Bài giảng môn học CADCAMCNC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY BÀI GIẢNG MÔN HỌC CAD/CAM/CNC Theo chương trình 150 TC Số tín chỉ: 02 (Lưu hành nội bộ) Thái Nguyên, năm 2011 Biên soạn Hoàng Vị Dương Công Định - Nguyễn Thuận - Nguyễn Thế Đồn Vũ Như Nguyệt - Ngơ Minh Tuấn - Hồng Trung Kiên BÀI GIẢNG MƠN HỌC CAD/CAM/CNC Theo chương trình 150 TC Số tín chỉ: 02 (Lưu hành nội bộ) Thái Nguyên, ngày 10 tháng 12 năm 2010 Trưởng mơn Trưởng khoa Cơ khí MỤC LỤC Nội dung Trang *Mục lục ………………………………………………………………… *Đề cƣơng chi tiết học phần …………………………………………… A Phần lý thuyết ……………………………………………………… 13 CHƢƠNG I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ … 14 1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật điều khiển số ……………………… 14 1.1.1 Các giai đoạn phát triển ………………… 14 1.1.2 Sự phát triển CNC …………………………………………… 15 1.2 Các khái niệm ……………………………………………… 18 1.2.1 Hệ trục toạ độ trục NC ………………………………………… 18 1.2.2 Phần cứng ……………… 19 1.2.3 Phần mềm ………………………………………………………… 19 1.2.4 Các dạng điều khiển ……………………………………………… 19 1.3 Các hệ thống điều khiển số máy công cụ …………………………… 22 1.3.1 Hệ thống NC ……………………………………………………… 23 1.3.2 Hệ thống CNC …………………………………………………… 23 1.3.3 Hệ thống DNC …………………………………………………… 24 1.3.4 Hệ thống điều khiển thích nghi …………………………………… 25 1.4 Nội suy (Interpolation) ……………………………………………… 26 1.4.1 Nội suy đường thẳng (Linear Interpolation) ……………………… 26 1.4.2 Nội suy cung tròn ( Circular Interpolation) ……………………… 27 1.4.3 Nội suy parabol (Parabol Interpolation) ………………………… 28 1.4.4 Nội suy Spline …………………………………………………… 29 1.5 Chương trình chi tiết ………………………………………………… 29 1.5.1 Dữ liệu chương trình ……………………………………………… 29 1.5.2 Dạnh chương trình ………………………………………………… 29 1.5.3 Kích thước chức phụ ………………………………… 29 1.5.4 Kích thước tuyệt đối kích thước gia số ………………………… 29 1.6 Thiết bị nhập liệu ………………………………………………… 31 1.7 Giá thành lựa chọn hệ thống CNC ……………………………… 31 CHƢƠNG II KHÁI QUÁT VỀ CAD/CAM-CNC ………………… 34 2.1 Một số khái niệm định nghĩa …………………………………… 34 2.2 Lịch sử phát triển kỹ thuật CAD/CAM ………………………… 34 2.3 Các mối quan hệ CAD/CAM 34 2.4 Mục tiêu, ý nghĩa hệ thống CAD/CAM 37 CHƢƠNG III HỆ THỐNG ĐO CỦA MÁY CÔNG CỤ CNC 38 3.1 Các hệ thống mã hóa thơng tin 38 3.1.1 Hệ mã hóa nhị phân 38 3.1.2 Hệ mã hóa thập phân 38 3.1.3 Hệ mã hóa băng đục lỗ 38 3.1.4 Hệ mã hóa mã vạch 38 3.1.5 Băng từ 39 3.2 Hệ thống đo dịch chuyển 39 3.2.1 Các đặc điểm hệ thống đo 39 3.2.2 Hệ thống đo trực tiếp 40 3.2.3 Hệ thống đo gián tiếp 40 3.2.4 Hệ thống đo tuyệt đối 41 3.2.5 Hệ thống đo gia số 41 3.3 Cấu tạo hệ thống đo 41 3.3.1 Hệ thống đo cảm ứng 41 3.3.2 Hệ thống đo quang điện 43 CHƢƠNG IV CÁC MÁY CÔNG CỤ CNC 45 4.1 Các khái niệm 46 4.1.1 Máy công cụ thông thường 46 4.1.2 Máy công cụ NC 46 4.1.3 Máy công cụ CNC 46 4.1.4 Hệ tọa độ máy công cụ CNC 46 4.1.5 Các điểm chuẩn máy công cụ CNC 48 4.1.6 Điều khiển máy công cụ CNC 52 4.2 Các đặc tính kỹ thuật máy công cụ CNC 55 4.2.1 Thơng số hình học 55 4.2.2 Thông số gia công 55 4.2.3 Độ xác gia cơng 56 4.2.4 Năng suất máy CNC 57 4.2.5 Độ tin cậy 58 4.2.6 Tính vạn máy cơng cụ CNC 59 4.3 Truyền dẫn chuyển động máy công cụ CNC 59 4.3.1 Truyền dẫn 59 4.3.2 Truyền dẫn chuyển động chạy dao 60 4.3.3 Các chức phụ 61 4.4 Các máy công cụ CNC 62 4.4.1 Máy khoan 62 4.4.2 Máy tiện 62 4.4.3 Máy doa 64 4.4.4 Máy phay 64 4.4.5 Máy mài 65 4.4.6 Trung tâm gia công 65 4.4.7 Các máy khác 66 4.5 Các dụng cụ máy công cụ CNC 66 4.5.1 Các dụng cụ dùng để kẹp chặt chi tiết gia công 