Chuong 1 DIEU KHIEN SO NC truyền động và điều khiển CNC

GIỚI THIỆU • Giảng viên: TS Đường Công Truyền Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM • Khoa Công nghệ Cơ khí TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC • Bộ môn CAD/CAM-CNC • Website: https://sites.google.com/site/truyendc/ • Email: truyendc@gmail.com Đường Công Truyền NỘI DUNG MÔN HỌC • Điều khiển số - NC • Máy công cụ CNC • Hệ dụng cụ máy công cụ CNC • Truyền động máy công cụ CNC • Điều khiển máy công cụ CNC • Chương trình máy công cụ CNC TÀI LIỆU THAM KHẢO • Bài giảng giảng viên • Suk-Han Suh, Theory and design of CNC systems, Springer, 2008 • Tạ Duy Liêm, Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ, NXB KHKT, 2001 • Phạm Văn Hùng, Cơ sở máy công cụ, NXB KHKT, 2007 CÁCH HỌC VÀ THI • Học theo giảng giảng viên Chương 1: • Làm theo tập giảng viên cung cấp • Kiểm tra lấy điểm thường xuyên: (bài tập kiểm tra lớp) ĐIỀU KHIỂN SỐ NUMERICAL CONTROL -NC • Kiểm tra kỳ • Thi cuối kỳ: tự luận, mở tài liệu Khái niệm điều khiển số-NC KHÁI NIỆM • Điều khiển số (Numerical Control-NC): hoạt động máy công cụ tuân theo thị, mã hoá đặc biệt, truyền đến hệ thống điều khiển máy Khái niệm điều khiển số-NC • Chỉ thị (các lệnh điều khiển) kết hợp chữ cái, số ký tự đặc biệt ( ), ( % ), hay ( ), viết theo trật tự logic theo định dạng sẵn • Tập hợp thị cần thiết để gia công chi tiết gọi chương trình NC, CNC hay chương trình gia công chi tiết (Part Program) Khái niệm điều khiển số-NC • Chương trình NC lưu trữ để gia công chi tiết lúc nào, đảm bảo thu chi tiết có kích thước hình dáng giống hệt Lịch sử phát triển • 1947: tập đoàn Parsons phát triển hệ thống số để gia công chi tiết phức tạp máy bay LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN • 1949: Parsons hợp tác với viện công nghệ Massachusetts (MIT) • 1951: máy công cụ NC phát triển MIT • Nguyên lý hoạt động máy công cụ NC Băng đột lỗ • Nguyên lý điều khiển chuyển động trục máy công cụ NC Quy trình gia công máy công cụ NC Ngôn ngữ APT • 1959: MIT phát triển hệ thống lập trình có trợ giúp máy tính, APT (Automatically Programmed Tools) – APT phát triển để đơn giản hóa lập trình máy gia công trục phức tạp, chủ yếu sử dụng ngành công nghiệp hàng không Ngôn ngữ APT • Ví dụ định nghĩa điểm APT Ngôn ngữ APT • Ngôn ngữ APT sử dụng từ tiếng Anh để mô tả hình dáng hình học chuyển động dao cắt trình gia công chi tiết • Ví dụ định nghĩa điểm APT Ngôn ngữ APT • Ví dụ định nghĩa điểm APT Điều khiển số trực tiếp-DNC Điều khiển số trực tiếp-DNC • Giữa 1960: Điều khiển số trực tiếp (Direct Numerical Control – DNC): giao tiếp- kết nối máy công cụ máy tính cự ly xa • Trong DNC, khối lệnh gia công truyền từ máy tính đến máy công cụ với tốc độ tương thích Phương thức giao tiếp trở nên phổ biến loại bỏ băng từ tăng chiều dài chương trình • DNC: sử dùng máy tính điều khiển đồng thời nhiều máy công cụ Điều khiển số trực tiếp-DNC Điều khiển số nhờ máy tính-CNC • DNC: • Nguyên lý hoạt động máy công cụ CNC • Cuối 1960: máy CNC điều khiển máy tính thay cho băng đột lỗ (có nhược điểm cồng kềnh dễ gãy) • Xử lý liệu máy công cụ CNC điều