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

Đường Công Truyền • Khoa Công nghệ Cơ khí • Bộ môn CAD/CAM-CNC • Website: https://sites.google.com/site/truyendc/ • Email: truyendc@gmail.com NỘI DUNG MÔN HỌC • Điều khiển số - NC • Máy

Trang 1

TRUYỀN ĐỘNG VÀ

ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC

Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM

Đường Công Truyền

GIỚI THIỆU

• Giảng viên: TS Đường Công Truyền

• Khoa Công nghệ Cơ khí

• Bộ môn CAD/CAM-CNC

• Website:

https://sites.google.com/site/truyendc/

• Email: truyendc@gmail.com

NỘI DUNG MÔN HỌC

• Điều khiển số - NC

• Máy công cụ CNC

• Hệ dụng cụ trên máy công cụ CNC

• Truyền động máy công cụ CNC

• Điều khiển máy công cụ CNC

• Chương trình trên máy công cụ CNC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

• Bài giảng của 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

Trang 2

CÁCH HỌC VÀ THI

• Học theo bài giảng của giảng viên

• Làm theo bài tập do giảng viên cung cấp

• Kiểm tra lấy điểm thường xuyên: 3 bài

(bài tập và kiểm tra trên lớp)

• Kiểm tra giữa kỳ

• Thi cuối kỳ: tự luận, mở tài liệu

Chương 1:

ĐIỀU KHIỂN SỐ NUMERICAL CONTROL -NC

KHÁI NIỆM

Khái niệm điều khiển số-NC

• Điều khiển số (Numerical Control-NC): là hoạt động của máy công cụ tuân theo những chỉ thị, đã được mã hoá đặc biệt, truyền đến hệ thống điều khiển máy

Trang 3

• Chỉ thị (các lệnh điều khiển) là sự kết hợp

của các chữ cái, con số và ký tự đặc biệt

như ( ), ( % ), hay ( ), được viết theo

một trật tự logic và theo các định dạng

sẵn

• Tập hợp các chỉ thị cần thiết để gia công

một chi tiết gọi là chương trình NC, CNC

hay chương trình gia công chi tiết (Part

Program)

• Chương trình NC được lưu trữ để có thể gia công chi tiết bất kỳ lúc nào, đảm bảo thu được các chi tiết có kích thước và hình dáng giống hệt nhau

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Lịch sử phát triển

• 1947: tập đoàn Parsons phát triển hệ thống số đầu tiên để gia công các chi tiết phức tạp của máy bay

• 1949: Parsons hợp tác với viện công nghệ Massachusetts (MIT)

• 1951: máy công cụ NC đầu tiên được phát triển bởi MIT

Trang 4

• Nguyên lý hoạt động của máy công cụ NC • Nguyên lý điều khiển chuyển động của trục

trên máy công cụ NC

Băng đột lỗ Quy trình gia công trên máy công cụ NC

Trang 5

Ngôn ngữ APT

• 1959: MIT phát triển hệ thống lập trình

có sự trợ giúp của máy tính, APT

(Automatically Programmed Tools)

– APT được phát triển để đơn giản hóa lập

trình trên máy gia công 3 trục phức tạp, chủ

yếu sử dụng trong ngành công nghiệp hàng

không

Ngôn ngữ APT

• Ngôn ngữ APT sử dụng những từ bằng tiếng Anh để mô tả hình dáng hình học và

sự chuyển động của dao cắt trong quá trình gia công chi tiết

• Ví dụ định nghĩa điểm trong APT

Ngôn ngữ APT

Trang 6

Điều khiển số trực tiếp-DNC

• Giữa 1960: Điều khiển số trực tiếp (Direct

Numerical Control – DNC): giao tiếp- kết

nối giữa máy công cụ và máy tính ở 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 này

trở nên phổ biến loại bỏ băng từ và tăng

chiều dài chương trình

• DNC: sử dùng 1 máy tính điều khiển đồng thời nhiều máy công cụ

• DNC:

Điều khiển số nhờ máy tính-CNC

• Cuối 1960: máy CNC được điều khiển bằng máy tính thay thế cho băng đột lỗ (có nhược điểm cồng kềnh dễ gãy)

• Nguyên lý hoạt động của máy công cụ CNC

Trang 7

• Xử lý dữ liệu trên 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 trên máy chủ (host computer) kết nối với máy tính khu vực (local computer) truyền đến một hay nhiều máy CNC Cách thức này cho phép gia tăng dung lượng bộ nhớ cho điều khiển CNC và việc quản lý sản xuất thuận tiện hơn

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 và được ứng dụng thành công tại Mỹ

• FMS là sự tích hợp hoàn toàn quá trình sản xuất bao gồm các thành phần: máy CNC, DNC, hệ thống cấp phôi tự động, công nghệ nhóm và con người

Trang 8

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 ở Mỹ

• CIM Là hệ thống tích hợp toàn bộ các quá trình sản xuất được xử lý và điều khiển bởi máy tính ngay cả 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

Trang 9

Kỹ thuật NC và CNC

• NC = Numerial Control

• CNC = Computer Numerical Control, là sự

phát triển của NC

• Giống nhau:

