BÀI GIẢNG Chương 9 Máy Điều Khiển Chương Trình Số ( Đồ Án Tốt Nghiệp)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Số Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh Tel: +84 7221223, Fax: +84 8960640 MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ CHƯƠNG 9: MÁY ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ Tp Hồ Chí Minh, - 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Số Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh Tel: +84 7221223, Fax: +84 8960640 Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy NỘI DUNG 9.1 Khái niệm 9.2 Đặc điểm máy NC 9.3 Đặc điểm máy CNC 9.4 Xu hướng phát triển loại máy NC 9.5 Một số khái niệm quy ước máy NC CNC 2014 Tr 9.1 Khái niệm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  Máy công cụ truyền thống:  Được người điều khiển trực tiếp  Thao tác chủ yếu tay  Theo dõi quan sát trình gia công mắt Với máy truyền thống thời gian phụ lớn (chủ yếu thời gian chỉnh máy) phế phẩm nhiều dẫn tới suất làm việc không cao 2014 Tr 9.1 Khái niệm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  Máy tự động: Sử dụng chương trình điều khiển máy cứng vấu tỳ, công tắc hành trình, máy chép hình cam trục phân phối  Ưu điểm: Giảm thời gian phụ  Nhược điểm: Thay đổi mẫu mã, kích thước sản phẩm tốn nhiều thời gian để thay đổi chương trình Các máy tự động loại thích hợp cho việc sản xuất hàng loạt lớn hàng khối 2014 Tr 9.1 Khái niệm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  Xã hội loài người phát triển, nhu cầu sản phẩm trở nên phức tạp 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 số (numerical control) đời bối cảnh yêu cầu thực tiễn 2014 Tr 9.1 Khái niệm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  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… 2014 Tr 9.1 Khái niệm Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy a) c) b) Hình Cơ cấu điều khiển; a – Vấu tì; b – Công tắc hành trình; c – Cam 2014 Tr 9.2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9.2.1 Đặc điểm sử dụng  NC thay đổi chương trình điều khiển cách linh hoạt, nhanh chóng, thuận tiện  Thời gian chuẩn bị chuẩn bị chương trình cho máy NC nhanh chóng, đơn giản, không tốn nhiều chi phí  Cấu trúc máy NC phức tạp  Đòi hỏi người lập trình có trình độ lập trình cao  Giá thành máy NC cao  Tính khả dụng  Thích hợp cho loại chi tiết từ đơn giản đến phức tạp  Mẫu mã chi tiết thường thay đổi 2014 Tr 10 9.3 Đặc điểm cảu máy CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9.3.1 Đặc điểm chung  Là hệ thống máy công cụ điều khiển theo chương trình viết mã ký tự số, chử ký tự chuyên dụng khác  Ưu điểm 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  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” 2014 Tr 25 9.3 Đặc điểm cảu máy CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9.3.2 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 2014 Tr 26 9.3 Đặc điểm cảu máy CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9.3.2 Phân loại máy CNC 9.3.2.1 CNC phay – khoan – doa 6904BM∅          Đặc tính kỹ thuật Kích thước làm việc bàn máy: Số lượng dao cấp chứa: Số cấp vòng quay trục chính: Số vòng quay trục chính: Lượng chạy dao bàn máy theo tọa độ X’, Y, Z’: 400 × 500 mm 30 Z = 19 n = 32÷2000 v/ph 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’:  mm/ph  Chuyển động nhanh bàn máy quanh trục B’: v/ph 2014 4000 5,0 Tr 27 9.3 Đặc điểm cảu máy CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9.3.2 Phân loại máy CNC 9.3.2.1 CNC phay – khoan – doa 6904BM∅ Hình 9.3 Hình dáng chung máy CNC 6904BM∅2 – Bệ máy; – Trụ máy; – Ụ trục chính; – Bàn