Nghien cuu he thong dieu khien so tren may cong 191916 khotrithucso com

Lời Tựa Các nớc phát triển giới, ®ét ph¸ vỊ khoa häc kü tht ®· gióp hä tìm kỹ thuật tiên tiến áp dụng sản xuất, chế tạo Nhằm tạo công cụ giảm sức lao động ngời mà suất, hiệu kinh tế đạt mức độ cao Trong ngành chế tạo máy không ngừng đổi tính máy, trình tự động hoá, phần mềm ứng dụng tin học đợc đa vào kỹ thuật chế tạo Do thiết bị sản xuất đợc tự động hoá cao nhờ hỗ trợ hệ thống điều khiển số máy tính đà có mặt nhà máy, xí nghiệp, Trong chế tạo máy từ máy thông thờng đà dần đợc cải tiến nhờ điều khiển số, lúc đầu xử dơng hƯ ®iỊu khiĨn NC dïng ®Ĩ ®iỊu khiĨn tù động chuỗi lệnh liên tục Thế hệ sau NC hệ điều khiển số CNC dùng cụm vi xử lý thông qua máy tính để thực cách tự động máy công cụ, chơng trình đợc lập trớc Thời kỳ đổi đất nớc ta đà chủ trơng phát triển ngành công nghiệp nặng, ngành khí chế tạo đợc quan tâm, không ngừng đổi trang thiết bị để cao chất lợng tính u việt sản phẩm Do máy điều khiển số đợc sử dụng rộng rÃi nớc ta để chế tạo khí, đặc biệt áp dụng để chế tạo khuôn mẫu xác, chi tiết phục vụ công nghiệp Quốc Phòng Các máy công cụ điều khiển số đợc dùng công tác nghiên cứu khoa học đào tạo, qua lớp đào tạo máy điều khiển số ta tìm hiểu vận hành sử dụng chúng để nâng cao trình độ áp dụng sản xuất có hiệu tối đa Dới em xin trình bày toàn nội dung đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống điều khiển số máy công cụ -1 CNC Để hiểu sâu máy công cụ điều khiển số, thuyết minh em trình bày phần sau: Chơng I: Khái niệm điều khiển số & máy công cụ CNC Chơng II: Bộ nội suy hệ thống truyền động khí máy điều khiển số Chơng III: Lập trình máy công cụ điều số theo ngôn ngữ ISO lập trình máy phay DMU 60 T với điều khiển TNC 426 (dùng ngôn ngữ DINPLUS) chơng trình gia công Phụ lục: Một số chơng trình gia công máy phay TNC426 (dùng ngôn ngữ DINPLUS) -2 Chơng I Khái niện hệ thống điều khiển số máy cộng cụ cnc Đ1: khái niệm điều khiển số i trình phát triển, trình độ ngành máy công cụ cnc Quá trình phát triển ý tởng điều khiển dụng cụ thông qua chuỗi lệnh liên tục, mà chúng đợc ứng dụng máy điều khiển NC ngày nay, thực đà đợc phát kiến từ kỷ 14, cụm chuông đợc điều khiển trục đục lỗ Năm 1808, Joseph M Jacquard dùng tôn đục lỗ điều khiển tự động máy dệt Những vật mang tin thay đổi đợc đà đời Cuối năm 1940, Học viƯn c«ng nghƯ MIT ( Massachusetts Institute of Technology ) Hoa Kỳ thực dự án nghiên cứu kỹ thuật điều khiển số Năm 1953 Công bố sáng chế máy phay điều khiển theo chơng trình số NC Năm 1959 máy công cụ NC đợc triển lÃm Pari, trình bày máy NC Châu Âu Từ sau năm 1960, bóng đèn điển tử đợc thay phần tử bán dẫn ®iƯn tư rêi r¹c ®ièt ( ®Ìn hai cùc ) Tranzito ( đèn ba cực ) Nhng đa số linh kiện đòi hỏi thể tích chiếm chỗ đủ lớn, nhiều hàn ổ cắm (giao điện ) vừa tốn chế tạo hạn chế độ tin cậy vận hành điều khiển.Thông tin điều khiển ghi băng đục lỗ, dung lơng thấp, gia công cho nhiều chi tiết giống -3 phải đọc băng đục lỗ cho lân gia công Khi thay đổi chơng