– Cùng thực hiện các nhiệm vụ giống nhau,

còn gọi là xử lý dữ liệu để gia công chi tiết

– Cùng thiết kế bên trong của hệ thống điều

khiển bao gồm các chỉ thị logic để xử lý dữ

liệu

• Khác nhau:

– Hệ thống NC sử dụng các hàm logic cố định

được gắn cố định bên trong bộ điều khiển – Người lập trình hay vận hành máy không thể thay đổi các hàm này

– Hệ thống NC ≡ thuật ngữ “hardwired”

• Khác nhau:

– Hệ thống NC có thể hiểu một chương trình

gia công chi tiết bằng bộ điều khiển của nó,

nhưng không cho phép có bất cứ một thay

đổi nào đối với chương trình

– Mọi thay đổi thực hiện ngoài bộ điều khiển

(phòng thiết kế)

– Hệ thống NC yêu cầu phải sử dụng băng đột

lỗ để nạp dữ liệu chương trình

• Khác nhau:

– Hệ thống CNC hiện đại sử dụng bộ vi xử lý

gắn bên trong nó – Máy tính này bao gồm các thẻ nhớ chứa rất nhiều các thường trình cho phép biến đổi các hàm logic

– Người lập trình hay người vận hành máy có thể thay đổi chương trình ngay tại máy

Trang 10

• Khác nhau:

– Chương trình gia công và các hàm logic

được lưu trữ trong máy tính đặc biệt , giống

như các câu lệnh của phần mềm

– Hệ thống CNC ≡ thuật ngữ “softwired”

• Lưu ý:

– Khi đề cập đến một vấn đề cụ thể có liên quan đến kỹ thuật NC và CNC, thường thì có thể dùng NC hoặc CNC đều được

– NC là một kỹ thuật ra đời trước và lạc hậu hơn CNC

–Tất cả các hệ thống điều khiển hiện nay đều là hệ thống CNC

GIA CÔNG TRUYỀN THỐNG

VÀ GIA CÔNG CNC

Gia công truyền thống và gia công CNC

• Phương pháp chung khi gia công một chi tiết gồm:

– Nhận và nghiên cứu bản vẽ – Chọn phương pháp gia công thích hợp nhất

– Quyết định phương án kẹp chặt – Chọn dụng cụ cắt

– Xác định số vòng quay và tốc độ cắt – Gia công chi tiết

Trang 11

• Trong gia công truyền thống:

– 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 khi gia công loạt các chi tiết

– Con người không thể thực hiện các thao tác

hoàn toàn giống nhau trong mọi thời điểm

• Trong gia công CNC:

– Loại bỏ phần lớn những nhược điểm trên – Không 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 NHƯỢC ĐIỂM CỦA CNC

Ưu 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

Trang 12

Nhược điểm 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 CÔNG CỤ CNC DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP

• Máy phay CNC • Máy phay CNC

Trang 13

• Máy tiện CNC • Máy khoan CNC

• Máy bắn điện cực

(Die-sink EDM)

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 cắt dây (Wire-cut EDM)

Trang 14

• Máy đo tọa độ 3 chiều - CMM ( C oordinate

M easuring M achine)

HỆ TRỤC TỌA ĐỘ TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC

Trang 15

• Hệ tọa độ máy tiện CNC • Điểm chuẩn trên máy tiện CNC

• Hệ tọa độ máy cắt dây CNC

CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

Trang 16

Các dạng điều khiển số

• 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

• Các dạng điều khiển số:

– Điều khiển điểm – điểm

– Điều khiển theo đoạn thẳng

– Điều khiển theo biên dạng

Điều khiển điểm - điểm

• Dao di chuyển theo đoạn thẳng tới vị trí yêu cầu

• Thường dùng để di chuyển nhanh hay định vị (ví dụ G00)

• Ba chế độ điều khiển điểm – điểm:

– Di chuyển hướng trục – Di chuyển theo phương vuông góc 45 độ – Di chuyển trực tiếp

– 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

– 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

45 0

Trang 17

– Di chuyển trực tiếp: dao được di chuyển

theo hành trình ngắn nhất tới điểm đích

•Yêu cầu bộ điều khiển điều chỉnh tốc độ

từng trục để dao di chuyển trên đường

thẳng

– Di chuyển trực tiếp:

N090 G00 X30 Y85 N100 G00 Z12 N110 G90 N120 G00 X105 Y35 Z2

N090 G00 X30 Y85 N100 G0 Z12

N110 G91 N120 G00 X75 Y-50 Z-10

Điều khiển theo đoạn thẳng

• Chuyển động thẳng trên một trục với tốc

đọ cắt gọt (G01)

Điều khiển theo đoạn thẳng

N085 G90 N090 G00 X30 Y30 N095 G00 Z2 N100 G01 Z-6 N105 G01 X110 Y75

N085 G00 X30 Y30 N090 G00 Z2

N095 G91 N100 G01 Z-8 N105 G01 X80 Y45

Trang 18

Điều khiển theo biên dạng

• Dao di chuyển theo biên dạng với tốc độ cắt

gọt (G01, 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

3D

4D

Tọa độ tuyệt đối

Tọa độ tương đối

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	4,77 MB