máy chữ thập; – Cơ cấu chứa dao; – Tay máy 2014 Tr 28 9.3 Đặc điểm cảu máy CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9.3.2 Phân loại máy CNC 9.3.2.2 CNC tiện – khoan – phay Ikegai  Đặc tính kỹ thuật  Đường kính lớn gia công: mm;  Lượng di động lớn trục chính:  Lượng di động lớn bàn trượt:  Số vòng quay trục chính:  Vận tốc trục dụng cụ:  Lượng chạy dao nhanh theo tọa độ:  Lượng chạy dao theo tọa độ: ∅ 450 45 mm; 490 m m; ntc = 63÷2000 v/ph; ndc= 125÷1250 v/ph; X: 3600 mm/ph; Z: 4800 mm/ph; C’: 13,3v/ph; X: 0,01÷40,95 mm/ph; Z: 1,12÷640 mm/ph;   Công suất động chính: Bề mặt làm việc bàn máy: 2014 C’: 1,12÷630 rad/ph; N = 11kW; 900 × 4820 mm; Tr 29 9.3 Đặc điểm cảu máy CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9.3.2 Phân loại máy CNC 9.3.2.2 CNC tiện – khoan – phay Ikegai Hình 9.4 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 2014 Tr 30 9.3 Đặc điểm cảu máy CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9.3.2 Phân loại máy CNC 9.3.2.3 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 2014 Tr 31 9.3 Đặc điểm cảu máy CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9.3.2 Phân loại máy CNC 9.3.2.3 CNC tổ hợp AOW Hình 9.5 – 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 2014 Tr 32 9.4 Xu hướng phát triển loại máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  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 Máy NC không chiếm vị trí quan trọng ban đầu, thay vào hệ thống CNC, DNC,  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 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 2014 Tr 33 9.4 Xu hướng phát triển loại máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  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  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  Màn hình ban đầu đen trắng với ký tự chữ số dung hình màu đồ họa, độ phân giải cao (có thêm toán đồ hình vẽ mô tĩnh hay động);  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 2014 Tr 34 9.5 Một số khái niệm quy ước máy NC CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  Máy NC CNC khác với máy thông thường chỗ chúng điều khiển thông qua chương trình lập sẵn Ba trục chuyển động ký hiệu trục X, Y, Z Hình Quy tắc bàn tay phải 2014 Tr 35 9.5 Một số khái niệm quy ước máy NC CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  Hệ tọa độ thiết lập cho một số loại máy NC, CNC: a) Máy phay đứng b) Máy phay ngang 2014 Tr 36 9.5 Một số khái niệm quy ước máy NC CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  Hệ tọa độ thiết lập cho một số loại máy NC, CNC: c) Máy tiện 2014 Tr 37 9.5 Một số khái niệm quy ước máy NC CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  Hệ thống tọa độ (chuẩn) quan trọng  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 Hình Chuẩn máy M, chuẩn chi tiết W chuẩn thảo chương máy tiện 2014 Tr 38 9.5 Một số khái niệm quy ước máy NC CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  BLU  Mỗi xung tạo nên lượng chuyển động suất đơn vị BLU (basic length unit) trục tương ứng Như vậy, hệ thống này, xung tương ứng với BLU  BLU khoảng di động nhỏ đạt trục máy Xung = BLU 2014 Tr 39 [...]... Y’: 3800 mm/ph  Kích thước bàn máy: 400 x 360 mm 2014 Tr 20 9. 2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 2.5 Máy khoan – doa NC 9. 2.5.2 Máy khoan đứng NC 2P135∅ 2 Hình 9 1 Máy khoan đứng NC 2P135∅2 2014 Tr 21 9. 2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 2.6 Máy phay NC 9. 2.6.1 Đặc điểm  So với máy phay truyền thống máy phay NC có những ưu điểm... nhanh của bàn máy quanh trục B’: v/ph 2014 4000 5,0 Tr 27 9. 