trình điều khiển đòi hỏi phải cải tiến hay làm lại băng đục lỗ Trong năm 70 ngành điều khiển số nhanh chóng ứng dụng thành tựu phát triển kỹ thuật vi điện tử , vi mạch tích hợp Những hệ NC sử dụng mạch logic nối cứng đợc thay hệ điều khiển có nhớ dung lợng đủ lớn Do nối ghép cụm vi tính vào hệ điều khiển số mà phần cứng có nhiệm vụ chuyên dùng trớc đợc thay phần mềm linh hoạt Dung lợng nhớ ngày đợc mở rộng, tạo ®iỊu kiƯn lu tr÷ hƯ ®iỊu khiĨn sè tríc hết chơng trình đơn lẻ sau th viện chơng trình, lại thay đổi đợc chơng trình đà lập cách dễ dàng thông qua cấp lệnh tay, thao tác trực tiếp máy Năm 1972, tủ điều khiển NC có cài đặt cụm vi tính chế tạo hàng loạt đa hệ thiết bị NC cài đặt cụm vi tính có công mạnh mẽ Thế hệ đợc nhanh chóng thay cụm điều khiển CNC cài đặt ( Microproessor ) Năm 1984 hệ điều khiển CNC có công mạnh đợc trang bị công cụ trợ giúp lập trình garaphic Tiến thêm bớc phát triển lập trình phân xởng sản xuất Những năm 1986 1987 giao diện tiêu chuẩn hãa ( Inteface ) më ®êng tiÕn tíi xí nghiệp tự động sở hệ thống trao đổi thông tin liên thông : CIM ( Computer Integrated ManufaeTuring ) Trình độ Các chức tình toán hệ thống CNC ngày hoàn thiện đạt độ xử lý cao tiếp tục ứng dụng P thành tựu phát triển cđa c¸c bé vi xư lý C¸c hƯ thèng CNC đợc chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức năng, dùng cho mục đích điều khiển khác -4 Vật mang tin từ băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ tiến tới đĩa compact ( CD) có dung lợng nhớ ngày mở rộng, độ tin cËy vµ ti thä ngµy cµng cao ViƯc cµi đặt cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC ®Ĩ trë thµnh hƯ CNC ( Computer Numerical Control ) đà tạo điệu khiện ứng dụng máy công cụ CNC xí nghiệp nhỏ phòng lập trình riêng Nghĩa ngời điều khiển lập trình trực tiếp máy Dữ liệu lập vào nội dung lu trữ, thông báo tình trạng hoạt động máy công cụ dẫn cần thiết cho ngời điều khiển đợc hình Màn hình ban đầu đen trắng với ký tự chữ số ngày đà dùng hình màu có độ phân giải cao (có thêm toán đồ họa hình vẽ mô tĩnh động trình gia công chi tiết) Biên dạng chi tiết gia công chuyển động dao đợc hiển thị hình Các hệ CNC riêng lẻ ghép mạng cục hay mở rộng quản lý điều hành cách tổng thĨ hƯ thèng s¶n xt cđa mét xi nghiƯp hay tập đoàn công nghiệp Với ứng dơng ngµy cµng réng r·i cđa tin häc vµo ngµnh khí, với xu hớng ngời có nhu cầu tìm lọai vật liệu thông minh nhằm thay đổi loại vật liệu sản xuất trớc đây, tơng lai ngành khí có nhiều bớc phát triển đột phá khác nhằm đem lại hiệu kinh tế cao phục vụ đáp ứng tốt nhu cầu xà hội ii Các khái niệm điều khiển số 2.1 điều khiển kỹ thuật Điều khiển kỹ thuật lý thuyết kỹ thuật tự động hóa, bao gồm khoa häc vỊ ®iỊu khiĨn, ®iỊu chØnh, nhí, sư lý chuyển giao thông tin Điều khiển kỹ thuật nghiêm cứu quy luật xuất : Quá trình thiết lập trình hoạt động -5 Các hệ thống làm việc tự động, gọi chung hệ thống công tác Một hệ thống công tác bao gồm hàng loạt hệ thống thành phần hàng loạt quan hệ hai hay nhiều khâu nhiều trình Một hệ thống