khiển vòng kín Điều khiển số phân phối-DNC II • 1970s: Điều khiển số phân phối (Distributed Numerical Control – DNC II): chương trình lưu trữ máy chủ (host computer) kết nối với máy tính khu vực (local computer) truyền đến hay nhiều máy CNC Cách thức cho phép gia tăng dung lượng nhớ cho điều khiển CNC việc quản lý sản xuất thuận tiện Điều khiển số phân phối-DNC II • DNC II: Hệ thống sản xuất linh hoạt-FMS • 1980s: FMS (Flexible Manufacturing System) - hệ thống sản xuất linh hoạt phát triển mạnh ứng dụng thành công Mỹ • FMS tích hợp hoàn toàn trình sản xuất bao gồm thành phần: máy CNC, DNC, hệ thống cấp phôi tự động, công nghệ nhóm người Hệ thống sản xuất linh hoạt-FMS • FMS: Hệ thống sản xuất tích hợp-CIM • 1990s CIM ( Computer Intergrated Manufacturing) - hệ thống sản xuất tích hợp nhờ máy tính phổ biến Mỹ • CIM Là hệ thống tích hợp toàn trình sản xuất xử lý điều khiển máy tính đến việc phân tích thị trường, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tổ chức phân phối Hệ thống sản xuất tích hợp-CIM • CIM: KỸ THUẬT NC VÀ CNC Kỹ thuật NC CNC • NC = Numerial Control Kỹ thuật NC CNC • Khác nhau: • CNC = Computer Numerical Control, phát triển NC – Hệ thống NC sử dụng hàm logic cố định gắn cố định bên điều khiển • Giống nhau: – Người lập trình hay vận hành máy thay đổi hàm – Cùng thực nhiệm vụ giống nhau, gọi xử lý liệu để gia công chi tiết – Hệ thống NC ≡ thuật ngữ “hardwired” – Cùng thiết kế bên hệ thống điều khiển bao gồm thị logic để xử lý liệu Kỹ thuật NC CNC • Khác nhau: – Hệ thống NC hiểu chương trình gia công chi tiết điều khiển nó, không cho phép có thay đổi chương trình – Mọi thay đổi thực điều khiển (phòng thiết kế) – Hệ thống NC yêu cầu phải sử dụng băng đột lỗ để nạp liệu chương trình Kỹ thuật NC CNC • Khác nhau: – Hệ thống CNC đại sử dụng vi xử lý gắn bên – Máy tính bao gồm thẻ nhớ chứa nhiều thường trình cho phép biến đổi hàm logic – Người lập trình hay người vận hành máy thay đổi chương trình máy Kỹ thuật NC CNC • Khác nhau: Kỹ thuật NC CNC • Lưu ý: – Chương trình gia công hàm logic lưu trữ máy tính đặc biệt, giống câu lệnh phần mềm – Khi đề cập đến vấn đề cụ thể có liên quan đến kỹ thuật NC CNC, thường dùng NC CNC – Hệ thống CNC ≡ thuật ngữ “softwired” – NC kỹ thuật đời trước lạc hậu CNC –Tất hệ thống điều khiển hệ thống CNC Gia công truyền thống gia công CNC • Phương pháp chung gia công chi tiết gồm: GIA CÔNG TRUYỀN THỐNG VÀ GIA CÔNG CNC – Nhận nghiên cứu vẽ – Chọn phương pháp gia công thích hợp – Quyết định phương án kẹp chặt – Chọn dụng cụ cắt – Xác định số vòng quay tốc độ cắt – Gia công chi tiết Gia công truyền thống gia công CNC Gia công truyền thống gia công CNC • Trong gia công truyền thống: • Trong gia công CNC: – Người vận hành máy thiết lập thông số gia công di chuyển dụng cụ cắt để tạo chi tiết yêu cầu – Cần nhiều đồ gá đòn kẹp, bánh vành chia độ,… – Người vận hành phải thực thao tác lặp lại gia công loạt chi tiết – Con người thực thao tác hoàn toàn giống thời điểm – Loại bỏ phần lớn nhược điểm – Không phụ thuộc vào thao tác người – Có thể sử dụng nhiều lần chương trình gia công cho kết Ưu điểm CNC ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CNC • Giảm thời gian gá lắp chuẩn bị chương trình • Tăng độ xác tính lặp lại • Gia công chi tiết có hình dáng phức tạp • Đơn giản hoá dao cụ đồ gá kẹp • Giảm thời gian gia công tăng suất Nhược điểm CNC • Chi phí đầu tư ban đầu cao • Chi phí lập trình máy tính kèm theo • Chi phí bảo trì cao cần phải có thợ bảo trì chuyên nghiệp • Máy phay CNC MÁY CÔNG CỤ CNC DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP • Máy phay CNC • Máy tiện CNC • Máy khoan CNC Máy gia công tia lửa điện CNC (Electrical Discharge Machining - EDM) Máy gia công tia lửa điện CNC (Electrical Discharge Machining - EDM) • Máy bắn điện cực (Die-sink EDM) • Máy cắt dây (Wirecut EDM) • Máy đo tọa độ chiều - CMM (Coordinate Measuring Machine) HỆ TRỤC TỌA ĐỘ TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC • Hệ tọa độ máy phay CNC • Điểm chuẩn máy phay CNC • Hệ tọa độ máy tiện CNC • Điểm chuẩn máy tiện CNC • Hệ tọa độ máy cắt dây CNC CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN SỐ Các dạng điều khiển số Điều khiển điểm - điểm • Các dạng máy công cụ khác nhau, dạng bề mặt tạo hình khác đòi hỏi chuyển động tương đối dao phôi khác • Dao di chuyển theo đoạn thẳng tới vị trí yêu cầu • Các dạng điều khiển số: • Ba chế độ điều khiển điểm – điểm: – Điều khiển điểm – điểm – Điều khiển theo đoạn thẳng – Điều khiển theo biên dạng Điều khiển điểm - điểm – Di chuyển hướng trục: dao di chuyển theo trục X, Y hay ngược lại •Ưu điểm: hệ điều khiển đơn giản di chuyển theo trục hoàn toàn độc lập • Thường dùng để di chuyển nhanh hay định vị (ví dụ G00) – Di chuyển hướng trục – Di chuyển theo phương vuông góc 45 độ – Di chuyển trực tiếp Điều khiển điểm - điểm – Di chuyển theo phương vuông góc 45 độ: đạt hai thành phần toạ độ, sau di chuyển theo trục đến đạt toạ độ yêu cầu •Là phương thức điều khiển theo điểm thông dụng không yêu cầu tốc độ di chuyển 450 Điều khiển điểm - điểm – Di chuyển trực tiếp: dao di chuyển Điều khiển điểm - điểm – Di chuyển trực tiếp: theo hành trình ngắn tới điểm đích •Yêu cầu điều khiển điều chỉnh tốc độ trục để dao di chuyển đường thẳng N090 N100 N110 N120 Điều khiển theo đoạn thẳng G00 X30 Y85 G00 Z12 G90 G00 X105 Y35 Z2 N090 N100 N110 N120 G00 X30 Y85 G0 Z12 G91 G00 X75 Y-50 Z-10 Điều khiển theo đoạn thẳng • Chuyển động thẳng trục với tốc đọ cắt gọt (G01) N085 N090 N095 N100 N105 G90 G00 G00 G01 G01 X30 Y30 Z2 Z-6 X110 Y75 N085 N090 N095 N100 N105 G00 G00 G91 G01 G01 X30 Y30 Z2 Z-8 X80 Y45 Điều khiển theo biên dạng • Dao di chuyển theo biên dạng với tốc độ cắt gọt (G01, G02, G03, …) • Biên dạng chuỗi đường bản: đoạn thẳng, cung tròn, elíp, parabol, hyperbol, đường cong bậc ba • Các di chuyển gọi chuyển động nội suy Điều khiển theo biên dạng 2.5D 2D 4D 3D Điều khiển theo biên dạng Tọa độ tuyệt đối Điều khiển theo biên dạng Tọa độ tương đối [...]