3 Đặc điểm cảu máy CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 3.2 Phân loại máy CNC 9. 3.2.1 CNC phay – khoan – doa 690 4BM∅ 2 Hình 9. 3 Hình dáng chung của máy CNC 690 4BM∅2 1 – Bệ máy; 2 – Trụ máy; 3 – Ụ trục chính; 4 – Bàn máy chữ thập; 5 – Cơ cấu chứa dao; 6 – Tay máy 2014 Tr 28 9. 3 Đặc điểm cảu máy CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công... Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 3.1 Đặc điểm chung  Là hệ thống máy công cụ điều khiển theo chương trình viết bằng mã ký tự số, chử cái và các ký tự chuyên dụng khác  Ưu điểm của máy CNC:  So với các máy công cụ điều khiển tay, kết quả làm việc của máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề thuần thục của người điều khiển  Máy CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, tiết... Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 2.4 Máy tiện NC 9. 2.4.2 Máy tiện NC 16K20T1 Hình 9 5 Sơ đồ máy 16K20T1 2014 Tr 18 9. 2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 2.5 Máy khoan – doa NC 9. 2.5.1 Đặc điểm  Máy khoan- doa NC phát triển với nhiều dạng khác nhau:  Máy khoan: khoan đứng, khoan cần, khoan revolver, khoan nhiều trục,…;  Máy doa: doa ngang, doa tọa độ, doa... điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 2.2 Đặc điểm cấu trúc 2014 Tr 12 9. 2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 2.2 Đặc điểm cấu trúc  Ưu điểm:  Không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển Người điều khiển chỉ theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy  Chương trình điều khiển có thể thay đổi nhanh chóng, dễ dàng và do đó rút ngắn... Lượng di động bàn máy trên một xung dọc: s1n = 0,01 mm  Lượng di động bàn máy trên một xung ngang: s2n = 0,005 mm  Bước ren có thể cắt: tp = 0,01 ÷ 40 ,96 mm  Công suất động cơ chính: Nđc = 11 Tr kW16 2014 9. 2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 2.4 Máy tiện NC 9. 2.4.2 Máy tiện NC 16K20T1 Hình 9 4 Máy 16K20T1 2014 Tr 17 9. 2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn.. .9. 2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 2.1 Đặc điểm sử dụng  A < N: máy NC Giá thành chế tạo chi phí thấp hơn M áy NC  B > N: máy tự động có chi phí thấp hơn M áy t ự đ ộng a A B N Số lượng chi tiết Hình 9. 1 Tổn chi phí gia công trên máy NC và máy tự động a: chi phí ban đầu máy tự động 2014 Tr 11 9. 2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công... trượt dọc (X): 2÷1600 mm/ph - Đầu trược ngang (Y): 2÷1600 mm/ph - Tốc độ chạy dao vô cấp của bàn máy trượt đứng: 2÷1600 mm/ph  Khối lượng: 1800 kG  Kích thước dài × rộng × cao: 3,38 × 2,80 × 1 ,95 m 2014 Tr 23 9. 2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 2.6 Máy phay NC 9. 2.6.2 Máy phay UWF802M Hình 9. 2 Máy phay UWF802M 2014 Tr 24 9. 3 Đặc điểm cảu máy CNC... 14 9. 2 Đặc điểm cảu máy NC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy 9. 2.4 Máy tiện NC 9. 2.4.1 Đặc điểm chung  Là loại máy có số lượng nhiều nhất và đa dạng nhất trong các loại máy NC  Hầu hết máy tiện NC đều sử dụng hộp tốc độ tự động với động cơ điện một chiều, ly hợp điện từ, nên xích truyền động ngắn và có thể tự thay đổi vận tốc cắt trong thời gian gia công 2014 Tr 15 9. 2 Đặc điểm cảu máy. .. quản lý điều hành một cách tổng thể hệ thống sản xuất của một xí nghiệp hay của một tập đoàn công nghiệp 2014 Tr 34 9. 5 Một số khái niệm cơ bản và quy ước trong máy NC và CNC Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy  Máy NC và CNC khác với máy thông thường ở chỗ chúng được điều khiển thông qua chương trình được lập sẵn Ba trục chuyển động chính được ký hiệu là các trục X, Y, Z Hình 9 6 Quy