cao.
Bao gồm:
Bộ trục chính bánh mài: Trục chính xác-cao{1}}có độ chính xác cực cao (thủy tĩnh, khí tĩnh, điện, v.v.) yêu cầu tốc độ cực cao, độ rung tối thiểu, độ cứng cao và độ ổn định nhiệt.
Mặt bích gắn đá mài: Dùng để kẹp bánh mài.
Thiết bị cân bằng: Hệ thống cân bằng động tự động hoặc thủ công cho bánh mài giúp loại bỏ rung động do mất cân bằng quay.
Giao diện thiết bị thay đồ: Được sử dụng để gắn con lăn kim cương hoặc tủ đựng bút-.
Chuyển động: Có thể di chuyển dọc theo trục X- (cấp hướng tâm) và trục Z- (cấp trục). Một số máy công cụ còn cho phép đầu bánh mài quay quanh trục B-(nghiêng).
Headstock và ụ sau (chủ yếu được sử dụng trong các máy mài hình trụ/đa năng bên ngoài):
Đầu phôi: Gắn trục xoay phôi (có thể xoay) và dẫn động phôi (trục C{0}}) để quay. Trục chính có thể được trang bị tâm hoặc mâm cặp. Đầu CNC hiện đại thường được điều khiển bằng servo-, cho phép điều khiển chính xác tốc độ và vị trí góc (lập chỉ mục).
Đuôi xe: Cung cấp hỗ trợ cho đầu kia của phôi (trung tâm). Nó thường di chuyển dọc theo đường ray giường để chứa các phôi có độ dài khác nhau và có lực kẹp có thể điều chỉnh.
Hướng dẫn và slide:
Hỗ trợ và dẫn hướng các bộ phận như bàn làm việc và đầu bánh mài để chuyển động tuyến tính chính xác.
Các loại: Dẫn hướng con lăn/bóng, dẫn hướng thủy tĩnh và dẫn hướng thủy tĩnh khí.
Yêu cầu: Độ chính xác cao, độ cứng cao, ma sát thấp, không bị rão, khả năng chống mài mòn cao và chống rung tốt.
Cơ chế thức ăn:
Chuyển đổi chuyển động quay của mô tơ servo thành chuyển động tuyến tính chính xác.
Lõi: Vít bi chính xác (phổ biến nhất) hoặc động cơ tuyến tính (dành cho các ứng dụng có độ chính xác cao và tốc độ phản hồi cao).
Bao gồm: động cơ servo, khớp nối/đai định thời, vít me, vỏ đai ốc, vòng bi đỡ, v.v.
Vỏ bảo vệ:
Bảo vệ các bộ phận chuyển động (vít me, thanh dẫn hướng) khỏi bụi mài và chất làm mát.
Ngăn chặn sự bắn tung tóe của chất làm mát và mảnh vụn mài, đảm bảo vận hành an toàn.
2. Hệ thống CNC (CNC - "Bộ não")
Bộ điều khiển CNC:
Máy tính lõi, chạy phần mềm CNC.
Chức năng: Nhập/chỉnh sửa/lưu trữ chương trình, giải mã, nội suy (tính toán quỹ đạo chuyển động của trục), tạo lệnh điều khiển vị trí, điều khiển logic và tương tác-của con người với máy.
Bảng điều khiển (HMI con người{0}}Máy móc -):
Bao gồm màn hình (LCD/TFT) và các thiết bị đầu vào (bàn phím, tay quay, các nút chức năng).
Được sử dụng để nhập chương trình vận hành, cài đặt tham số, giám sát trạng thái và vận hành máy bằng tay.
PLC (Bộ điều khiển logic lập trình):
Xử lý điều khiển trình tự, điều khiển logic và điều khiển chức năng phụ trợ của máy.
Điều khiển: Khởi động/dừng trạm thủy lực, khởi động/dừng bơm nước làm mát, hệ thống bôi trơn, kẹp/mở phôi, mở/đóng cửa bảo vệ, đèn báo, báo động, v.v.
Tương tác chặt chẽ với CNC để đảm bảo các chuyển động của máy được phối hợp với chương trình CNC.
Phần mềm:
Hệ điều hành: Nền tảng cơ bản của hệ thống CNC.
Phần mềm hạt nhân CNC: Thực hiện các chức năng cốt lõi như nội suy và điều khiển vị trí.
Nghiền-Phần mềm cụ thể: Cung cấp các chức năng được tối ưu hóa cho quá trình mài, chẳng hạn như:
Chu trình mài đá mài (bù tự động, nhiều đường mài).
Kiểm soát tốc độ tuyến tính không đổi (duy trì tốc độ tuyến tính không đổi trên bề mặt bánh mài).
Điều khiển thích ứng (điều chỉnh tốc độ cấp liệu theo thời gian thực dựa trên lực mài, công suất và các yếu tố khác).
Bù đo trực tuyến (tích hợp với hệ thống đo lường).
Lập trình mài đường viền phức tạp (chẳng hạn như trục khuỷu, trục cam và mài dụng cụ).
Cơ sở dữ liệu quá trình nghiền
3. Hệ thống truyền động ("Cơ bắp")
Ổ đĩa servo:
Nhận lệnh vị trí/tốc độ/mô-men xoắn từ CNC và điều khiển mô tơ servo.
