ự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng. Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác. Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác. Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ hợp, gọi là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận. Máy CNC ngày nay được điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, vì thế một bộ phận hay lắp ráp có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các bản vẽ in của từng chi tiết. Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp, tức là chúng được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản xuất (trong tầm giới hạn).
Trang 2N Nội dung môn học
Chương 1: Tổng quan về céng nghé CNC
Chương 2: Đặc trưng của hệ điều khiễn CNC
Chuong 3: May cong cu CNC
Trang 3t Chương 1: Tổng quan về công nghệ CNC
1.1 lịch sử phát triển của máy công cụ CNC
"I8S08§ Joseph M Jacquard da dung bia ton co duc
16 dé diéu khién cac may dét
= 1952 Vién MIT cho ra doi may céng cu diéu khién
số đầu tiên (CINCINNATI HYDROTEL) gồm
nhiều đèn điện tử với chức năng nội suy đường
thang dong thoi theo 3 trục và nhận dữ liệu thông
qua băng đục lỗ mã nhị phân
# 1959 Triển lãm máy công cụ tại Paris, trinh bày
Trang 4= 1969 Nhiing gidi phap dau tién vé diéu khiên liên kết chung
từ một máy tinh trung tam DNC
= 1976 He vi xu ly tao ra mot cuộc cách mạng trong kỹ thuat CNC
= 1978 Cac hé thong gia cong linh hoat (FMS) duoc tao lap
Trang 5Ế_ 1.2 Khái niệm về điều khiển số
> Khi gia công trên máy công cụ thông thường, các bước gia công chỉ tiết do
người thợ thực hiện quá trình đó bằng tay như: Điều chỉnh sồ vòng quay,
lưượng chạy dao, kiểm tra vị trí dụng cụ cắt để đạt được kích thước cần gia
công trên bản vẽ
> Ngược lại trên máy điều khiển số thì quá trình gia công thực hiện một cách tự
động Trước khi gia công người ta phải đưa vào hệ thống điều khiển một
cương trình gia công dưới dạng một chuỗi các câu lệnh điều khiển Hệ thống
điều khiển số có khả năng thực hiện các lệnh điều khiển này và kiểm tra
chúng nhờ một hệ thống đo đường dịch chuyển bàn trượt của máy
> Dữ liệu cần thiết để tạo ra một chỉ tiết gọi là một chưương trình chỉ tiết (Part
program)
Trang 6f 13 Dac điểm về cấu trúc máy công cu CNC
> 1.3.1 Cầu trúc Câu tạo máy công cụ ƠNC về cơ bản giông máy công cụ truyền thông Sự khác nhau là ở chỗ các thiệt bị liên quan tới quá trình gia công đưược điều khiên bởi máy tính
> Hệ thống CNC gồm 6 phần:
" Chương trình gia công (part program)
" Thiết bị đọc chưương trinh (Program input device)
" Hệ điều khiển máy (MCU)
" Hệ thông truyền động (Drive System) " Máy công cụ (Machine Tool)
Trang 91.3.2 Dac diém vé cấu trúc của may cong cu CNC Máy công cụ truyền thống Đầu vào : Doi héi phải điều chỉnh MáyNC đâu vào
Chương trình NC được đưa tới bang tay theo bản vẽ, gá bộ điều khiên thông qua băng
phôi vào và đao cắt tương ứng Điều khiển bằng tay: đục lỗ Điều khiển NC:
Người thợ đặt các thông Bộ điều khiển NC sử lý các số gia công (số vòng thông tin về đường chạy dao quay, lượng dư , ) bằng và lượng dư rồi truyền các
tay tín hiệu đến máy đầu vào : Các chương trình NC có thể được nhập vào bằng bàn phím , đĩa từ hoặc cáp truyền Bộ điều khiển lưu trữ chương trình ÑC trong bộ nhớ trên đĩa cứng Điều khiển CNC:
Các chức năng điều khiển do máy vi tính tích hợp trong bộ điều khiển CNC ya phần mềm tương ứng đảm