66 4.5.2 Các dụng cụ dùng để gá kẹp dao 69 4.5.3 Hệ thống cấp kẹp dao tự động trung tâm gia công CNC 71 CHƢƠNG V CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY CƠNG CỤ CNC 75 5.1 Chương trình NC 75 5.1.1 Đặc điểm chương trình NC 75 5.1.2 Cấu trúc nội dung chương trình NC 75 5.1.3 Chương trình chương trình 80 5.2 Lập chương trình 81 5.2.1 Các chức lập trình NC 81 5.2.2 Các phương pháp lập trình 81 5.2.3 Các hình thức tổ chức lập trình 103 5.3 Lập chương trình chi tiết 105 5.3.1 Các yêu cầu 105 5.3.2 Điểm zero điểm qui chiếu 106 5.3.3 Bù kích thước 114 5.4 Ngôn ngữ lập trình 134 5.4.1 Các kiểu lệnh 134 5.4.2 Các lệnh quan hệ với máy 135 5.4.3 Nhập liệu hình học 135 5.4.4 Nhập liệu công nghệ 142 5.4.5 Xác định hành trình máy 142 CHƢƠNG VI MỘT SỐ HỆ THỐNG CAD/CAM THÔNG DỤNG 144 6.1 MasterCAM …………………………………………………… 144 6.1 Pro-Engineer …………………………………………………… 144 6.2 CIMATRON …………………………………………………… 144 6.3 MTS-CAM ……………………………………………………… 145 B Phần thảo luận, tập …………………………………………… 146 C NGÂN HÀNG CÂU HỎI, BÀI TẬP ……………………………… 147 * Tài liệu tham khảo …………………………………………………… 149 ĐỀ CƢƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: CAD/CAM-CNC (Học phần tự chọn kỹ thuật 1) Tên học phần: CAD/CAM-CNC ( MEC518) Số tín chỉ: Trình độ cho sinh viên năm thứ 4 Phân bố thời gian giảng dạy học kỳ: 2(2,1,4) - Lên lớp lý thuyết: tiết/tuần*8=24 - Thảo luận, tập: tiết/tuần*4=12 - Số tiết sinh viên tự học: 4tiết/ tuần - Khác: Để có kết tốt sinh viên phải thực hành đầy đủ Các học phần học trƣớc: Máy cụng cụ 1; Dụng cụ cắt 1; Công nghệ chế tạo máy Học phần thay thế, học phần tƣơng đƣơng: Không Mục tiêu học phần: Trang bị cho sinh viên khối kiến thức kỹ thuật CAD/CAM- CNC Có kỹ sử dụng máy công cụ CNC công nghệ CAD/CAM-CNC thực tế sản xuất Mô tả vắn tắt nội dung học phần: Cơ điều khiển số máy công cụ; Cơ công nghệ CAD/CAM; Hệ thống đo máy cơng cụ CNC; Chương trình CNC; Lập trình điều khiển máy theo cụng nghệ CAD/CAM Nhiệm vụ sinh viờn: Nghe giảng với thời gian >80% tổng số thời lượng học phần Chuẩn bị thảo luận Khác: Thực hành máy công cụ CNC với phần mềm CAD/CAM 10 Tài liệu học tập: - Giáo trình: [1] Hồng Vị, Dương Cơng Định, Nguyễn Thuận, Nguyễn Thế Đồn, Vũ Như Nguyệt, Ngơ Minh Tuấn, Hồng Trung Kiên, CAD/CAM-CNC, Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, 2011 - Sách tham khảo: [1] Hans B Kief; T Frederick Waters, Computer Numerical Control, Macmillan/ Mc- Graw- Hill – 1992 [1] Hans B Kief; T Frederick Waters, Computer Numerical Control, Macmillan/ Mc- Graw- Hill – 1992 [2] 11 Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên thang điểm: * Tiêu chuẩn đánh giá: Chuyên cần Thảo luận, tập Kiểm tra học phần Thi kết thúc học phần Tham quan thực hành * Thang điểm Chuyên cần: Điều kiện dự thi Thảo luận, tập: 20% Kiểm tra học phần (viết): 20% Thi kết thúc học phần (vấn đáp): 60% * Điểm học phần: {(thảo luận, tập)*0.2+(kiểm tra học phần)*0.2+(thi kết thúc học phần)*0.6} 12 Nội dung chi tiết học phần Biên soạn: TS.Hoàng Vị Chƣơng I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ 1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật điều khiển số 1.1.1 Các giai đoạn phát triển 1.1.2 Sự phát triển CNC 1.2 Các khái niệm 1.2.1 Hệ trục toạ độ trục NC 1.2.2 Phần cứng (Hard ware) 1.2.3 Phần mềm (soft ware) 1.2.4 Các dạng điều khiển 1.3 Các hệ thống điều khiển số máy công cụ 1.3.1 Hệ thống NC 1.3.2 Hệ thống CNC 1.3.3 Hệ thống DNC 1.3.4 Hệ thống điều khiển thích nghi 1.4 Nội suy (Interpolation) 1.4.1 Nội suy đường