Là qua trình xảy ra trong một hệ thống giới hạn,trong đó một hay nhiều đại lượng là các đại lượng đầu vào ,các đại lượng khác là các đại lượng đầu ra,chúng tác động và ảnh hưởng tới hệ thống theo những quy luật riêng. 2.Điều khiển số NC Là hệ thống điều khiển đặc trưng bởi các đâị lượng đầu vào là các tín hiệu số nhị phân,chúng được đưa vào hệ thống điều khiển dưới dạng một trương trình điều khiển có tính cấu trúc và hệ thống. 3. Thông tin điều khiển + Thông tin hình học: là thông tin điiều khiển các chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết,liên quan trực tiếp đến tạo bề mặt. + Thông tin công nghệ:Là hệ thống thông tin cho phép máy thực hiện gia công với những giá trị công nghệ yêu cầu 4.Máy công cụ điều khiển theo chương trình số (M_CNC) Là thế hệ máy công cụ được điều khiển theo chương trình viết tắt bằng mã kí tự số,chữ cái,và các kí tự chuyên dụng….trong đó hệ thống điều khiển có cài đặt các bộ vi xử lí(microprocessor)
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ Khí Bộ mơn CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Cơ sở CNC Sinh viên Mssv Lớp Mã lớp thí nghiệm :Nguyễn Việt Đức : : : Hà Nội, 7/2017 BÁO CÁO THÍ NGHỆM MƠN Cơ sở CNC I II III Các khái niệm Quá trình phát triển trình độ Các dạng điều khiển số IV Hệ thống điểm chuẩn hệ tọa độ máy IV Cấu trúc máy công cụ VI Hệ thống điều khiển máy VII Các phận máy CNC I.CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.Quá trình điều khiển Là qua trình xảy hệ thống giới hạn,trong hay nhi ều đại lượng đại lượng đầu vào ,các đại lượng khác đ ại l ượng đầu ra,chúng tác động ảnh hưởng tới hệ thống theo quy luật riêng 2.Điều khiển số NC Là hệ thống điều khiển đặc trưng đâị lượng đầu vào tín hi ệu số nhị phân,chúng đưa vào hệ thống điều khiển dạng m ột trương trình điều khiển có tính cấu trúc hệ thống Thơng tin điều khiển + Thơng tin hình học: thơng tin điiều khiển chuy ển đ ộng t ương đ ối dao chi tiết,liên quan trực tiếp đến tạo bề mặt + Thông tin công nghệ:Là hệ thống thông tin cho phép máy th ực hi ện gia công với giá trị công nghệ yêu cầu 4.Máy cơng cụ điều khiển theo chương trình số (M_CNC) Là hệ máy công cụ điều khiển theo chương trình viết tắt mã kí tự số,chữ cái,và kí tự chun dụng….trong hệ th ống điều khiển có cài đặt vi xử lí(microprocessor) II.Q trình phát triển trình độ 1.Quá trình phát triển + Cuối năm 40,học viện công nghệ MIT Hoa Kỳ nghiên c ứu kỹ thuật điều khiển số +Những thập niên 50-60 máy NC đời ,hệ thống điều khiển số đ ược chế tạo theo kỹ thuật cơng nghệ bóng đèn điện t role + Sau năm 1960,sử dụng bán dẫn rời rạc,điơt tranzito.sau ứng dụng điều khiển có dung lượng lớn Hình ảnh máy cơng truyền thống Trình độ + Các chức tính tốn hệ thống CNC ngày hoàn thiện đạt tốc độ xử lí cao,vật mang tin dung lượn lớn +Màn hình thay hình đồ họa,biên dạng chi ti ết