nhận Bộ nhớ trong được dùng để
chứa các chương trình, chương
trình con, dữ liệu máy dao cắt và bù dao, các chu trình gia cô
Phần mềm giám sát s
Trang 10N 3.2 Đặc điểm về cấu trúc của máy công cụ CNC
Trang 11E 1.4 Cac hệ điều khiển sé
1.4.1 Hệ điều khiên số NC
> Khái niệm: Đặc tính của hệ điêu khiên này là “chương
trình hoá các mỗi liên hệ” trong đó môi mảng linh
kiện điện tử riêng lẻ được xác định một nhiệm vụ nhật định
Liên hệ giữa chúng phải thông qua những dây nôi hàn cứng trên các mạch logic điêu khiên
Chức năng điêu khiên được xác định chủ yêu bởi phân
Trang 12Bang đục lỗ T + Tinh toán, kiêm tra, giải mã ————————
Lưu giữ thông Lưu giữ lệnh
Trang 13E 1.4.2 Hé diéu khién s6 CNC
> Khai niém
Diéu khién CNC là một hệ điều khiển có thể lập trình và ghi
nhớ Nó bao hàm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý
kèm theo các bộ phận ngoại vĩ
Các chương trinh CNC va cac ham logic được lưu trên các vị
mạch máy tính đặc biệt (các thanh ghi bộ nhớ của máy tính)
Trang 14Trị số thực Dia mém, CD Đưa dữ liệu vào từ bản phím —————_— chương trình nội suy + Chương trình vàora Chương trình giải mã
Chương trình điều hành bộ | Chương| lưu giữ chương trình trình giai Chương trình in Lưu giữ chương trình 4 4
Trang 15
“4.4.3 Hé diéu khién DNC (Direct Numerical
wom Control) —Ễ † _ằ_ï- nu cơ
Đặc điểm : Hệ thống điều khiển trong đó nhiều máy CNC được nồi với một máy vi tính gia công trung tâm qua đường dân dữ liệu
Mỗi máy công cu CNC có hệ điều khiên CNC mà bộ tính toán của nó có nhiệm vụ chọn lọc và phân phôi các thông tin bộ tính toán được coi là
cầu nôi giữa máy công cụ và máy tính trung tâm
Máy tính trung tâm có thê nhận những thông tin từ các bộ phận điều
khiên ƠNC đề hiệu chỉnh chương trình hoặc có thê đọc những dữ liệu từ
máy công cụ
Trang 17E 1.4.4 Hé diéu khién AC (diéu khién thich nghi)
“Hệ thống điều khiến thích nghi là hệ thống điều
khiển có tính đến tác động bên ngồi của hệ thơng cơng nghệ để điều chỉnh chu kỳ gia công (quá trình gia công) nhằm loại bỏ ảnh hưởng của các yếu tô đó tới độ chính xác gia công”
Hệ thống điều khiến thích nghĩ có thể ồn định được
kích thước gia công, công suât cắt, mômen cắt hay
Trang 18E14 4.5 Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS)
Trang 19
E Phân loại hệ thống FMS
= Mire thi nhất: Modun sản xuất linh hoạt Là một may CNC nhiéu
nguyên công được trang bị cơ câu thay dao tự động
" Mức thứ hai: Tê bào sản xuât linh hoạt Bao gôm 2-3 máy CNC nhiêu nguyên công và được nôi kêt với nhau băng hệ thông vận chuyên
“ Mức thứ ba: Hệ thông sản xuât linh hoạt: Bao gôm một s6 may CNC nhiêu nguyên công được nôi kêt với nhau băng hệ thông vận chuyên tự động
= Mire thi tư: Nhà máy sản xuât tự động hoá linh hoạt: Nhà máy này bao gôm nhiều thiệt bị khác nhau và tât cả các nguyên công đêu được thực
Trang 21E
Chương II: Đặc trưng về máy điều khiến số
2.1 Các trục tọa độ và chiều chuyển động 2.2 Qui định các trục toạ độ trên các máy
2.3 Các điểm 0 và điểm chuẩn
2.4 Các phương pháp nội suy trong các máy công cụ NC
CNC
Trang 23“2.1.2 Hé truc toa dé trén m6t s6 may - M6t s6 quy dinh chung - TC DIN 66217
Trục Z:
“ Nếu máy có một trục chính cố định không xoay nghiêng
được thì trục Z nằm song song với trục chính hoặc chính là
đường tâm trục đó