thẳng (Linear Interpolation) 1.4.2 Nội suy cung tròn ( Circular Interpolation) 1.4.3 Nội suy parabol (Parabol Interpolation) 1.4.4 Nội suy Spline 1.5 Chương trình chi tiết 1.5.1 Dữ liệu chương trình 1.5.2 Dạng chương trình 1.5.3 Kích thước chức phụ 1.5.4 Kích thước tuyệt đối kích thước gia số 1.6 Thiết bị nhập liệu 1.7 Giá thành lựa chọn hệ thống CNC Chương II KHÁI QUÁT VỀ CAD/CAM-CNC 2.1 Một số khái niệm, định nghĩa 2.2 Lịch sử phát triển kỹ thuật CAD/CAM 2.3 Các mối quan hệ CAD/CAM 2.4 Mục tiêu , ý nghĩa hệ thống CAD/CAM Chương III HỆ THỐNG ĐO CỦA MÁY CƠNG CỤ CNC 3.1 Các hệ thống mã hố thơng tin 3.1.1 Hệ mã hoá nhị phân 3.1.2 Hệ mã hoá thập phân- nhị phân 3.1.3 Hệ mã hoá băng đục lỗ 3.1.4 Hệ mã hoá mã vạch 3.1.5 Băng từ 3.2 Hệ thống đo dịch chuyển 3.2.1 Các đặc điểm hệ thống đo 3.2.2 Hệ thống đo trực tiếp 3.2.3 Hệ thống đo gián tiếp 3.2.4 Hệ thống đo tuyệt đối 3.2.5 Hệ thống đo gia số 3.3 Cấu tạo hệ thống đo 3.3.1 Hệ thống đo cảm ứng 3.3.2 Hệ thống đo quang điện Chương IV CÁC MÁY CÔNG CỤ CNC 4.1 Các khái niệm 4.1.1 Máy công cụ thông thường 4.1.2 Máy công cụ NC 4.1.3 Máy công cụ CNC 4.1.4 Hệ trục toạ độ máy công cụ CNC 4.1.5 Các điểm chuẩn máy công cụ CNC 4.1.6 Điều khiển máy cơng cụ CNC 4.2 Các đặc tính kỹ thuật máy cơng cụ CNC 4.2.1 Thơng số hình học (Không gian gia công) 4.2.2 Thông số gia công 4.2.3 Độ xác gia cơng 4.2.4 Năng suất máy CNC 4.2.5 Độ tin cậy 4.2.6 Tính vạn máy công cụ CNC 4.3 Truyền dẫn chuyển động máy cơng cụ CNC 4.3.1 Truyền dẫn 4.3.2 Truyền dẫn chuyển động chạy dao 4.3.3 Các chức phụ 4.4 Các máy công cụ CNC 4.4.1 Máy khoan 4.4.2 Máy tiện 4.4.3 Máy doa 4.4.4 Máy phay 4.4.5 Máy mài 4.4.6 Trung tâm gia công 4.4.7 Các máy khác 4.5 Các dụng cụ máy công cụ CNC 4.5.1 Các dụng cụ dùng để gá kẹp chi tiết gia công 4.5.2 Các dụng cụ phụ để gá kẹp dao 4.5.3 Hệ thống cấp kẹp dao tự động trung tâm gia cơng CNC Chương V CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY CƠNG CỤ CNC 5.1 Chương trình NC 5.1.1 Đặc điểm chương trình NC 5.1.2 Cấu trúc nội dung chương trình 5.1.3 Chương trình chương trình 5.2 Lập chương trình 5.2.1 Các chức lập trình NC 5.2.2 Các phương pháp lập trình 5.2.3 Các hình thức tổ chức lập trình 5.3 Lập chương trình chi tiết 5.3.1 Các yêu cầu 5.3.2 Điểm zero điểm qui chiếu 10 4.4.7 Các máy khác - Máy gia công EDM (Electrodischarge machining): Q trình gia cơng máy EDM q trình phóng điện dụng cụ chi tiết Hình 4.26 Máy gia công EDM - Máy cắt tia nước (Water - jet - cutting): Máy cắt mà dụng cụ cắt tia nước có áp lực cao gọi máy cắt tia nước Gia công tia nước có vết cắt mịn, gia cơng khơng cần làm nguội đặc biệt khơng xuất mịn dụng cụ Hình 4.27 Máy cắt tia nước Để tăng khả cắt tia nước người ta thêm vào tia nước hạt mài Nguyên lý phương pháp gia công tia nước khác chổ trình hình thành tia nước áp suất cao cho thêm vào dịng hạt mài 4.5 Các dụng cụ máy công cụ CNC 4.5.1 Các dụng cụ dùng để gá kẹp chi tiết gia công Với trung tâm gia công máy CNC hoạt động hệ thống sản xuất linh hoạt FMS, muốn giảm chi phí gia cơng người ta phải áp dụng phương pháp cung ứng phôi cho giảm giá trị tổng thời gian phôi liệu lưu thông hệ thống Phương án tổ chức dịng phơi liệu FMS cần đảm bảo số yêu cầu như: đường vận chuyển ngắn nhất, đảm bảo tính linh hoạt thứ tự gia cơng chi tiết, mức chất tải tối ưu máy gia công (các trạm công nghệ), chu kỳ gia công chi 66 tiết ngắn chi phí thấp Hiện có số phương pháp nối ghép thay thế, nối ghép bổ sung, nối ghép tổ hợp nối ghép mở rộng Q trình cung ứng phơi liệu cịn