Đồ Án Tốt Nghiệp Máy Và Hệ Thống Điều Khiển Số Theo Chương Trình 150 tc (CDIO)GỒM CÓ TỔNG CỘNG 12 CHƯƠNG:Chương 1: Đại cương về máy cắt kim loại.Chương 2: Máy tiệnChương 3: Máy khoan doaChương 4: Máy PhayChương 5: Máy gia công bánh răngChương 6: Máy màiChương 7: Máy chuyển động thẳngChương 8: Thiết kế máy cắt kim loạiChương 9: Máy điều khiển theo chương trình sốChương 10: Hệ thống tín hiệu mã hiệuChương 11: Hệ thống điều khiển máy NC và CNCChương 12: Nội suy trong hệ thống máy điều khiển số. Sau đây là chương :Chương 9:Máy điều khiển theo chương trình sốCuối chương còn có phần câu hỏi ôn tập. Giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức của chương, giúp nhớ lâu hơn, kỹ hơn và vận dụng vào thực tiễn..Cuối chương còn có phần câu hỏi ôn tập. Giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức của chương, giúp nhớ lâu hơn, kỹ hơn và vận dụng vào thực tiễn.
Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số CHƯƠNG 9: MÁY ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SÔ Mục tiêu chương 9: Sau học xong chương này, sinh viên có khả năng: Trình bày khái niệm điều khiển theo chương trình số; Phân tích đặc điểm sử dụng đặc điểm cấu trúc máy NC; Giải thích ưu, nhược điểm máy NC; Xác định số trục tên trục máy NC, CNC Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số 9.1 KHÁI NIỆM Các máy công cụ, máy cắt kim loại phát triển từ lâu để gia công chi tiết khác ngành khí Một thời gian dài xuất hiện, máy công cụ công nhân trực tiếp điều khiển, thao tác tay, quan sát mắt để gia công Cách điều khiển khiến cho thời gian phụ lớn, phế phẩm nhiều suất làm việc không cao Khi mà nhu cầu sản suất hàng loạt lớn hàng khối phát sinh, cần thiết phải nâng cao suất, giảm thời gian phụ giảm phần trăm phế phẩm Để thực yêu cầu cần thiết tiến hành trình tự động hóa, máy tự động sử dụng cấu vấu tì hay công tắc hành trình, mẫu chép hình, cấu cam trục phân phối chương trình điều khiển máy lập ghi sẵn thông qua cấu Các máy tự động loại giúp rút ngắn thời gian phụ thời gian chuẩn bị cấu điều khiển vấu tì, mẫu chép hình, cam,… nhiều thời gian Do vậy, cần thay đổi mẫu mã kích thước chi tiết gia công, cấu điều khiển vấu tì, cam…hay chương trình điều khiển “cứng” cần phải thay đổi chuẩn bị lại từ đầu nhiều công sức, đặc biệt chi tiết gia công phức tạp Vì vậy, máy tự động loại thích hợp cho việc sản xuất hàng loạt lớn hàng khối Xã hội loài người phát triển, nhu cầu mẫu mã sản phẩm trở nên phức tạp cần thay đổi liên tục với số lượng chi tiết gia công luôn hàng loạt lớn hay hàng khối, việc áp dụng máy tự động sản xuất hiệu kinh tế cao Như vậy, cần phải có loại máy có khả thay đổi chương trình điều khiển cách nhanh chóng hơn, dễ dàng chuẩn bị, “mềm” linh hoạt so với cách điều khiển “cứng” máy tự động Máy điều khiển theo chương trình “mềm linh hoạt” đời bối cảnh yêu cầu thực tiễn Để giúp điều khiển máy thay đổi nội dung điều khiển “mềm”, linh hoạt nhanh chóng hơn, người ta sử dụng “chương trình điều khiển cứng” cam, hay mẫu chép trước mà sử dụng chương trình mã hóa dạng số với loại mã khác Các máy điều khiển theo chương trình sử dụng chương trình mã hóa dạng số gọi máy điều khiển theo chương trình số (numerical control), gọi máy NC Các chương trình mã hóa dạng số chứa đựng tất lệnh điều khiển chuyển động hoạt động máy NC Thông qua phận đọc chương trình, câu lệnh đưa điều khiển để điều khiển phần hay toàn trình hoạt động máy NC Các chương trình điều khiển máy NC ghi băng đục lỗ, phim, băng từ, đĩa mềm, đĩa CD, đĩa cứng… Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số a) b) c) Hình – Cơ cấu điều khiển; a – Vấu tì; b – Công tắc hành trình; c – Cam Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số 9.