Luận Văn Sử Dụng Card Plc - 832 Điều Khiển Máy Cnc.doc

GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN I: THAM KHẢO LÝ THUYẾT SV: HOÀNG TUẤN HÙNG GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I GIỚI THIỆU SƠ LƯC MÁY CNC A MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (CNC) I MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ (MÁY CNC): Là hệ máy công cụ điều khiển theo chương trình viết mã ký tự số, chữ ký tự chuyên dụng khác, hệ thống điều khiển có cài đặt vi xử lý P (Microprocessor) làm việc với chu kỳ thời gian từ đến 20 s có nhớ tối thiểu Kbyte, đảm nhiệm chức chương trình điều khiển số như: tính toán tọa độ trục điều khiển theo thời gian thực, giám sát trạng thái máy, tính toán giá trị bù trừ dao cụ, tính toán nội suy điều khiển quỹ đạo biên dạng (tuyến tính phi tuyến), thực so sánh giá trị mong muốn _ thực tế… Ưu điểm máy CNC: - So với máy công cụ điều khiển tay, sản phẩm từ máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề người điều khiển mà phụ thuộc vào nội dung chương trình đưa vào máy Người điều khiển chủ yếu theo dõi kiểm tra chức hoạt độùng máy Độ xác làm việc cao Thông thường máy CNC có độ xác máy 0.001mm, đạt độ xác cao Chất lượng gia công ổn định, độ xác lặp lại cao - Tốc độ cắt cao.Nhờ cấu trúc khí bền máy, vật liệu cắt đại kim loại cứng hay gốm oxit sử dụng tốt Thời gian gia công ngắn Các ưu điểm khác: - Máy CNC có tính linh hoạt cao công việc lập trình, tiết kiệm thời gian chỉnh máy, đạt tính kinh tế cao việc gia công hàng loạt sản phẩm nhỏ Ít phải dừng máy kỹ thuật, chi phí dừng máy nhỏ Tiêu hao kiểm tra ít, giá thành đo kiểm giảm Thời gian hiệu chỉnh máy nhỏ Có thể gia công hàng loạt SV: HOÀNG TUẤN HÙNG 10 GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Nhược điểm: - Giá thành chế tạo máy cao Giá thành bảo dưỡng, sửa chữa máy cao Vận hành thay đổi người đứng máy khó khăn Trình độ máy CNC: Các chức tính toán hệ thống CNC ngày hoàn thiện đạt tốc độ xử lý cao tiếp tục ứng dụng thành tựu phát triển vi xử lý P Các hệ thống CNC chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức năng, dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác Vật mang tin từ băng đục lỗ, băng từ, đóa từ tiến tới đóa CD có dung lượng ngày lớn, độ tin cậy tuổi thọ cao Việc cài đặt cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành hệ CNC (Computerized Numerical Control) tạo điều kiện ứng dụng máy công cụ CNC xí nghiệp nhỏ, phòng lập trình riêng, nghóa người điều khiển máy lập trình trực tiếp máy Dữ liệu nhập vào, nội dung lưu trữ, thông báo tình trạng hoạt động máy dẫn cần thiết khác cho người điều khiển hiển thị hình Màn hình ban đầu đen trắng với ký tự chữ số dùng hình màu đồ hoạ, độ phân giải cao (có thêm toán đồ hình vẽ mô tónh hay động), biên dạng chi tiết gia công, chuyển động dao cụ hiển thị hình Các hệ CNC riêng lẻ ghép mạng cục hay mạng mở rộng để quản lý điều hành cách tổng thể hệ thống sản xuất xí nghiệp hay tập đoàn công nghiệp SV: HOÀNG TUẤN HÙNG 11 GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Một số máy CNC sử dụng II CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC: Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical Control): DNC hệ thống điều khiển dùng máy tính điều hành trực tiếp nhiều máy công tác điều khiển theo chương trình số Đặc tính hệ DNC nối ghép trực tuyến (online) nhiều máy CNC với máy tính Hệ DNC trao đổi thông tin theo theo cách: Cách : Vận hành BTR (Behind Tape Reader) Thông tin điều khiển từ máy tính sau qua phận đọc liệu từ vật mang tin truyền vào hệ điều khiển máy CNC Cách : Vận hành trực tiếp Máy tính trung tâm gộp nhớ thông tin nhớ nội suy khả khác CNC vào máy tính Các máy công tác có cụm điều khiển thích