phụ thuộc vào nhóm máy trung tâm gia cơng gia cơng sử dụng: - Ở nhóm máy có phơi quay (gia cơng chi tiết khí dạng trịn): cơng việc tháo dỡ, gá đặt phơi rôbốt đảm nhiệm Để dịch chuyển phôi máy người ta dùng giá đỡ di động, băng tải máng dẫn - Ở nhóm máy có dao quay (gia cơng chi tiết khí dạng khơng trịn): phôi gá đặt bàn gá chuẩn (pallet) Các bàn gá đặt băng tải, dịch chuyển chuyển dao tự động cho bàn máy nhờ rôbốt - Trung tâm gia công MC (Machining Center): máy CNC có khả khoan-phay tự động, tự động thay đổi phôi dao cắt Trên MC thực thay đổi phơi thay đổi cấu gá phôi (được gọi bàn gá phơi) cách hồn tồn tự động Việc sử dụng bàn gá phơi (pallet) có thuận lợi phơi gá đặt ngồi phạm vi làm việc máy gia cơng, nhờ giảm thời gian dừng máy để thay đổi phôi Các bàn gá phôi chuyển tới máy gia công thiết bị thay đổi bàn gá phôi tự động APC (Automatic Pallet Changer) Hình 4.28 kết cấu bàn gá phơi hình 4.29 ví dụ thiết bị thay đổi bàn gá phơi tự động có dạng bàn quay sử dụng trung tâm gia công Nó thay đổi hai bàn gá phơi (P1: Pallet 1, P2: Pallet 2) Kết cấu thường gặp bàn gá phơi sau: mặt có lỗ định vị để xác định vị trí có sống kẹp để kẹp chặt bàn gá phơi bàn máy Mặt có bạc định vị rãnh chữ T để điều chỉnh kẹp chặt đồ gá phơi Để bàn gá phơi thay đổi dễ dàng, kích thước chiều cao bàn gá phôi khoảng cách lỗ định vị gia cơng xác Thanh dẫn hƯ ớng Thanh kẹp Bạc định vị đồ gá Lỗ định vị RÃnh ch÷ T Hình 4.28 Bàn gá phơi 67 Bàn máy P1 P2 P2 Bàn quay P1 P1 P2 (a) (c) (b) Hình 4.29 Nguyên lý hoạt động thiết bị thay đổi bàn gá phôi Trong thực tế bàn gá có kết cấu chức khác nhau, phải đáp ứng số yêu cầu kỹ thuật độ xác vị trí gá đặt, độ cứng vững ổn định tác động lực cắt, hoạt động với độ tin cậy cao tránh ảnh hưởng phoi dung dịch trơn nguội, cuối đồng kích thước độ xác định vị Các bàn gá kẹp chặt cấu khí thuỷ lực Để dịch chuyển chúng, người ta sử dụng cấu vận chuyển phân bước, động thuỷ lực truyền trục vít Nhằm mục đích thống hóa kết cấu bàn gá, người ta dùng phương pháp khí, điện quang để xác định vị trí chúng (đơi cảm biến dịch chuyển thẳng để mã hóa vị trí bàn gá) Sơ đồ thay bàn gá phôi môđun MA3/10 hãng Tsucami (Nhật) với ổ chứa thẳng đứng cho hình 4.30 f c b d X Z a Y Hình 4.30 Sơ đồ thay thể bàn gá môđun MA3/10 Tsucami (Nhật) 68 Trên môđun này, theo chiều thẳng đứng (trục X) giá đỡ chuyên dùng dịch chuyển dọc trụ dẫn Trên vách ngăn giá đỡ, người ta bố trí hai bàn quay dịch chuyển dọc trục Y Ụ trục có chuyển động dọc trục Z nhờ cấu dẫn hướng nằm ngang gá mặt phẳng thẳng đứng Độ xác vị trí theo phương X, Y, Z 0.002 mm Có thể thực gia cơng tổ hợp theo phương a, b, c, d, f lần gá với 10 đồ gá vệ tinh (mỗi đồ gá có kích thước 300x300 mm) Cách bố trí đồ gá vệ tinh mặt phẳng thẳng đứng cho phép thu gọn kết cấu Hãng Makino (Nhật) chế tạo trung tâm gia cơng loại MC-60 có ổ chứa gồm 6-8 12 bàn gá, bố trí phía bên cạnh máy rơbốt để thay bàn gá Hãng Iamazaki Machinery Work (Nhật) chế tạo trung tâm gia cơng 1115 có cấu trúc tương tự với CFKR W250/VNC470 Đức, sử dụng gia công chi tiết dạng hộp lập phương cạnh 450 mm Được trang bị ổ cấp phôi kiểu quay với bàn gá đặt trước máy Thay bàn gá thực nhờ tay máy có dẫn động thuỷ lực chỗ, thời gian lần thay tự động theo chương trình cỡ 20s 4.5.2 Các dụng cụ phụ để gá kẹp dao Thơng thường q trình gia công chi tiết thực nhiều dụng cụ cắt khác Do thiết bị tự động hóa yêu cầu dụng cụ cắt tương ứng lắp đặt điều chỉnh sẵn đài dao chuôi côn chuyên dùng Việc gá đặt dụng cụ cắt vào cấu cơng tác máy (trục