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY NC Có thể nói, Parsons người Mỹ cha đẻ ý tưởng áp dụng tín hiệu số cho máy gia công cắt gọt vào năm 1947 Một số năm nghiên cứu sau với hỗ trợ Viện công nghệ tự động Massachussets (M.I.T), ông hoàn chỉnh hệ thống điều khiển máy phay tọa độ điều khiển số, vào năm 1954, máy lần gọi “máy điều khiển theo chương trình số” tên gọi ngày Năm 1955, triển lãm máy công cụ Chicago xuất máy điều khiển theo chương trình số bìa băng đục lỗ Kể từ thời điểm này, thấy lợi ích tiềm to lớn máy điều khiển chương trình số, nước khác Nhật, Anh, CHLB Đức, Liên xô (cũ)…, tập trung vào nghiên cứu chế tạo phát triển thành công máy điều khiển chương trình số Năm 1955, triển lãm máy công cụ Chicago xuất máy điều khiển theo chương trình số bìa băng đục lỗ Năm 1965, Mỹ đưa vào sử dụng 7000 máy NC loại.Và đến năm 1988, tổng số máy NC Mỹ lên đến 186000 chiếc.Ở châu Âu, năm 1964, CHLB Đức đưa vào sử dụng 500 máy NC loại Ở Anh vào năm 1962 có 225 máy NC đến cuối năm 1967 có đến 1300 máy NC Trong đó, Liên Xô cũ, việc chế tạo ứng dụng máy NC vào sản xuất đạt nhiều thành tựu rực rỡ 9.1.1 Đặc điểm sử dụng Như đề cập trên, chương trình điều khiển máy NC ghi băng đục lỗ, phim, băng từ, đĩa mềm, đĩa CD, đĩa cứng,…, nên máy NC có khả thay đổi chương trình điều khiển cách linh hoạt, nhanh chóng thuận tiện tháo ráp, thay đổi “chương trình cứng” cam, mẫu chép máy tự động Thời gian chuẩn bị chương trình cho máy NC nhanh chóng đơn giản, không tốn nhiều chi phí thời gian việc chuẩn bị việc lập trình “cứng” Tuy nhiên, công việc điều khiển thuận tiện, đơn giản người mà cấu trúc máy NC trở nên phức tạp so với máy công cụ vạn thông thường máy tự động Điều làm giá thành máy NC cao so với loại máy công cụ vạn tự động Việc sử dụng máy NC hiệu số lượng chi tiết vừa phải mẫu mã chi tiết thường xuyên thay đổi Máy NC thích hợp cho loại chi tiết từ đơn giản đến phức tạp Máy NC rõ ràng có nhiều ưu điểm bật so với loại máy khác Tuy nhiên, để lựa chọn nó, vấn đề tính kinh tế phải đem xem xét Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Giá thành Máy NC Máy tự động a A B N Sản lượng Hình – Tổn phí gia công máy NC máy tự động Hình cho thấy giá thành chế tạo chi tiết máy NC cao giá thành máy tự động tổng số chi tiết dự kiến gia công máy lớn giá trị N; điểm N giá thành hai loại máy giá thành máy NC thấp tổng số lượng chi tiết nhỏ N Chi phí ban đầu a hình máy tự động xét đến việc ngừng để điều chỉnh máy, thay đổi cấu điều khiển “cứng” Tóm lại, máy tự động thích hợp với việc sản suất chuyên dùng một vài chi tiết với số lượng lớn hàng loạt hàng khối, máy NC thích hợp cho việc sản suất đa dạng loại chi tiết với số lượng nhỏ xét hiệu kinh tế 9.1.2 Đặc điểm về cấu trúc: Máy NC máy gia công kim loại nên cấu trúc máy NC giống máy công cụ truyền thống Điều có nghĩa máy NC thực nguyên lý cắt với hai chuyển động tương đối giữa dao phôi.