"_ Nếu một trục chính xoay nghiêng được và chỉ có một vị trí
xoay nghiêng song song với một trục toạ độ nào đó thi
chính trục toạ độ đó la true Z
= Néu mot trục chính xoay nghiêng được song song với nhiêu
trục toạ độ khác nhau thì trục Z là trục vuông góc với bàn
kẹp chi tiết chính của máy
"“ Nếu máy có nhiêu trục chính công tác, †a sẽ chọn một trong
số đó là trục chính theo cách ưu tiên trục nào có đường tâm
Trang 24t Truc X
Trục X là trục toạ độ nằm trên mặt định vị hay song song
với bề mặt kẹp chi tiết thường ưu tiên theo phương nằm
ngang
Trên các máy có dao quay tròn (ví dụ máy phay)
+ Nếu trục X đã nằm ngang thì chiều dương của trục X hướng về bên phải nếu ta nhìn từ trục chính hướng vào
chỉ tiết
- Nếu trục X thắng đứng và máy chỉ có một thân máy thì chiều dương của trục X hướng về bên phải khi ta nhìn từ trục chính hướng vào chỉ tiết
Trên các máy có chỉ tiết quay tròn (ví dụ máy tiện)
True X nằm theo phương hướng kính đi từ trục chỉ tiết đến
Trang 25N Trục Y
Trục Y được xác định sau khi các trục X và Z đã được định nghĩa
Các trục phụ: Nếu ngoài các trục X Y, Z còn có các trục điều khiến
độc lập khác ta dùng kí hiệu U (// X), V (// Y) va W (//Z)
Các trục song song khác (so với toạ độ chính) nhận các ký hiệu tiếp
Trang 26N
Các trục quay tương ứng với các trục X, Y, Z của bàn hoặc ụ quay là các trục A, B, C
Trang 27N 2.2 Qui định các trục toạ độ trên các máy
2.2.1 Trên máy tiện
Trang 28N
> Trục Z chạy song song với trục chính của máy với quy
ước chiều dương chạy từ chỉ tiết đến dụng cụ
Trang 29N 2.2.2 Trên máy phay > Trục chính mang dụng cụ cắt quay > Chuyên động chạy dao là các chuyên động tịnh tiến theo các trục X Y và Z
> Trục Z chạy song song với trục chính của máy chiều dương hướng từ chi tiết tới
dụng cụ cat
> Trục X Y thường nằm
Trang 30
7 Ad
Trén may phay ngang
Trang 32N
>Ngoài các trục tọa độ X Y và Z còn có các trục tọa độ
khác song song với chúng
Các trục này được ký hiệu là vg
U (song song voi X), V (song song vo1 Y) va W REX
(song song với Z) Vi du:, ` trên trung tâm gia công có
các bộ phận trượt theo các
Trang 33N 2.3 Các điểm 0 và điểm chuẩn
2.3.1 Các điểm 0
Điểm 0 của máy (M): Là điểm gốc của các hệ thống toạ độ máy Điểm M được các nhà chế tạo quy định theo kết cau
Trang 35t Điểm 0 của chỉ tiết (W)
> Là điểm gốc của hệ tọa độ chỉ tiết Điểm W do người
lập trình tự lựa chọn sao cho quy đổi thuận tiện các kích thước ghi trên bản vẽ thành các giá trị toạ độ
trong phạm vi không gian làm việc của máy
> Định hướng kẹp chặt, điều chỉnh, kiểm tra hệ thống đo lường dịch chuyển thuận tiện
> Với các chỉ tiết đối xứng nên chọn điểm W tại trục đối
xứng
> Với các chỉ tiết phay nên chọn điểm W tại điểm góc
ngoài đường viền của chỉ tiết
> Nếu hệ thống toạ độ của chỉ tiết và hệ thống toạ độ
Trang 36N
Điểm 0 của chỉ tiết (W) trên một số máy
Chỉ tiết tiện: Điểm W nằm trên đường tâm của chỉ tiết
Trang 37N
Chỉ tiết trên phay
>Điễm W thường nằm tại điểm góc phía dưới bên
trái của chỉ tiết (chỉ tiết không đối xứng)
Trang 38t
Nhiều điểm W trên một chỉ tiết
> Khi gia công chỉ tiết có nhiều hình đáng giống nhau và đối xứng với nhau thì người ta thường xác định trên chi tiết
nhiều hệ tọa độ khác nhau có các điểm 0 tương ứng của
chỉ tiết là W1, W2, W3
> Đơn giản hoá được khâu lập trình
Trên bàn máy của trung tâm gia công có thê gá nhiều phôi tối