đài gá dao), kẹp chặt lấy chúng bị mịn thực tay tự động - Khi gá đặt tay: trình điều chỉnh lắp đặt dụng cụ cắt với dụng cụ phụ chuôi côn, đài dao, bạc trung gian, mâm cặp tiến hành trực tiếp máy - Khi gá đặt tự động: trình tiến hành bên máy nhờ thiết bị chuyên dùng Phương pháp áp dụng phổ biến máy CNC theo bước chính:  Ghép lắp ráp dụng cụ cắt lấy từ kho với dụng cụ phụ  Điều chỉnh kích thước thiết bị chuyên dùng (với máy tiện trung tâm gia công)  Nhập kho dụng cụ cắt lắp điều chỉnh  Chọn lựa dụng cụ cắt lắp điều chỉnh kho, ghép thành để đưa vào ổ chứa dụng cụ  Chọn dụng cụ cắt phù hợp, thay kẹp chặt chúng tự động  tháo kẹp dụng cụ cắt đưa ổ chứa dao 69  Đưa dụng cụ kho sau gia công xong loạt chi tiết cần tháo để mài li Lắp dụng cụ điều chỉnh kích thƯ ớc Chọn dao cắt dụng cụ phụ Kho chứa dụng cụ đơn lẻ dụng cụ đà lắp ráp, điều chỉnh sẵn - Tháo dao đà mòn khỏi trục chÝnh - T¸ch dao khái dơng phơ - Mài lại dao thay Chọn ghép thành dụng cụ đà điều chỉnh sẵn ổ chứa dụng cụ Máy CNC Cơ cấu công tác Hỡnh 4.31 Sơ đồ sử dụng dụng cụ cắt phương pháp thay tự động Trên máy CNC sử dụng chủ yếu dao cắt với phần cắt chế tạo từ mảnh hợp kim đa cạnh kẹp phương pháp khí Khi dùng loại dao cắt khác phải ý đến đặc tính riêng biệt chúng, tránh ảnh hưởng đến cấu cơng tác Ví dụ hệ thống cấp dung dịch trơn nguội cho mũi khoan sâu: dung dịch phun với áp lực lớn qua lỗ nằm thân để tới đầu mũi khoan ngồi, giúp nhiệt tốt tăng tuổi bền dụng cụ cắt Hệ thống dụng cụ cắt máy CNC cần đảm bảo u cầu như: có tính vạn linh hoạt, phải thực công việc gia công cắt gọt, có độ cứng vững cao, đạt suất bóc phoi cao chi phí gia cơng mức chấp nhận Năng suất máy công cụ NC chủ yếu khả cắt độ tin cậy dụng cụ cắt sử dụng định Khả cắt dao biểu diễn qua đại lượng như: thông số chế độ cắt tối đa (tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu, chiều rộng cắt), tiết diện thể tích phoi cắt, tuổi bền chiều dài cắt ứng với tuổi bền dao Độ tin cậy dụng cụ cắt có sở cơng nghệ hình học Mặt cơng nghệ cho biết thơng số khả cắt đảm bảo thực tế mức độ nào, chẳng hạn xác định giới hạn điều kiện cắt để không xảy vỡ dao, khối lượng phoi (ứng với tuổi bền dao) tách mà khơng ảnh hưởng tới chất lượng gia cơng Mặt hình học quy định lưỡi cắt dao phải có vị trí xác so với chi tiết gia cơng q trình gia cơng sau thay dao Cả hai 70 sở tiền đề để gia công tự động chi tiết khí đạt hiệu kinh tế cao Dơng phụ cho máy điều khiển số Dùng cho máy tiện CNC Dùng cho máy phay CNC trung tâm gia công Đài gá dao đầu rơvonve đài dao máy Trục gá để kẹp dao cắt trục Có chuôi côn Có chuôi trụ Với bạc lãt trung gian Víi then trun lùc Víi chÊu kĐp đàn hồi Với côn kẹp 2-5 Có vành Có khối V định vị Chuôi trụ có vát khía nhám Dùng cho máy có đầu rơvonve Mâm cặp Với rÃnh gá đài dao Trục gá mâm cặp Chuôi côn với côn moóc 7:24 Dùng cho máy có ổ chøa dao Víi vÝt kĐp Hình 4.32 Sơ đồ phân loại hệ dụng cụ phụ cho máy phay CNC trung tâm gia công Trên trung tâm gia công, ngồi độ tin cậy cơng nghệ hình học, người ta cịn ý đến tính linh hoạt hệ thống dụng cụ cắt, nghĩa khả cung ứng nhanh chóng dễ dàng đảm bảo phù hợp với kỹ thuật điều khiển NC khả điều chỉnh nhanh theo nhiệm vụ gia công thay đổi Hệ thống dụng cụ cắt tạo lập phải phù hợp với phương pháp gia công (như khoan, phay, tiện ) đặc điểm thiết kế máy công cụ tương ứng Sự phân loại tổng thể dụng cụ phụ dùng cho máy phay CNC trung tâm gia công thể hình 4.32 Quá trình chọn dụng cụ cắt phù hợp ổ chứa dao để gia công chi tiết, gá đặt kẹp chặt dụng cụ cắt tự động, tháo dụng cụ cắt khỏi cấu công tác đưa ổ chứa thực nhờ hệ thống cấp phát kẹp chặt dụng cụ cắt tự động 4.5.3 Hệ thống cấp kẹp dao tự động trung tâm gia công CNC Các phần tử hệ thống cấp phát kẹp chặt dụng cụ tự động gồm: - Phần tử tiếp nhận dụng cụ: để lắp dụng cụ cắt vào trục máy 71 - Dụng cụ cắt: ghép nối đo kiểm trước với phần tử tiếp nhận dụng cụ cắt bên máy Việc điều chỉnh tự động dụng cụ cắt tiến hành tay tự động - Ổ tích dụng cụ cắt: có chức lưu giữ dụng cụ cắt cần thiết cho q trình gia cơng - Đồ gá thay đổi dụng cụ cắt: chức thay đổi dụng cụ cắt, kể tiếp nhận, gá đặt dụng cụ cắt vị trí làm việc vị trí ổ tích dụng cụ cắt Phần tử tiếp nhận dụng cụ cắt phần tử quan trọng hệ thống dụng cụ Phần tử có số kết cấu cịn chưa chuẩn hóa phần có rãnh khía để ngàm kẹp cặp vào thay dao tự động trang bị đồ gá để kéo rút dao vào trục máy cơng cụ Kết cấu chuẩn hóa chi theo kích thước danh nghĩa 40, 45, 50 65 Phần cuối chuôi côn thiết kế chế tạo khác tùy theo hệ thống kéo-rút thường kết cấu tháo lắp Trên hình 4.33 sơ đồ phân loại hệ thống thay dao tự động máy tiện CNC trung tâm gia cơng HƯ thèng thay dao tù ®éng Đầu rơvonve nhiều vị trí Dùng cho máy tiện CNC ổ chứa dụng cụ (với dụng cụ đơn chiếc) Chuyển động cấp thực với đầu rơvonve Dùng cho máy phay CNC trung tâm gia công Đầu rơvonve với dụng cụ dẫn động riêng Đầu rơvonve có trục vị trí Đầu rơvonve với dụng cụ có dẫn động riêng Đầu rơvonve có trục vị trí công tác Chuyển động cấp thực với đầu rơvonve ổ chứa dụng cụ (cho đầu nhiều trục chính) Chuyển động cấp thực với đầu rơvonve Chuyển động cấp thực với đầu rơvonve Chuyển ®éng cÊp chØ thùc hiƯn víi trơc chÝnh Hình 4.33 Sơ đồ phân loại hệ thống thay dụng cụ tự động a Hệ thống dụng cụ cắt hệ thống cung ứng máy tiện 72 Chun ®éng cấp thực với đầu rơvonve Chuyển động cấp thực với đầu rơvonve Trờn mỏy tin CNC thường dùng hai hệ thống dụng cụ sau đây, ứng với cấu lắp dụng cụ cắt: - Đầu dao rơvonve - Ổ tích dao kết hợp với trang bị thay đổi dao Các ưu điểm hệ thống là: - Đầu dao rơvonve tạo điều kiện thay đổi dao nhanh - Ổ tích dao tạo khả lưu trữ nhiều dao mà không gây va đập dao phạm vi làm việc máy tiện CNC Trong hai trường hợp, đuôi dao gá kẹp chủ yếu hộp giữ vị trí có số hiệu xác định cấu lắp dao Những hộp tương ứng với cấu tiếp nhận dụng cụ cắt trung tâm gia cơng có hai dạng kết cấu tiêu chuẩn sau: dạng chi hình trụ dạng khối V Nối ghép cấu lắp dao dao dùng máy tiện CNC giao diện tiêu chuẩn hố, ví dụ VDI 3425 Kết cấu đầu dao rơvonve gồm dạng hình (a), hình đĩa (b) hình trống (c) Dao (a) (b) dao (c) Hình 4.34 Kết cấu đầu dao rơvonve Ổ tích dao máy tiện CNC phổ biến so với đầu dao, trang bị thay đổi dao ổ thường tốn so với đầu rơvonve Nhưng có ưu điểm vận hành tự động, khả lưu giữ số lượng dao lớn đảm 73 bảo không bị va đập dao Nguyên lý ổ tích dao tạo xung lực máy tiện NC nhờ giải pháp hệ thống dụng cụ mà vận hành không cần phải thay đổi hộp cassette mà thay đổi đầu dao có lắp lưỡi cắt Nhờ thiết kế mà ổ tích dao lưu trữ nhiều lưỡi cắt phạm vi không gian tương đối hẹp, với trang bị thay đổi dụng cụ cắt tự động thích hợp chuẩn bị bảo quản dụng cụ cắt với thời gian gia công dài b Thay dao tự động máy CNC Quá trình thay dao tự động máy CNC tiến hành theo phương pháp sau:  Thay đổi vị trí (quay) ổ chứa dụng cụ (đầu rơvonve)  Chuyển dao cắt từ ổ chứa vào trục qua ổ phụ (quay đầu có nhiều vị trí)  Thay trực tiếp dao từ ổ chứa vào trục  Đưa dụng cụ từ ổ chứa vào trục nhờ tay máy Phương pháp đơn giản thời gian thay