... bộ điều khiển điều chỉnh tốc độ từng trục để dao di chuyển trên đường thẳng N090 N100 N 110 N120 Điều khiển theo đoạn thẳng G00 X30 Y85 G00 Z12 G90 G00 X105 Y35 Z2 N090 N100 N 110 N120 G00 X30 Y85 G0 Z12 G 91 G00 X75 Y-50 Z -10 Điều khiển theo đoạn thẳng • Chuyển động thẳng trên một trục với tốc đọ cắt gọt (G 01) N085 N090 N095 N100 N105 G90 G00 G00 G 01 G 01 X30 Y30 Z2 Z-6 X 110 Y75 N085 N090 N095 N100 N105... Machine) HỆ TRỤC TỌA ĐỘ TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC • Hệ tọa độ máy phay CNC • Điểm chuẩn trên máy phay CNC • Hệ tọa độ máy tiện CNC • Điểm chuẩn trên máy tiện CNC • Hệ tọa độ máy cắt dây CNC CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN SỐ Các dạng điều khiển số Điều khiển điểm - điểm • Các dạng máy công cụ khác nhau, các dạng bề mặt tạo hình khác nhau đòi hỏi những chuyển động tương đối giữa dao và phôi khác nhau • Dao di chuyển theo... của CNC • Chi phí đầu tư ban đầu cao • Chi phí lập trình và máy tính kèm theo • Chi phí bảo trì cao và cần phải có thợ bảo trì chuyên nghiệp • Máy phay CNC MÁY CÔNG CỤ CNC DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP • Máy phay CNC • Máy tiện CNC • Máy khoan CNC Máy gia công bằng tia lửa điện CNC (Electrical Discharge Machining - EDM) Máy gia công bằng tia lửa điện CNC (Electrical Discharge Machining - EDM) • Máy bắn điện... phôi khác nhau • Dao di chuyển theo đoạn thẳng tới vị trí yêu cầu • Các dạng điều khiển số: • Ba chế độ điều khiển điểm – điểm: – Điều khiển điểm – điểm – Điều khiển theo đoạn thẳng – Điều khiển theo biên dạng Điều khiển điểm - điểm – Di chuyển hướng trục: dao di chuyển tuần tự theo các trục X, Y hay ngược lại •Ưu điểm: hệ điều khiển đơn giản do di chuyển theo các trục hoàn toàn độc lập • Thường dùng...Gia công truyền thống và gia công CNC Gia công truyền thống và gia công CNC • Trong gia công truyền thống: • Trong gia công CNC: – Người vận hành máy thiết lập các thông số gia công và di chuyển dụng cụ cắt để tạo ra chi tiết yêu cầu – Cần nhiều đồ gá như đòn kẹp, bánh răng và vành chia độ,… – Người vận hành phải thực hiện các thao tác lặp lại... G00 G00 G 91 G 01 G 01 X30 Y30 Z2 Z-8 X80 Y45 Điều khiển theo biên dạng • Dao di chuyển theo biên dạng với tốc độ cắt gọt (G 01, G02, G03, …) • Biên dạng là chuỗi các đường cơ bản: đoạn thẳng, cung tròn, elíp, parabol, hyperbol, đường cong bậc ba • Các di chuyển cơ bản này được gọi là chuyển động nội suy Điều khiển theo biên dạng 2.5D 2D 4D 3D Điều khiển theo biên dạng Tọa độ tuyệt đối Điều khiển theo... còn phụ thuộc vào thao tác của con người – Có thể được sử dụng nhiều lần một chương trình gia công và luôn cho kết quả như nhau Ưu điểm của CNC ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CNC • Giảm thời gian gá lắp và chuẩn bị chương trình • Tăng độ chính xác và tính lặp lại • Gia công các chi tiết có hình dáng phức tạp • Đơn giản hoá dao cụ và đồ gá kẹp • Giảm thời gian gia công và tăng năng suất Nhược điểm của CNC • Chi phí... vuông góc 45 độ – Di chuyển trực tiếp Điều khiển điểm - điểm – Di chuyển theo phương vuông góc 45 độ: cho đến khi đạt một trong hai thành phần toạ độ, sau đó di chuyển theo một trục đến khi đạt toạ độ yêu cầu •Là phương thức điều khiển theo điểm thông dụng khi không yêu cầu về tốc độ di chuyển 450 Điều khiển điểm - điểm – Di chuyển trực tiếp: dao được di chuyển Điều khiển điểm - điểm – Di chuyển trực