gai công,chuyenr động dao cụ hiển thị + Các hệ CNC riêng lẻ ghép mạng cục hay m rộng để qu ản lý điều hành cách tổng thể + Điều khiển CNC nhiều trục đồng thời Hình ảnh : máy CNC III.CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN SỐ 1 Điều khiển điểm – điểm (point to point) Cho phép xác định vị trí ứng dụng cụ theo điểm lập trình v ới d ụng cụ khơng ăn vào phôi.Chuyển động trục riêng lẻ, lúc khơng có ràng buộc quan hệ hàm số tốc độ yếu tố công nghệ.Điều khienr điểm đên điểm chủ yếu dung máy khoan,doa,hàn ểm Khi dụng cụ chạy tới điểm đích chạy dao bắt đ ầu cắt.M ục đích c ần đạt khích thước lỗ gia cơng so với hai trục X,Y ph ải xác,cịn quỹ đạo khác chuyển động dao hay bàn dao ý nghĩa.V ị trí lỗ điều khiển hai trục X, Y quỹ đạo làm v ới hai trục góc tương ứng với trục điều khiển k ế tiếp nhau,tức theo hai trục riêng rẽ 2 Điều khiển theo đường Ứng dụng :trên máy tiện gia cơng chi tiết hình trụ trịn đ ơn giản,máy phay gia công biên dạng song song với trục Cần phải thực chuyển động với tốc đọ cắt gọt l ựa ch ọn khác yêu cầu thực trục Điều khiển theo biên dạng + Giữa điểm bắt đầu điểm kết thúc chuyển động cần sản sing biên dạng có rang buộc quan hệ số + Dạng điều khiển biên dạng bao gồm khả điều ển ểm điều khiển đường tuyến tính phi tuyến Điều khiển biên dạng 2D Điều khiển contour 2D cho phép dịch chuyển cảu dụng cụ cắt theo đường thẳng tròn,dựa vào hai trục cố định Nếu máy CNC có ba trục điều khiển contour 2D,thì trục thứ ba điều khiển khơng phụ thuộc vào hai trục kia.Nhìn hình ta thấy,lượng ăn dao điều khiển theo trục Z phay biên dạng kết hợp hai trục X,Y 5.Điều khiển biên dạng 2,5D Cho phép dịch chuyển dụng cụ theo đường thẳng theo cung trịn số mặt phẳng làm việc,nhưng có hai trục hịa hợp với với lưu ý tới chuyển động chúng Trên máy phay CNC có ba trục X,Y,Z điiều khiển đồng thời X Y X vaF Z Y Z.Trên máy phay điều có nghĩa ăn dao thực Hình.Đi ều ển biên d ạng 2,5D 6.Điều khiển biên dạng 3D Cho phép đồng thời chạy dao theo trục X,Y,Z (cả ba trục chuy ển đ ộng hòa hợp với nhhau hay có quan hệ ràng buộc hàm số).Ta th hình ,biên dạng gia cơng theo trục có lượng ch ạy dao theo chúng tạo thành.Điều khiển contour 3D ứng dụng rộng để gia cơng khn mẫu xacx,gia cơng bề mặt không gian ph ức tạp IV Hệ thống điểm chuẩn hệ tọa đọ máy 1.Quy Tắc bàn tay phải Các trục tịnh tiến quay máy tuân theo quy tắc bàn tay ph ải 2.Tiêu chuẩn IDN,EIA,ISO Theo quy định cần tối đa 14 trục mơ tả baats kỳ mayd CNC phức tạp Máy CNC trục thẳng: + Ba trục thẳng thứ X,Y,Z +Ba trục thẳng thứ hai:U//X,V//Y,W//Z + Ba trục thẳng thứ ba:P//X,Q//y,R//Z Máy CNC trục quay: +Ba trục A,B,C quay xung quanh trục thẳng đ ứng th ứ nh ất X,Y,Z +Hai trục thứ hai O E Đăc trưng hai trục quay song song v ới trục quay A Hoặc B C trục đặc biệt 3.Hệ tọa đọ máy điều khiển số Trên máy tiện + Trục Z chạy song