dao nhỏ Trên máy tiện CNC trung tâm gia công CNC đa số sử dụng phương pháp thay dao Khi sử dụng đầu dao rơvonve nhiều vị trí, trục trung tâm gia cơng gia cơng trình thay dao thực cách quay đầu rơvonve Trường hợp thời gian thay dao lớn phải thực qua nhiều cơng đoạn: nhả kẹp trục gá 1, lùi trục 2, quay hãm đầu 3, đưa trục vào vị trí kẹp dụng cụ Tuần tự bước thực sau: (a, b) tháo kẹp trục gá lùi trục 2, (c, d) quay hãm đầu rơvonve, (e) đưa trục vào vị trí kẹp trục gá với dụng cụ (c) (b) (a) (e) (d) Hình 4.35 Các bước thay dao cắt trung tâm gia công 74 CHƢƠNG V CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY CƠNG CỤ CNC 5.1 Chương trình NC 5.1.1 Đặc điểm chương trình NC Một chương trình NC tạo nên chuỗi lệnh khiển cho máy tính hay máy NC tiến hành công việc xác định Với máy NC, công việc chế tạo chi tiết cụ thể chuyển động tương đối dao chi tiết Các chương trình phận (part program) chứa tất thơng tin hành trình cần thiết thông tin dịch chuyển số lệnh khác để gia công chi tiết cách tự động hoàn toàn 5.1.2 Cấu trúc nội dung chương trình Cấu trúc chương trình NC quy chuẩn hố Về chương trình NC gồm nhiều câu lệnh, câu lệnh lại gồm nhiều từ lệnh, cuối từ lệnh lại tổ hợp ký tự địa giá trị số hình bên Các thành phần bao gồm: - Số hiệu chương trình (program number) Trong hệ điều khiển lưu giữ nhiều chương trình NC, số hiệu chương trình sử dụng để xếp chúng theo thứ tự số (numerical order) Các số hiệu thường dùng gồm chữ P, O dãy số chữ số tiếp sau (từ 0000 – 9999) Nếu ta nhập vào chữ số hơn, hệ điều khiển tự động chuyển thành định dạng chữ số, ví dụ O1 thành O0001 O0001; G91 G28 Z0 T9001; M06; Sè hiệu chƯ ơng trình khối lệnh N1; G90 G00 G54 X90.0 Y105.0; Số thứ tự câu lệnh ChƯ ơng trình phận Địa + Giá trị số Từ lÖnh G91 G28 Z0 M05; M01; M06; khèi lÖnh N2; G90 G00 G54 X0 Y0; G91 G28 Z0 M05; M30; Sè thø tù c©u lƯnh khối lệnh ChƯ ơng trình NC ChƯ ơng trình phËn khèi lƯnh 75 Ngồi tùy thuộc vào hệ điều khiển, người ta dùng ký hiệu % để bắt đầu chương trình (ví dụ máy FP2-NC) Khi tất liệu đứng trước ký hiệu % hệ điều khiển bỏ qua - Chương trình phận (part program) Chứa thông tin cần thiết cho việc thực bước gia công (cutting process) tương ứng với dao cắt đơn (single cutting tool) Một chương trình NC thường gồm nhiều chương trình phận - Số thứ tự câu lệnh (sequence number) Mỗi câu lệnh bắt đầu số thứ tự câu lệnh bao gồm chữ N (number) số tự nhiên đứng đằng sau (phạm vi lựa chọn từ N1 đến N99999) Số thứ tự câu lệnh đặc trưng cho thân câu lệnh (riêng lẻ) đặc trưng cho chuỗi câu lệnh thực bước gia cơng cụ thể Vì số thứ tự giúp ta dễ dàng tìm câu nhớ hệ điều khiển trường hợp cần phải thay đổi câu chương trình Đặc biệt, số thứ tự câu lệnh riêng lẻ hay sử dụng câu lệnh cần gọi dụng cụ cắt, để chương trình bị gián đoạn ta dễ dàng quay trở lại Giá trị số tự nhiên không ảnh hưởng đến trình tự soạn thảo câu lệnh Trình tự gia cơng xác định trình tự xử lý câu lệnh Chẳng hạn người ta ký hiệu thứ tự câu lệnh theo N1, N2, N3… nhảy cách 10 đơn vị N10, N20, N30…nhằm tạo thuận tiện cho việc chỉnh sửa nội dung chương trình NC Tuy nhiên sử dụng nhiều mã N thừa làm tăng dung lượng nhớ lưu giữ chương trình Mỗi số thứ tự câu lệnh sử dụng lần chương trình, khơng dẫn tới nhiễu loạn khó kiểm sốt trình tìm kiếm câu lệnh nhảy trở lại chương trình sau gián đoạn Thơng thường, số thứ tự câu lệnh gán cho chương trình phận (part program) ứng với dụng cụ cắt đơn (single cutting tool) theo trình tự tương ứng với bước gia công thực - Ký tự địa (address) Là