Điểm khác biệt chỗ hệ thống điều khiển cách thức điều khiển chúng khác Hình 9.3 thể khác biệt giữa máy công cụ thông thường (a,b) máy NC (c,d) Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Máy truyền thống Người điều khiển a) Người điều khiển Bộ điều khiển Máy truyền thống b) Chương trình, câu lệnh điều khiểnBộ điều khiển Dữ liệu vào, yêu cầu Máy NC Người điều khiển c) Dữ liệu vào, yêu cầu Máy tính số Chương trình, câu lệnh điều khiểnBộ điều khiển d) Máy NC Người điều khiển Hình – Sự khác biệt máy NC máy công cụ truyền thống • Máy công cụ truyền thống Người công nhân phải điều khiển trực tiếp tay để điều khiển toàn trình hoạt động máy phải gián tiếp thông qua điều khiển (Hình 9.3a) để đo lường điều chỉnh máy trước gia công Như máy vạn năng, thông qua vẽ chi tiết, người công nhân tự lập toàn trình hoạt động gia công máy trực tiếp Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số điều khiển Do chất lượng chi tiết gia công phụ thuộc nhiều vào tay nghề người công nhân thông qua việc đo lường kiểm tra, hiệu chỉnh • Máy NC Khác với máy công cụ truyền thống, người điều khiển máy NC tác động nhiều đến máy; công việc người điều khiển đơn giản khởi động hoạt động ban đầu Máy NC tự động định vị hiệu chỉnh giá trị ban đầu thông qua câu lệnh chương trình điều khiển mã hóa băng đục lỗ, băng từ hay đĩa mềm, đĩa cứng nhờ vào máy tính (Hình 9.3b) xử lý điều khiển Nhờ vào chương trình số điều khiển toàn trình lập sẵn với câu lệnh điều khiển vị trí, vận tốc, lượng di động, mà suốt trình gia công người điều khiển can thiệp vào đến hoạt động máy • Ưu nhược điểm của máy NC - Ưu điểm: + Chương trình điều khiển thay đổi nhanh chóng, dễ dàng rút ngắn thời gian phụ thời gian chuẩn bị sản xuất; + Chất lượng gia công không phụ thuộc vào tay nghề người điều khiển giảm hư hỏng sai sót người công nhân có phế phẩm Sự tự động hóa NC giúp giảm cường độ lao động căng thẳng người công nhân; + Giúp tăng khả tự động hóa trình sản xuất Các máy NC dễ dàng liên kết với để tạo thành trung tâm gia công; - Nhược điểm: + Giá thành máy NC cao; + Người lập trình máy NC có kiến thức máy NC ngôn ngữ lập trình 9.1.3 Phân loại máy NC Về nguyên tắc máy NC phân loại theo chức máy truyền thống: Máy tiện NC, máy khoan – Doa NC, máy phay NC Ngoài ra, máy NC phân loại theo đặc điểm chuyển động dao cắt: Máy NC có dao cắt đứng yên, máy NC có dao cắt quay Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số 9.1.4 Máy tiện NC 8.1.4.1 Đặc điểm chung Là loại máy có số lượng nhiều đa dạng loại máy NC Hầu hết máy tiện NC sử dụng hộp tốc độ tự động với động điện chiều, ly hợp điện từ, nên xích truyền động ngắn tự thay đổi vận tốc cắt thời gian gia công Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số 8.1.4.2 Máy tiện NC 16K20T1 • Đặc tính kỹ thuật: - Đường kính lớn gia công: + Trên thân máy: + Trên bàn máy: 400 mm 215 mm - Chiều dài đường kính lớn gia công: l = 900 mm - Đường kính lỗ trục chính: 53 mm - Số vòng quay trục chính: n = 22,4 ÷ 2240 v/ph - Lượng chạy dao dọc: s1 = 0,01 ÷ 2,8 mm/v - Lượng chạy dao ngang: s2 = 0,005 ÷ 1,4 mm/v - Lượng di động bàn máy xung dọc: s1n = 0,01 mm - Lượng di động bàn máy xung ngang: s2n = 0,005 mm - Bước ren cắt: = 0,01 ÷ 40,96 mm - Công suất động chính: Nđc = 11 kW Hình – Máy 16K20T1 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Hình – Sơ đồ máy 16K20T1 9.1.5 Máy khoan – doa NC 8.1.5.1 Đặc điểm Một xu hướng mạnh mẽ phát triển nhóm máy khoan – doa mở rộng chức chúng cách tạo máy vừa khoan, vừa doa nhiều phay Đặc điểm loại máy thường sử dụng đầu revolver để thay dao tự động Bàn máy chúng đứng yên, mà