song với trục máy với quy ước chi ều d ương ch ạy từ chi tiết đến dụng cụ + Trục X chỵ vng góc với trục với quy ước chiều d ương ch ạy t tâm trục đến tâm giá dao Trên máy phay + Trục mang dụng cụ cắt quay + Chuyển động chạy dao chuy ện động tịnh tiến theo tr ục X,Y,Z + Trục Z chạy song song với trục máy ,chiều d ương h ướng t chi tiết tới dụng cụ cắt + Trục X,Y thường nằm mặt định vị V.CẤU TRÚC CỦA MÁY CƠNG CỤ CNC Máy tính điều khiển CNC máy tính cơng nghiệp Chu trình gia công : viết dạng ngôn ngữ (Lspi, Lsicode) Thiết kế >> chuẩn bị công nghệ >> Lập trình gia cơng>> ch ương trình gia cơng>>Máy CNC Hình ảnh: máy tính cơng nghiệp Sự khác máy công cụ vạn máy công cụ cụ CNC Mấy công cụ vạn Máy công cụ điều khiển số Nguồn động lực Động lực pha thông thường Điều khiển Bằng tay (Cơ cấu điều khiển cam) Thay phôi Bằng tay -Động chiều điều khiển vô cấp -Động AC –xoay chiều biến tần vô cấp -Động bước (stepmotor) -Động bước + đọng thủy lực Điều khiển số với trợ giúp hệ thống điều khiển hình hiển thị Có hệ thống tự động thay phôi Thay dao Bằng tay Có hệ thống thay tự động Biến đổi truyền dẫn Thanh rang ,bánh rang thường Vít me,đai ốc thương Điều khiển Các cơng tác gạt khí Tốc độ truyền dẫn Phân cấp Thanh răng/bánh yêu cầu có cấu kẹp khứ khe hở Vit me,đai ốc Điều khiển số,bằng bảng khiển+ hình hiển thị Vơ cấp Tính điển hình xích động Dài,thơng qua nhiều Ngắn c ấu Mền dẻo ( mang tính Cứng khó thay đổi chất linh hoạt thay đổi tốc độ) Đưa chương trình từ bàn phím Nội dung Máy Vào chương trình Kẹp phơi Gá kẹp phôi tay Gá kẹp phôi tự động Xác định chuẩn gia công Dùng phương pháp rà gá đơn giản,đọ xác thấp Dùng tay vặn để điều chỉnh số vịng quay trục Dùng thước cặp Dùng thiết bị rà gá chuyên dung,độ xác cao Đưa vào từ bàn phím Đặt tốc độ trục Kiểm tra kích thước sản phẩm Dùng đầu đo chuyên dụng V.HỆ ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC Khái niệm :Hệ điều khiển máy thành phần trung tâm máy cơng cụ ,nó điều khiển q trình chuyển động vị trí ác thành ph ần chuy ển động máy Hệ điều hành như:HEDENHAN TCN 426/430 MAZATROL Hệ truyền động CNC truyền bắt đàu từ động qua cấu chấp hành để thực nhiệm vụ.Các loại động thường s dụng máy CNC là: Động thủy lực: Sử dụng chủ yếu giai đoạn phát triển ban đầu NC + Điều khiển vô cấp loại cấu chấp hành,trong máy NC ều ển mảy loại vab servo + Cơng suất động đạt đến 100kw +Hạn chế hệ thống thủy lực cồng kềnh,khó điều khiển ,đắt tiền Hình ảnh: động servo 1.Động điện chiều : + Điều khiển vô cấp cấu chấp hành + Công suất cảu động thường sử dụng từ 0,3-6kw + Động điện chiều servo có chổi than,có thể tích h ợp hệ th ống ph ản hồi tốc độ Hình ảnh:động điện chiều 2.