công tác phải có hay nhiều đầu vào đầu ra, thông qua hệ thống công tác trao đổi vật chất, lợng thông tin với môi trờng bên 2.2 Điều khiển tự động hóa máy công cụ Điều khiển tự động hoá máy công cụ đợc thể qua chức sau: - Khởi động, dẫn dắt kết thúc chuyển động - Biến đổi tốc độ, số vòng quay, biến đổi lực, mô men hay biến đổi công suất tác dụng - Thực định vị cụm máy với độ xác yêu cầu để bảo đảm vị trí tơng quan dao phôi - Bộ điều khiển bao gồm hay nhiều xích điều khiển, chúng gắn liền hay nhiều mạch điều chỉnh Các xích điều khiển mạch điều chỉnh làm việc với khuyếch đại công suất đầu vào điều khiển, công suất thờng thấp, nhng đầu ra, công suất điều khiển lại cao nhiều Năng lợng đợc khuếch đại từ nguồn khác Bởi đại lợng đầu vào đầu xuất trễ thời gian Thời gian trễ phụ thuộc vào lực quán tính trở kháng (nh ma sát trợt lăn, điện trở công suất, hiệu ứng cảm ứng điện từ ) Quá trình làm việc máy công cụ, bớc nguyên công đợc thực theo trình tự không gian thời gian xác định, với xắp đặt có tính quy luật, chặt chẽ xác chuyển động thiết bị đóng/ ngắt Gọi chơng trình làm việc cuả máy Bộ điều khiển máy công cụ có nhiệm vụ thực chơng trình cách tự động Trong điều khiển theo chơng trình có : - Điều khiển khởi động phanh hÃm -6 - Điều khiển tốc độ, điều khiển đổi chiều - Điều khiển đo đờng dịch chuyển Các lệnh điều khiển đợc chia thành : Hệ điều khiển đóng/ ngắt: Với hệ điều khiển thờng tác động xác định chiều độ lớn tốc độ dịch chuyển đoạn đờng dịch chuyển Hệ lệnh điều khiển đờng: Thông tin đờng dịch chuyển thờng tác động xác định độ lớn chiều dài hành trình cần thực Ngoài có lệnh đóng/gắt cho thiết bị phụ hoạt động chức hộ trợ kèm theo Năng lợng tác dụng điều khiĨn, cã thĨ thùc hiƯn b»ng c¬ khÝ, khÝ nÐn, thủy lực, điện điện tử phối hợp dạng lợng để tạo dạng lợng tối u dùng cho điều khiển Mỗi dạng lợng có u, khuếch điểm riêng, với nhiêm vụ khác mà ta lựa chọn dạng lợng thích hợp, đảm bảo tính kinh tế 2.3 Định nghĩa điều khiển Là trình xảy hệ thống giới hạn, hay nhiều đại lợng đại lợng đầu vào, đại lợng khác đại lợng đầu ra, chúng tác động ảnh hởng đến hệ thống theo quy luật riêng 2.4 Điều khiển số NC (Numerical Control) Là hệ thống điều khiển đặc trng đại lợng đầu vào tín hiệu số nhị phân, chúng đợc đa vào hệ thống điều khiển dới dạng chơng trình điều khiển có hệ thống Trong điều khiển số ứng dụng cho máy công cụ, đại lợng đầu vào thông tin, liệu hay số liệu nhập vào - Điều khiển NC: Đặc tính hệ điều khiển chơng trình hóa liên hệ , mảng linh kiện điện tử riêng lẻ đợc xác định nhiệm vụ định, liên hệ -7 chúng phải thông qua dây nối hàn cứng mạch logic điều khiển - Chức điều khiển đợc xác định chủ yếu phần cứng 2.5 §iỊu khiĨn CNC (Computerized Numerical Control) Lµ mét hƯ thèng điều khiển lập trình ghi nhớ Nó bao hàm máy tính cấu thành từ vi xư lý ( microprocessor) kÌm theo c¸c bé nhí ngoại vi Đa số chức điều khiển đợc giải thông qua phần mềm nghĩa chơng trình làm việc thiết lập trớc 2.6 Điều khiển đọc Điều khiển đọc bao quát trình đọc tin Nó kiểm