có dạng chữ thập di động theo hai chiều X, Y Máy khoan-doa NC phát triển với nhiều dạng khác nhau: - Máy khoan: máy khoan đứng, khoan cần, khoan revolver, khoan nhiều trục,…; - Máy doa: máy doa ngang, doa tọa độ, doa giường; - Trung tâm gia công: với tổ hợp máy khoan-doa, khoan-doaphay với những cấu cấp dao tự động Với việc sử dụng máy khoan-doa NC, suất lao động tăng lên từ 1,5÷2 lần Và sử dụng thêm cấu thay dao tự động, suất tăng lên từ 3÷4 lần 8.1.5.2 Máy khoan đứng NC 2P135∅2 • Đặc tính kỹ thuật - Đường kính lớn mũi khoan: ∅ 35 mm 10 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số - Ren lớn cắt: M24 - Đường kính lớn dao phay: ∅100 mm - Lượng di động lớn đầu revolver: 560 mm - 12 cấp vòng quay trục chính: n = 31,5 ÷ 1400 v/ph - 18 cấp lượng chạy dao theo trục Z: s = 10÷500 mm/ph - Lượng chạy dao nhanh theo trục Z: 3850 v/ph - Lượng chạy dao nhanh theo trục X’, Y’: 3800 mm/ph - Kích thước bàn máy: 400 x 360 mm 11 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Hình –Máy khoan đứng NC 2P135∅2 9.1.6 Máy phay NC 8.1.6.1 Đặc điểm Máy phay NC sử dụng rộng rãi để gia công dạng mặt phẳng chi tiết có hình dạng phức tạp mặt bích, chắn, thân, hộp, giá đỡ, cam, mẫu,…với nhiều mặt, nhiều lỗ, nhiều góc độ khác Nó phay, khoan, khoét, doa cắt ren taro So với máy phay truyền thống máy phay NC có những ưu điểm sau: - Năng suất gia công cao gấp lần - Rút ngắn chu kì gia công thời gian chuẩn bị sản xuất - Giảm công việc phải làm tay, đặc biệt những công việc tinh xác 8.1.6.2 Máy phay UWF802M • Đặc tính kỹ thuật - Động (động điện xoay chiều pha) + Công suất: + Tốc độ động cơ: + Cấp số vòng quay trục chính: - kW 1420 v/ph 18 Động điện chiều (servo) + Tốc độ lớn nhất: 3000 v/ph 12 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số + + + + - Momen động truyền động cho trục: 5000 Nm Bàn máy trượt dọc (X): 2÷1600 mm/ph Đầu trược ngang (Y): 2÷1600 mm/ph Tốc độ chạy dao vô cấp bàn máy trượt đứng: 2÷1600 mm/ph Tần làm việc bàn máy: + Bàn di động dọc trục X: 500 mm + Đầu trược di động ngang treo trụcY: 430 mm + Bàn di đông thẳng đứng: 400 mm - Khối lượng: 1800 kG - Kích thước dài × rộng × cao: 3,38 × 2,80 × 1,95 m Hình – Máy phay UWF802M 9.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY CNC 9.1.7 Đặc điểm chung 13 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Là hệ thống 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 µP (microprocessor) làm việc với chu kỳ thời gian từ đến 20 µs 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 chỉnh lý dao cụ, tính toán nội suy điều khiển quỹ đạo biên dạng (tuyến tính phi tuyến), thực so sánh cặp giá trị cần thực,… Ưu điểm của máy CNC: - So với máy công cụ điều khiển tay, kết làm việc máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề thục người điều khiển Người điều khiền máy chủ yếu đóng vai trò theo dõi kiểm tra chức hoạt động máy - So với máy điều khiển tự động theo chương trình cứng (dùng cam, dưỡng, cữ chặn, trục gài bi, công tắc hành trình,…), máy CNC có tính linh hoạt cao công việc lập trình, tiết kiệm thời gian chỉnh máy, đạt tính kinh tế cao với loạt sản phẩm nhỏ - Ưu điểm có máy CNC phương thức làm việc với hệ thống xử lý thông tin “điện tử - số hóa”, cho phép nối ghép với hệ thống xử lý số phạm vi quản lý toàn xí nghiệp, tạo điều kiện mở rộng tự động hóa toàn trình sản xuất, ứng dụng kỹ thuật quản lý đại thông qua mạng liên thông cục (LAN) hay mạng liên thông toàn cầu (WAN) 9.1.8 Phân loại máy CNC Dựa vào đặc điểm gia công hình dạng, CNC phân thành nhóm: - Nhóm máy CNC phay – khoan – doa: có chuyển động chuyển động vòng dao cắt, hình dạng tương tự máy phay, khoan, doa ngang; - Nhóm CNC tiện – khoan tiện – khoan – phay: với chuyển động chuyển động vòng phôi, hình dạng gần giống máy tiện; - Nhóm CNC đặc biệt: với việc sử dụng dạng gia công khác (trừ nguyên công bào) có hình dạng, kích thước khác 8.1.8.1 CNC phay – khoan – doa 6904BM∅2 14 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Máy trang bị bàn máy quay cấu cấp dao tự động dùng để gia công tổng hợp chi tiết có dạng hộp, kích thước trung bình từ bốn phía mà không cần lắp đặt lại Máy phay tinh bán tinh với dao phay đĩa, dao phay mặt trụ, dao phay mặt đầu Nó khoan, khoét, doa cắt ren taro Máy thuộc loại có cấp xác cao Lỗ dao đạt cấp xác 6-7 • Đặc tính kỹ thuật - Kích thước làm việc bàn máy: 400 × 500 mm - Số lượng dao cấp chứa: 30 - Số cấp vòng quay trục chính: Z = 19 - Số vòng quay trục chính: n = 32÷2000 v/ph - Lượng chạy dao bàn máy theo tọa độ X’, Y, Z’: 3,15÷2000 mm/ph - Lượng chạy dao bàn máy quay quanh trục B’: 3,15.10 ÷ 2,5 mm/ph - Chuyển động nhanh bàn máy theo tọa độ X’, Y, Z’: - Chuyển động nhanh bàn máy quanh trục B’: v/ph - Kích thước trung tâm; 2650×1950×2070 mm 4000 mm/ph Trục máy đặt nằm ngang theo dạng máy doa ngang Trên bệ máy (1) lắp trụ (2) Trên sống trượt đứng trụ máy đặt ụ trục (3), thực lượng chạy dao đứng theo tọa độ Y Ụ trục đặt phần trụ máy, trục chuyển động dọc trục, nên độ cứng vững máy cao Trên sống trượt bệ máy đặt bàn máy chữ thập (4) quay quanh trục thẳng đứng B’ Bàn máy thực chạy dao dọc ngang theo tọa độ X’ Z’ Bên hông trụ máy lắp cấu cấp dao tự động với cấu chứa dao (5) tay máy (6) Hình – Hình dáng chung máy CNC 6904BM∅2 15 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số – Bệ máy; – Trụ máy; – Ụ trục chính; – Bàn máy chữ thập; – Cơ cấu chứa dao; – Tay máy 8.1.8.2 CNC tiện – khoan – phay Ikegai Theo thống kê, 70% chi tiết sau gia công máy tiện, cần phải gia công tiếp máy thứ với nguyên công: khoan, phay, cắt ren,…Do đó, cần loại CNC thực tất công việc sau lần kẹp phôi CNC tiện – khoan – phay thường dùng hai đầu revolver: đầu lắp dao cắt cố định, đầu thứ hai lắp dao chuyển động gia công (khoan, phay) Loại thường dùng kiểu có mâm cặp điều khiển theo ba tọa độ 16 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số • Đặc tính kỹ thuật - Đường kính lớn gia công: ∅ 450 mm; - Lượng di động lớn trục chính: 45 mm; - Lượng di động lớn bàn trượt: 490 mm; - Số vòng quay trục chính: ntc = 63÷2000 v/ph; - Vận tốc trục dụng cụ: ndc = 125÷1250 v/ph; - Lượng chạy dao nhanh theo tọa độ: X: 3600 mm/ph ; Z: 4800 mm/ph; C’: 13,3 v/ph; - Lượng chạy dao theo tọa độ: X: 0,01÷40,95 mm/ph; Z: 1,12÷640 mm/ph; C’: 1,12÷630 rad/ph; - Công suất động chính: N = 11 kW; - Bề mặt làm việc bàn máy: 900 × 4820 mm; - Trọng lượng máy: 6000 kG Hình 9 – Bộ phận lắp dao phôi CNC tiện – khoan – phay Ikegai – Ụ trước; – Bàn trượt; – Đầu dao đặc biệt; – Đầu revolver lắp dao quay qia công; – Đầu revolver lắp dao cố định để tiện khoét lỗ Trung tâm gồm có ụ trước (1) đảm bảo quay động trục theo chiều trục Trên bàn trượt (2) lắp đầu dao đặc biệt (3) Đầu dao quay mang hai đầu 17 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số revolver hai phía; đầu revolver (4) lắp dao