Động cơ servo:
Động cơ trục nạp: Dẫn động bàn làm việc (trục X/Y/Z) và bàn trượt (trục X/Z). Cần có độ chính xác cao, khả năng phản hồi cao và phạm vi tốc độ rộng.
Động cơ trục chính:
Động cơ trục chính bánh mài: Dẫn động bánh mài ở tốc độ cao. Thông thường, một trục chính điện (tích hợp động cơ và trục xoay) được sử dụng, dẫn động trực tiếp và đạt tốc độ cực cao (hàng chục nghìn vòng/phút). Động cơ trục chính phôi (Trục C-): Dẫn động chuyển động quay của phôi (để mài trụ ngoài, v.v.). Yêu cầu kiểm soát tốc độ và vị trí chính xác (lập chỉ mục, đồng bộ hóa).
Động cơ bánh dẫn hướng (Mài vô tâm): Dẫn động bánh dẫn hướng.
Yêu cầu: Mật độ năng lượng cao, phản hồi động cao, độ rung thấp và sinh nhiệt thấp.
Hệ thống thủy lực/khí nén (đối với một số máy công cụ):
Cung cấp năng lượng cho các chuyển động phụ trợ như kéo và rút lông đuôi ụ, kẹp phôi lớn và hỗ trợ nghỉ ổn định.
IV. Hệ thống đo lường và phản hồi ("Mắt" và "Cơ quan cảm biến")
Thiết bị phát hiện vị trí:
Phát hiện-thời gian thực vị trí thực tế của từng trục tuyến tính (X/Y/Z) và trục quay (B/C), cung cấp phản hồi cho hệ thống CNC để điều khiển vòng-đóng.
Các thành phần chính: Thang đo tuyến tính (dành cho trục tuyến tính, độ chính xác cao nhất), Bộ mã hóa quay (Đầu cuối-động cơ/Đầu vít chì, cho vòng-bán kín hoặc vòng kín hoàn toàn; Vị trí góc trục chính).
Yêu cầu:-độ phân giải cực cao, độ chính xác cao, độ ổn định cao và khả năng chống nhiễu.
Hệ thống đo lường trực tuyến (Tùy chọn nhưng ngày càng quan trọng):
Thiết bị đo phôi: Chẳng hạn như đầu dò tiếp xúc (bộ kích hoạt/máy quét) hoặc đầu dò không tiếp xúc (laser), đo trực tiếp kích thước phôi trên máy công cụ, cho phép bù đắp trong-quy trình/sau{2}}quy trình.
Thiết bị giám sát/đo lường bánh mài: Máy đo đường kính laser (theo dõi sự thay đổi đường kính bánh mài), cảm biến phát âm/AE (theo dõi trạng thái mài, va chạm và vỡ bánh xe), giám sát công suất (phản ánh gián tiếp lực mài).
V. Hệ thống phụ trợ
Hệ thống làm mát:
Mục đích: Làm mát khu vực mài (ngăn ngừa bỏng phôi và bánh mài), bôi trơn (giảm ma sát) và loại bỏ các mảnh vụn mài.
Linh kiện: Bể làm mát, máy bơm, đường ống, vòi phun, hệ thống lọc (giấy/từ tính/xoáy/ly tâm, v.v.-cực kỳ quan trọng!), thiết bị kiểm soát nhiệt độ (dành cho máy mài có độ chính xác cao).
Hệ thống bôi trơn:
Mục đích: Cung cấp dầu bôi trơn liên tục cho các bộ phận chuyển động như thanh dẫn hướng, vít me và vòng bi, giảm ma sát và mài mòn, đồng thời đảm bảo độ chính xác và tuổi thọ.
Loại: Bôi trơn định lượng và định thời gian tự động (dầu hoặc mỡ).
Hệ thống thủy lực (nếu cần):
Cung cấp năng lượng để kẹp, cân bằng và các bộ phận chuyển động nặng.
Hệ thống loại bỏ chip và bụi:
Loại bỏ phoi: Băng tải, băng tải phoi xoắn ốc,… loại bỏ phoi mài ra khỏi khu vực làm việc.
Loại bỏ bụi: Các thiết bị thu gom bụi (đặc biệt để mài khô hoặc mài chính xác) thu thập bụi mịn từ không khí để bảo vệ môi trường và độ chính xác của thiết bị.
Hệ thống mài bánh mài:
Mục đích: Khôi phục độ chính xác hình dạng bánh mài và hiệu suất mài.
Thành phần: Bộ phận chỉnh hình (con lăn kim cương, bút kim cương một điểm/đa điểm, đĩa kim cương), giá đỡ bộ phận chỉnh hình, động cơ truyền động (nếu cần quay) và cơ cấu nạp chính xác độc lập (thường được dẫn động bằng trợ lực).
Quá trình gia công thường được điều khiển bằng chương trình CNC-, cho phép gia công theo đường viền phức tạp.
Hệ thống an toàn và bảo vệ:
Bảo vệ cơ khí: Bảo vệ máy, cửa bảo vệ (có công tắc khóa liên động).
An toàn điện: Nút dừng khẩn cấp, rơ le an toàn, rào chắn đèn/công tắc cửa an toàn.