Động bước: Máy CNC chủ yếu dùng hai loại động là:DC AC servo.Nh ững máy đời cũ thường dùng DC ,từ năm 1987 tr lại đay chuy ển sang dùng động AC 3.Hệ thống động bước thủy lực Động bước thủy lực truyền đén động quay cho cấu điều phối servo thủy lực,động thủy lực thực chuyển động Động thủy lực chuyển dộng quay chuyển động tịnh tiến với ccaus đo phản hồi 4.Động điện xoay chiều pha + Điều khiển động vô cấp dựa sở biến đổi tần số + Dùng nhiều chuyển động chay dao máy CNC + Cơng suất đạt hàng trăm Kw Trục tọa độ số máy công cụ Máy doa trục tọa độ 5.Hệ thống điểm chuẩn Máy doa tr ục t ọa đ ộ VII.CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY CNC Bộ phận thay dao tự động (ATC) Đây điều quan trọng để ATC thay đổi dụng cụ phạm vi trục nhanh tốt Bằng thích ứng trình điều khiển động cơ, ATC đưa dao khỏi trục cách xác Một hệ thống ATC tốt có khả làm giảm thời gian dừng máy làm tăng suất Động /Bộ điều khiển /Encorder Thêm điều nữa, có thành phần chuyển động khác nhau, có đồng động hệ thống điều khiển cách tốt để đạt điều đảm bảo nhà cung cấp máy không sử dụng thành phần bên ngồi Tất chúng phải thiết kế xây dựng từ bảng điều khiển điên tử, động điện, tuyệt đối hệ thống Encorder cung cấp phản hồi cho q trình điều khiển Hệ thống truyền tín hiệu tối tân cho phép máy phân phối để cắt gọt kim loại với tốc độ cao theo định vị, khả định vị nằm phạm vi vài micromet so với yêu cầu Vỏ máy Khi đế máy tảng máy trung tâm, cần nặng hơn, chắn tốt Giá cao hơn, chịu lực độ bền làm giảm rung động Quá trình rung động ảnh hưởng đến độ xác gia cơng Với máy có kết cấu vững chắc, hấp thụ dao động này, đảm bảo máy thực với cơng suất độ xác cao Hệ điều khiển Hệ điều khiển thành phần trung tâm máy cơng cụ Nó điều khiển q trình chuyển động, vị trí thành phần chuyển động máy, cho đạt xác tối ưu thời gian cắt, tốc độ chiều sâu cắt cần thiết Sự kết hợp dòng điện hệ thống kĩ thuật đưa điều khiển toàn diện từ nguồn cung cấp, thực gia cơng chi tiết từ liệu CAD nhanh chóng, dễ dàng với độ xác nâng cao kết thúc q trình gia cơng với chi phí nhỏ Bàn xe dao Các nhà cung cấp máy công cụ phải tạo bàn xe dao phù hợp với máy có lợi mặt công suất thuận lợi cho việc cắt gọt kim loại mà khơng ảnh hưởng đến độ xác gia công Độ cứng vững bàn xe dao làm cho cơng suất q trình cắt kim loại đươc tăng lên Những nhà chế tạo thiết kế bàn xe dao cho phép chúng điều khiển đài dao chức phay Thêm nữa, thành phần khác chuyển động thành phần điều khiển chúng cách tốt hơn? Trục Trục thành phần có tính định máy công cụ Một trục ổn định hợp với điều khiển động - định độ cứng vững hệ thống, hệ thống bôi trơn nguồn điện cung cấp, đảm bảo độ xác đốn trước suất máy Như vậy, trình thiết kế trục tối ưu tốc độ quay trục mang lại trình cắt gọt tốt độ xác cao cho máy Nguồn (năng lượng) Chắc chắn hãng cung cấp thiết kế, chế tạo xây dựng nên tất thành phần máy cơng cụ để hệ thống máy phối hợp với tốt Bằng cách sử dụng nguồn bạn chắn q trình giao tiếp xác điều khiển động tự điều chỉnh thành phần hệ thống