quay gia công (khoan, phay, taro); đầu revolver (5) lắp dao cố định để tiện, khoét lỗ Máy di động theo tọa độ X, Z quay theo tọa độ C’ 8.1.8.3 CNC tổ hợp AOW • Đặc tính kỹ thuật - Bề mặt làm việc bàn máy: 250 x 250 mm; - Số vòng quay lớn mâm cặp: 12 v/ph; - Côn trục chính: N40; - Số vòng quay trục chính: n = 20÷5000 v/ph; - Lượng di động lớn đầu truyền lực đứng: 180 mm; - Lượng di động lớn đầu truyền lực dọc: 180 mm; - Lượng di động lớn đầu truyền lực đứng: ±135 mm; - Số dao lắp cấu chứa: 15; - Công suất động chính: N = 2,35 kW; - Lực chạy dao: P = 4000 N - Kích thước máy: 5200×3150×2400 mm Hình 10 – Hình dáng chung CNC tổ hợp AOW – Bàn máy quay; – Đầu truyền lực; – Đầu truyền lực; – Giá đỡ; – Giá đỡ; – Bàn trượt; – Bàn trượt; – Cơ cấu cấp dao; – Cơ cấu cấp dao; 10 – Cơ cấu khí ép; 11 – Cơ cấu khí ép 18 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Trên bàn máy quay (1) lắp phôi Ở hai mặt đối điện với phôi đặt hai đầu truyền lực (2) (3) lắp loại dao khoan phay khác để thực quy trình gia công Mỗi đầu truyền lực di động theo ba tọa độ: di động dọc trục đầu truyền lực thực hiện; chuyển động thẳng đứng giá đỡ (4) (5); chuyển động ngang bề mặt thẳng góc với hình vẽ bàn trượt (6) (7) Mỗi đầu truyền lực có cấu cấp dao (8), (9) riêng Mỗi cấu cấp dao chứa 15 dao Di động dao khỏi cấu chứa ngược lại, cấu khí ép (10) (11) thực 9.4 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC LOẠI MÁY NC Hệ thống NC mức độ hoàn thiện Tuy nhiên, đặc điểm máy NC tổ hợp phần cứng rời rạc, chương trình điều khiển dựa nhiều vào phần cứng (ví dụ như: nội suy, cấu so sánh…) với mức độ phát triển nhanh ngành công nghệ thông tin (máy vi tính, PLC phần mềm) ngành điều khiển nay, máy NC không chiếm vị trí quan trọng ban đầu, thay vào hệ thống CNC, DNC, Hình 11 – Xu hướng phát triển hệ thống điều khiển từ 1965 đến 2010 Các chức tính toán hệ thống CNC ngày hoàn thiện đạt tốc độ xử lý cao tiếp tục ứng dụng những thành tựu phát triển vi xử lý µP Các hệ thống CNC chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức năng, dung cho nhiều mục đích điều khiển khác Vật mang tin từ băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ tiến tới đĩa compact (CD) có dung lượng nhớ ngày mở rộng, độ tin cậy tuổi thọ cao 19 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số 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, nghĩa người điều khiển máy lập trình trực tiếp máy Dữ liệu nạp 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 họa, độ phân giải cao (có thêm toán đồ hình vẽ mô tĩnh hay động); biên dạng chi tiết gia công, chuyển động dao cụ hiển thị 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 a)Hệ DNC c)Hệ FMS b)Cụm sản xuất linh hoạt d) Hệ CIM Hình 12 – Một số xu hướng phát triển máy NC, CNC 9.5 MỘT SÔ KHÁI NIỆM VÀ QUY ƯỚC CƠ BẢN TRONG MÁY NC VÀ CNC 20 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Như trình bày trên, máy NC CNC khác với máy thông thường chỗ chúng điều khiển thông qua chương trình lập sẵn, cần qui định hệ tọa độ cho loại máy điều khiển theo chương trình số Ba trục chuyển động ký hiệu trục X, Y, Z Hình 13 – Quy tắc bàn tay phải Trục Z vuông góc với hai trục lại để tạo nên hệ trục tọa độ vuông góc theo qui tắc bàn tay phải (Hình 9.13) Trục Z thường quy ước trùng với trục máy Chiều chuyển động dương theo phương Z chiều làm dụng cụ cắt rời xa khỏi chi tiết gia công (Hình 9.14) a) Máy phay đứng b) Máy phay ngang 21 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số c) Máy tiện Hình 14 – Hệ tọa độ thiết lập cho số loại máy NC, CNC Trục X thường chọn trục tạo nên chuyển động tịnh tiến lớn máy NC, CNC (Ví dụ: máy phay, khoan NC, CNC).