đa là 6 phôi Điểm gốc toạ độ của phôi thứ nhất được xác định bằng G54, Diém gốc toa d6 cua phôi thứ hai được xác định
bằng G55 và đến phôi thứ 6 là G59 Giá trị toạ độ theo
phương X,Y và Z của các phôi được khai báo trong bảng:
WORK OFFSET
EMORY
Trang 39« Bảng khai báo gốc toa độ của phôi:
Trang 40E
Diem 0 cia chwong trinh (PO)
> La diém dung cu cắt sẽ ở đó trước khi gia
công
> Nên chọn điểm 0 của chương trính sao cho
chi tiết gia công hoặc dụng cụ có thê thay
đổi một cách dễ dàng mà không ảnh hưởng
Trang 41t 2.3.2 Các điểm chuẩn
Điểm chuẩn của máy (R) Reference point
> Là một điểm xác định trong hệ thống toạ độ máy dùng đề xác định vị trí của hệ toạ độ máy
trong một số trường hợp nhất định (vi du mat
điện khi gia công)
> Điểm chuẩn này có một khoảng cách xác định so với điểm M của máy và đã được đánh dấu
Trang 43N Điểm chuẩn của dao (P)
Là điểm đỉnh dao thực hoặc lý thuyết Dùng để tính
các quỹ đạo chuyển động của dao
> Điểm P với một số loại dao
+ Với dao tiện, mũi khoan điểm chuẩn là đỉnh dao
v_ Với mũi khoét, mũi doa, dao phay thì điểm chuẩn
P là tâm của mặt đầu của dao
Trang 44
E Điểm tỳ (A) - điểm gá đặt
> Là giao điểm của các đường trục và mặt phẳng tỳ
hay nói cách khác là điểm tỳ của bề mặt chỉ tiết trên đồ gá
> Điểm tỳ A có thể trùng với điểm W của chỉ tiết hoặc
có thể chọn tuỳ ý trên mặt phẳng định vị của chỉ
Trang 45N Diém thay dao (Ww):
La diém dao phai chay dén
khi cần thay dao tự động đề tránh va đập vào chi tiết gia cônghay đồ định vị
Trang 46
N Điểm điều chinh dao (E)
>Là điểm được dùng đề điều chỉnh kích
thước dao khi sử dụng
Trang 47
Điểm gốc
P= Điểm cất
Trang 49N Điểm chuẩn của giá dao (N)
Điểm chuẩn của giá dao (N) (Tool mount reference point)
Được dùng đề xác định hệ trục toạ độ của dao
Điểm điều chỉnh dao E phụ thuộc vào việc gá dao trên máy Khi gá dao trên máy thì điểm E trùng với điểm gá dao N cad †—
jp | Dao tién Dao phay
Trang 50t Bảng ký hiệu các điểm chuân
M ® | Điêm 0 của máy
w @ | Diém 0 cua chi tiét
MU, © | Diém 0 cua chương trình
R e | Diém tham chiéu cua may Ww © | Điêm thay đôi dụng cụ
E ® Diem dieu chinh dung cu
N ® | Diém ga dung cu
P o| Diém chuân của dụng cụ|
Trang 512.4 Các phương pháp nội suy trong các máy
công cụ NC, CNC
2.4.7 Bộ nội suy
Bộ nội suy thực chất là một máy phát hàm số dé
đưa ra các lệnh thích hợp với các dữ liệu ban đầu đề
điều khiến chạy dao trên các toạ độ riêng lẻ, trùm
Trang 52Ế_ 2.4.2 Các phép nội suy cơ bản
a Nộisuy đường thang (Tuyén tinh)
>Là cách cộng các điểm trung gian gia tăng liên tục, băng nhau
vào gia trị toạ độ đầu tiên (S: Start) tới khi đạt toạ độ điểm cuối
cung (E: End)
>Khi lap trinh gia céng ta phai tao cho may quy dao tr S > E máy tự động gia công qua các diém trung gian
> Tức là ta phải xác định toa d6 diém đâu của biên dạng và điểm cuôi của biên dạng Máy nó sẽ thực hiện việc dịch chuyên
Trang 54E b Nội suy cung tròn
>Dao được di chuyên từ điểm đâu tới điểm cuối hành trình theo một
cung tròn bởi một câu lệnh (bloek) đơn giản thay thê cho rât nhiêu câu lệnh nội suy đường thăng
>Là phép vi phân thực hiện ở các bộ tích phân theo quan hệ hàm số tích
phân y=ÌXŒ)dt
Thực hiện
- Nội suy đường tròn theo 2 trục, Các thông số yêu cầu:
- Toạ độ điểm đầu toạ độ điểm cuối tâm hoặc bán kính cung tròn - Tốc độ di chuyền trên mỗi trục
Khả năng
- Nội suy cung tròn hay toàn bộ đường tròn