tra thông tin đà đợc đọc tính đắn hình thức cấu tróc tin (tÝnh ch½n cđa sè bit m· sè ISO) ngừng trình đọc phát cấu trúc tin bị lỗi 2.7 Bộ nhớ chơng trình Bộ nhớ chơng trình đảm bảo chuẩn bị thùc hiƯn c¸c bíc xư lý song song (xư lý đồng thời) thông tin công đoạn gia công vốn đà đợc đọc vào theo thứ tự bớc (dạng chuyển động, tọa độ điểm kết thúc chuyển động, tốc độ đờng biên dạng, số vòng quay chiều quay trục chính) 2.8 Thông tin hình học Là hệ thống thông tin điều khiển hệ thống chuyển động tơng đối dao cụ chi tiết liên quan trực tiếp tới trình tạo hình bề mặt, gọi thông tin đờng dịch chuyển (hình dạng đờng sinh đờng chuẩn bề mặt hình học muốn tạo đờng dịch chuyển) 2.9 Thông tin công nghệ (Technologual information) Là hệ thống thông tin cho phép máy thực gia công với giá trị công nghệ yêu cầu: Chuẩn hóa gốc tọa độ, chọn -8 chiều sâu lát cắt, tốc độ chạy dao, số vòng quay trục chính, chiều quay trục vị trí xuất phát dao đóng hay ngắt mạch tới dung dịch trơn nguội, mạch đo lờng kiểm tra 2.10 Biểu thị thông tin qua tín hiệu Một thông tin đợc trình bày giá trị diễn biến giá trị thông số tÝn hiƯu HƯ thèng tÝn hiƯu chØ chÊp nhËn nh÷ng giá trị số rời rạc xác định gọi tín hiệu số iii Nguyên lý vận hành dạng điều khiển số máy công cụ cnc 3.1 Nguyên lý làm việc máy công cụ CNC Hệ thống điều khiển số CNC có máy tính giúp ngời đứng máy không khởi động chơng trình NC mà còn: - Viết đa chơng trình vào máy - Biến đổi chơng trình đà đa vào máy Các kích thớc dụng cụ thiết bị kẹp phôi đợc đa vào hệ thống CNC đặt số liệu mà không phụ thuộc vào chơng trình NC Các kích thớc đợc thực tự động gia công Do ngời đứng máy cần thông tin vẽ, cần thiết tự chọn dụng cụ thiết bị kẹp chặt Ta nhận thấy khác hệ thống NC CNC ngôn ngữ lập trình công nghệ gia công máy công cụ Do hành động đợc sản sinh sở cung cấp liệu dạng mà chữ cộng số ký tự đặc trng Máy công cụ điều khiển theo chơng trình số máy công cụ làm việc với hệ thống ngắt hệ lệnh đờng dịch chuyển sở cung cấp liệu công nghệ gia công cắt gọt dạng mà nói Những hệ lệnh đợc tổ chức theo chơng trình gia công chặt chẽ xác Nguyên lý hoạt -9 động hệ thống điều khiển số máy công cụ CNC đợc thể nh hình 1: Quá trình xử lý bên ngoài: Từ vẽ chế tạo, thông số kỹ thuật số liệu công nghệ yêu cầu để gia công chi tiết, đợc đa vào chơng trình gia công với bớc gia công Những chơng trình gia công chi tiết đợc số hoá ghi vào vật mang tin mà (code) tơng thích, để phân biệt với nhớ nôị vật mang tin gọi nhớ ngoại vi Vật mang tin băng đục lỗ đợc ghi đựơc đọc cách với tốc độ đọc 120 ký tự/ giây, băng từ (casset) dải băng có khả nhiễm từ quấn casset có tốc độ đọc từ 400 đến 3000 ký tự/ giây đĩa từ (disk) có u điểm khai thác nhanh, trực tiếp, đựơc lựa chọn tự với tốc độ đọc từ 4000 đến 300000 ký tự/ giây Bản v Ï LËp t r ×nh Xư l ý sè bê n ngo ài Xử l ý số bê n t r o ng a ) § ­ êng t ¸ c dô ng k Ýn VËt ma ng t in b) Đ ờng t c dụ ng hë VËt ma ng t in § äc Nhí Bé né i suy - 10 – ùc Bé so s¸ nh GT c ần Hệ t hố ng ng/ngắt § iỊu k hiĨn GT c Çn