(Hình 9.14) Trục Y trục vuông góc với hai trục lại theo nguyên tắc bàn tay phải (Hình 9.14) Trên máy NC, CNC tồn hệ thống trục tọa độ Các hệ thống có trục song song tâm hệ thống tọa độ có vị trí khác Dưới số hệ thống tọa độ (chuẩn) quan trọng (Hình 9.15) Hình 15 – Chuẩn máy M, chuẩn chi tiết W chuẩn thảo chương máy tiện - M: chuẩn máy – chuẩn thiết lập trước nhà sản xuất không thay đổi được; - W: chuẩn chi tiết – dùng làm gốc tọa độ làm việc trình gia công Chuẩn thay đổi được; - P: chuẩn thảo chương – chuẩn để lập chương trình gia công, trùng không trùng với chuẩn chi tiết thay đổi 22 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Máy NC sử dụng phần cứng điện tử dựa công nghệ mạch số để điều khiển máy CNC phát triển sau sử dụng vi máy tính vi điều khiển, kết hợp với mạch phần cứng khác để điều khiển máy - Bộ điều khiển dựa phần cứng máy NC sử dụng xung để điều khiển máy Mỗi xung tạo nên lượng chuyển động suất đơn vị BLU (basic length unit) (khoảng di động nhỏ đạt trục máy) trục tương ứng Như vậy, hệ thống này, xung tương ứng với BLU Xung = BLU; - Đối với máy CNC, máy tính xử lý thông tin lưu trữ dạng nhị phân (binary word), tăng hay giảm bit giá trị từ nhị phân tạo chuyển động BLU trục tương ứng Bit = BLU Độ xác máy NC, CNC phụ thuộc vào thông số quan trọng, suất đơn vị (BLU – basic length unit) BLU độ phân giải hệ thống, lượng dịch chuyển nhỏ mà máy thực trục 23 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số CÂU HỎI ÔN TẬP Trình bày định nghĩa khái niệm máy điều khiển chương trình số Trình bày ưu nhược điểm máy NC Trình bày ưu nhược điểm máy CNC So sánh đặc điểm máy công cụ truyền thống, máy NC máy CNC Trình bày xu hướng phát triển máy NC, CNC 24 [...]... 3,38 × 2,80 × 1 ,95 m Hình 9 7 – Máy phay UWF802M 9. 3 ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY CNC 9. 1.7 Đặc điểm chung 13 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Là hệ thống máy công cụ điều khiển theo chương trình viết bằng mã ký tự số, chữ cái và các ký tự chuyên dụng khác, trong đó hệ thống điều khiển có cài đặt các bộ vi xử lý µP (microprocessor) làm việc với các chu kỳ thời gian từ 1 đến 20 µs và các bộ nhớ... là độ phân giải của hệ thống, là lượng dịch chuyển nhỏ nhất mà máy có thể thực hiện được trên mỗi trục 23 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số CÂU HỎI ÔN TẬP 1 2 3 4 5 Trình bày định nghĩa khái niệm về máy điều khiển chương trình số Trình bày những ưu nhược điểm máy NC Trình bày những ưu nhược điểm máy CNC So sánh đặc điểm của máy công cụ truyền thống, máy NC và máy CNC Trình bày những xu hướng... đứng B’ Bàn máy này thực hiện chạy dao dọc và ngang theo tọa độ X’ và Z’ Bên hông trụ máy lắp cơ cấu cấp dao tự động với cơ cấu chứa dao (5 ) và tay máy (6 ) Hình 9 8 – Hình dáng chung của máy CNC 690 4BM∅2 15 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số 1 – Bệ máy; 2 – Trụ máy; 3 – Ụ trục chính; 4 – Bàn máy chữ thập; 5 – Cơ cấu chứa dao; 6 – Tay máy 8.1.8.2 CNC tiện – khoan – phay Ikegai Theo thống kê,... 