ứng vòng mạch điều chỉnh vị trí, chúng có mạch nối ghép thích hợp SV: HOÀNG TUẤN HÙNG 12 GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Phương án có ưu điểm hệ điều khiển máy công tác rẻ nhiều (do máy tính chủ phụ trách số công việc) Nhưng lệ thuộc hoàn toàn vào máy tính chủ nên dùng MÁY TÍNH CHỦ BỘ PHẬN NỐI GHÉP Dữ liệu từ vật mang tin Máy CNC Máy CNC Hệ thống DNC Trong hệ DNC, nhiệm vụ máy tính trung tâm quản lý tập trung chương trình gia công CNC phân phối đến máy công tác Các chức hệ DNC: CHỨC NĂNG CỦA MỘT HỆ DNC Chức Quản lý chương trình NC Phân phối liệu NC Sửa chữa liệu NC Điều chỉnh chương trình NC Chức mở rộng Thu thập xử lý liệu hoạt động Chức điều khiển cho dòng vật chất Các chức thành phần trình gia công Quá trình lưu trữ cập nhật liệu điều khiển số cho máy CNC hệ thống có tính tiện lợi, hệ thống kinh tế Khả quản lý chương trình hệ DNC gồm: - Quản lý danh mục chương trình CNC - Tìm kiếm chương trình CNC - Truy cập khai thác chương trình CNC - Lưu trữ chương trình CNC - Quản lý liệu dao - Quản lý liệu vật liệu gia công SV: HOÀNG TUẤN HÙNG 13 GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Quản lý liệu đồ gá Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control): Điều khiển AC đựoc hiểu tối ưu hoá công nghệ trình gia công, thông qua biện pháp kỹ thuật điều chỉnh tự động Thông thường, gia công chi tiết, thông số công nghệ tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt đưa trước cách xác định Trong điều khiển AC người ta đưa vào giá trị giới hạn xác định thông số công nghệ, ví dụ gia công thô, lực cắt cho phép lớn bao nhiêu, từ hệ điều khiển AC kiểm soát thông số công nghệ cho đảm bảo giá trị giới hạn khai báo Thực nguyên tắc điều khiển AC không gắn liền với ứng dụng máy CNC Một mặt thiết bị số sẵn có hệ CNC tạo điều kiện dễ dàng ghép nối AC vào nguyên tắc điều khiển này, mặt khác nhu cầu đòi hỏi phải rút ngắn thời gian gia công máy CNC mà hệ điều khiển AC làm Đại lượng nhiễu: Lượng dư gia công Độ bền vật liệu Độ mòn dụng cụ Điều khiển Quá trình cắt Kết công tác Đo lường Đo lường Cụm điều chỉnh phụ Thích nghi Giá trị cần nạp trước cho đại lượng Điều khiển thích nghi AC cho trình cắt SV: HOÀNG TUẤN HÙNG 14 GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Tùy thuộc nhiệm vụ mà hệ điều khiển AC phải thực hiện, người ta phân hệ: AC Công nghệ: Nhiệm vụ điều chỉnh đại lượng công nghệ trình gia công AC Hình học: Nhiệm vụ điều chỉnh đại lượng xử lý tạo hình ACC (Adaptive Control Constraint _ Điều khiển thích nghi với lực cản): Nhiệm vụ hệ điều chỉnh đại lượng cắt gọi Ví dụ: lực cắt cần nằm giới hạn ACO (Adaptive Control Optimization _ Điều khiển thích nghi tối ưu hoá): Nhiệm vụ điều chỉnh chất lượng tối ưu hoá toàn trình cắt gọt kết điều khiển dựa vào ảnh hưởng nhiều đại lượng xử lý Sử dụng ổn định công xuất máy có bảo vệ tải Công xuất vận hành ACC Lực moment quay moment uốn, tải trọng cho phéo tối đa Cường độ dao động Công xuất cắt tối đa có bảo vệ máy, dao, chi tiết Gia công dao động Chia lực cắt tự động Các chức phụ Theo dõi thời gian dừng Hành trình chạy dao nhanh (Không cắt chi tiết) ACO Điều kiện cắt tối ưu Hệ thống điều khiển thích nghi AC công nghệ SV: HOÀNG TUẤN HÙNG 15 GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems): Hệ thống gia công linh hoạt bao gồm loạt máy công tác, chủ yếu máy CNC, liên kết với hệ thống điều khiển hệ thống vận chuyển cho toàn trình, cho phạm vi giới hạn hệ thống, trình tự gia công khác cho chi tiết khác với số lượng khác nhau, tiến hành theo thứ tự lựa chọn tự Việc điều hành trình tính toán cần thiết cho tất hệ thống hệ thống gia công linh hoạt, tất yếu phải dựa sở máy công cụ CNC vận hành theo nguyên tắc điều khiển DNC Tính linh hoạt hệ thống thể mặt sau: - Có khả sản xuất từ 20 đến 30 loại chi tiết có quy trình gia công khác - Có khả thay đổi nhanh số lượng sản phẩm - Phí tổn cho việc lập trình thấp Tùy thuộc vào quy mô cấu trúc, hệ thông sản xuất linh hoạt phân thành loại sau: Đơn vị sản xuất linh hoạt (FMU: Flexible Manufacturing Unit): Đơn vị sản xuất linh hoạt hệ thống có máy NC, thông thường máy CNC với bàn gá dao bàn thay dao tự động Có khả giảm bớt thao tác cho người sử dụng Tế bào sản xuất linh hoạt (FMC: Flexible Manufacturing Cell) Nhóm sản xuất linh hoạt bao gồm hai hay nhiều máy NC, tối thiểu CNC với bàn gá dao cấu cấp phôi, cấp dao tự động máy Điều khiển toàn hoạt động FMC máy tính trung tâm thực phối hợp với mạng lưới vi tính độc lập Phôi hoàn tất phần toàn phần sau rời nhóm sản xuất linh hoạt Nhóm sản xuất linh hoạt thường dùng cho sản xuất hàng loạt, sản xuất nhỏ trung bình Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS: Flexible Manufacturing System): Hệ thống sản xuất linh hoạt bao gồm hay nhiều nhóm sản xuất linh hoạt có hệ thống vận chuyển tự động điều khiển máy tính Điều khiển toàn hệ thông máy tính điện tử trung tâm Hệ thống sản xuất linh hoạt thường dùng cho sản xuất trung bình lớn Hệ thống sản xuất tổng hợp (CIM: Computer Integrated Manufacturing): Với phát triển hộ máy NC CNC, DNC, hệ thống FMC, FMS, kỹ thuật người máy hệ thống phần mềm điều khiển tự động máy tính điện tử dẫn đến đời hệ thống sản xuất tổng hợp (CIM) vào năm 1978 Hiện CIM phát triển nước có công nghiệp phát triển SV: HOÀNG TUẤN HÙNG 16 GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CIM hệ thống sản xuất xử dụng trí tuệ nhân tạo tổng hợp trình độ cao thiết bị sản xuất, hệ thống thông tin, phần mềm điều khiển để thự trình công tác tự động CIM đứng mặt xử lý : - Nó tổng hợp hệ thống thiết kế kiểm tra tất tài nguyên trình sản xuất Là phương tiện phục vụ cho việc tự động hoá thu thập thông tin hệ thống máy tính sử dụng cho việc hình thành hệ thống phản hồi kín để thiết kế điều khiển CIM đứng mặt phần cứng: Gồm nhiều đơn vị gia công dùng cho mục đích riêng biệt xây dựng thành hệ thống sử dụng cho mục tiêu - Các hệ thống băng tải nối liền đơn vị gia công - Hệ thống cấp phôi cấp dao tự động - Máy tính điện tử trung tâm Sự khác biệt máy CIM NC trình độ tự động hoá tổng hợp trình công tác Ở máy NC tự động hoá thực phần công việc, mối quan hệ trực tiếp khâu công tác máy độc lập Ở CIM, đơn vị gia công thực phần công việc có liên quan chặt chẽ với tạo thành trình sản xuất tổng hợp Mối quan hệ công đoạn không theo thứ tự công nghệ mà nghiêm ngặt nhịp độ thời gian để chi tiết gia công từ máy sang máy khác lúc nhiều loại chi tiết khác Nội dung hoạt độnh CIM tổng hợp lónh vực hoạt động riêng : - Hệ thống thiết kế sản phẩm máy tính điện tử CAD (Computer Aided Design) - Hệ thống thiết kế trình điều khiển sản xuất máy tính CAPP (Computer Aided Process Planning) - Hệ thống thiết kế quy trình công nghệ máy tính CAE (Computer Aided Engineering) - Hệ thống tồn trữ vận chuyển điều khiển máy tính CAST (Computer Aided Storage and Transportation) Hệ thống tổ chức điều khiển sản xuất máy tính CAM (Computer Aided Manufacturing) - SV: HOÀNG TUẤN HÙNG 17 GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP III ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CNC: Hình sau mô tả kết cấu máy công cụ điều khiển CNC vá máy công cụ thông thường để dễ dàng nhận khác biệt chúng: Máy phay thông thường Máy phay CNC Truyền động chính: Truyền động sử dụng động chiều xoay chiều Khi sử dụng động chiều ta điều chỉnh vô cấp tốc độ dòng kích từ Đối với động xoay chiều ta điều chỉnh vô cấp tốc độ biến đổi tần số, động xoay chiều có mômen truyền tải cao thay đổi SV: HOÀNG TUẤN HÙNG 18