20 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Như đã trình bày ở trên, máy NC và CNC khác với máy thông thường ở chỗ chúng được điều khiển thông qua chương trình được lập sẵn, do vậy cần qui định hệ tọa độ cho các loại máy điều khiển theo chương trình số Ba trục chuyển động chính được ký hiệu là các trục X, Y, Z Hình 9 13 – Quy tắc bàn tay phải Trục Z vuông góc với hai trục còn lại để tạo nên hệ. .. của máy NC, CNC (Ví dụ: đối với các máy phay, khoan NC, CNC).(Hình 9. 14) Trục Y là trục vuông góc với hai trục còn lại theo nguyên tắc bàn tay phải (Hình 9. 14) Trên máy NC, CNC tồn tại các hệ thống trục tọa độ Các hệ thống này có các trục song song nhưng tâm của các hệ thống tọa độ này có các vị trí khác nhau Dưới đây là một số các hệ thống tọa độ (chuẩn) quan trọng (Hình 9. 15) Hình 9 15 – Chuẩn máy. .. khiển theo chương trình số Máy NC sử dụng phần cứng điện tử dựa trên công nghệ mạch số để điều khiển máy CNC được phát triển sau sử dụng các vi máy tính hoặc vi điều khiển, kết hợp với các mạch phần cứng khác để điều khiển máy - Bộ điều khiển dựa trên phần cứng của máy NC sử dụng các xung để điều khiển máy Mỗi xung sẽ tạo nên một lượng chuyển động là một suất đơn vị BLU (basic length unit) (khoảng di... nên hệ trục tọa độ vuông góc theo qui tắc bàn tay phải (Hình 9. 13) Trục Z thường được quy ước trùng với trục chính của máy Chiều chuyển động dương theo phương Z sẽ là chiều làm dụng cụ cắt rời xa khỏi chi tiết gia công (Hình 9. 14) a) Máy phay đứng b) Máy phay ngang 21 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số c) Máy tiện Hình 9 14 – Hệ tọa độ thiết lập cho một số loại máy NC, CNC Trục X thường được... gồm có ụ trước (1 ) đảm bảo quay và đi động trục chính theo chiều trục Trên bàn trượt (2 ) lắp đầu dao đặc biệt (3 ) Đầu dao này có thể quay và mang hai đầu 17 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số revolver ở hai phía; đầu revolver (4 ) lắp các dao quay khi gia công (khoan, phay, taro); đầu revolver (5 ) lắp các dao cố định để tiện, khoét lỗ Máy có thể di động theo tọa độ X, Z và quay theo tọa độ C’... lớn theo công thức xử lý đa chức năng, dung cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau Vật mang tin từ băng đục lỗ, băng từ, đĩa từ tiến tới đĩa compact (CD) có dung lượng nhớ ngày càng mở rộng, độ tin cậy và tuổi thọ cao 19 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành hệ CNC (Computerized Numerical Control) đã tạo điều kiện ứng dụng máy công... cơ bản của chương trình điều khiển số như: tính toán tọa độ trên các trục điều khiển theo thời gian thực, giám sát các trạng thái của máy, tính toán các giá trị chỉnh lý dao cụ, tính toán nội suy trong điều khiển quỹ đạo biên dạng (tuyến tính và phi tuyến), thực hiện so sánh các cặp giá trị cần thực,… Ưu điểm của máy CNC: - So với các máy công cụ điều khiển tay, kết quả làm việc của máy CNC không ... chỗ hệ thống điều khiển cách thức điều khiển chúng khác Hình 9. 3 thể khác biệt giữa máy công cụ thông thường (a,b) máy NC (c,d) Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Máy truyền thống. .. điều khiển a) Người điều khiển Bộ điều khiển Máy truyền thống b) Chương trình, câu lệnh điều khiểnBộ điều khiển Dữ liệu vào, yêu cầu Máy NC Người điều khiển c) Dữ liệu vào, yêu cầu Máy tính số. .. Hình – Máy phay UWF802M 9. 3 ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY CNC 9. 1.7 Đặc điểm chung 13 Chương 9: Máy điều khiển theo chương trình số Là hệ thống máy công cụ điều khiển theo chương trình viết mã ký tự số,