chữ A, B, C , Z mang ý nghĩa riêng quy định hệ điều khiển lập trình gia cơng NC Các mã địa biểu diễn hai loại lệnh thường gặp chương trình NC:  Lệnh xác định chuyển động cắt dao so với chi tiết: gồm - Loại chuyển động (tuyệt đối, gia tăng), đơn vị (mm, inch), vị trí tương đối hệ tọa độ sử dụng 76 - Loại chuyển động cắt: định vị, nội suy cắt thẳng, nội suy cung tròn, cắt ren - Lượng chạy dao, thời gian dừng, lượng hiệu chỉnh dao Trên máy phay FANUC dùng mã: G, X, Y, Z, R, I, J, K, H, D, P, Q, R, F Bảng 5.1 Một số ký tự địa thường gặp (hệ FANUC) Mã địa Ý nghĩa : (ISO)/ O (EIA) Số hiệu chương trình N Số thứ tự câu lệnh G Mã định nghĩa chuyển động X, Y, Z Chuyển động theo hướng trục X, Y, Z A, B, C Chuyển động quay xung quanh trục X, Y, Z R Bán kính cung trịn, đường trịn; lượng vát góc I, J, K Giá trị tọa độ tâm cung trịn, tâm vát góc F Lượng chạy dao; bước cắt ren S Tốc độ quay trục M Chức máy H Số hiệu hiệu chỉnh P, U, X Thời gian dừng (dwell time) P Định danh số hiệu chương trình P, Q Định danh số thứ tự câu lệnh lặp lại chương trình P Đếm số lần lặp ; Mã kết thúc khối  Lệnh điều khiển hoạt động máy NC: gồm chọn dao cắt số vịng quay trục chính, xác định số hiệu chương trình số hiệu câu lệnh Máy phay FANUC dùng mã: M, T, L, O, P, S Trên máy tiện FANUC ý nghĩa ký tự địa giống với máy phay, khác số điểm sau: - Do máy tiện có chuyển động theo trục X, Z nên cần mã xác định chuyển động cắt theo trục - Sử dụng tọa độ tương đối U, W thay X, Z Mã X máy tiện mang ý nghĩa giá trị đường kính (bằng lần tọa độ X thực tế), chi tiết gia công máy tiện thường trụ tròn xoay, biên dạng mặt cắt ngang tròn phép đo kích thước đường kính dễ dàng so với đo kích thước bán kính - Mã địa T vừa dùng để chọn dao vừa để chọn số hiệu hiệu chỉnh dao 77 Các mã chuyển động cắt máy tiện FANUC là: G, X, Z,U, W, R, I, K, P, Q, D, F Các địa G, M thường có nhiều chức Các địa cịn lại, ngoại trừ X, U, P có chức - Giá trị số (numerical value/ data) Các giá trị số theo sau ký tự địa số nguyên số thập phân, tùy theo định dạng nhập liệu quy định mã Các mã X,Y, Z, I, J, K, R, Q, U, W mã tọa độ vị trí, ta nhập số có khơng có dấu chấm thập phân Nếu khơng có dấu thập phân, đơn vị tính theo độ phân giải hệ điều khiển, 0.001 mm (lập trình theo hệ mét- metric programming) 0.0001 in (lập trình theo hệ Inch- programing in inches) Ví dụ: Hệ Mét Hệ Inch Nhập vào Giá trị (mm) Nhập vào Giá trị (inch) X1 X = 1.0 X1 X = 1.0 X1 X = 0.001 X1 X = 0.0001 X100 X = 0.100 X100 X = 0.0100 Các mã khác cho phép nhập giá trị nguyên, ví dụ G01 M06 - Từ lệnh (word) Từ lệnh đơn vị nhỏ xác định chức đó, chứa đựng thơng tin hình học, cơng nghệ thơng tin kỹ thuật chương trình Đó lệnh điều khiển máy Trong số điều khiển, lập trình, từ lệnh có số đứng trước chữ số có nghĩa lược bớt, chẳng hạn N0001 viết thành N1, lệnh G00 viết G0… Tải FULL (149 trang): https://bit.ly/3fQTjih Dự phòng: Theo tính chất tác động lệnh, người ta phânfb.com/TaiHo123doc.net chia chúng thành hai loại: - Lệnh có hiệu lực tác dụng kéo dài bị xố thay lệnh khác loại gọi lệnh tác dụng theo phương thức MODAL Ví dụ: lệnh F200 có hiệu lực lệnh F khác (chẳng hạn F120) định - Lệnh có tác dụng thân câu lệnh chứa gọi lệnh tác dụng theo phương thức THEO CÂU LỆNH Ví dụ: Lệnh G02 có hiệu lực khối lệnh chứa Dưới bảng số địa thông dụng (bắt đầu từ lệnh) mô tả chúng: 78 Bảng 5.2 Các địa lệnh mô tả chúng Mã Chức G Xác định phương thức gia công khối lệnh dịch chuyển dọc theo trục Trước lệnh này, NC phải chuẩn bị cho dịch chuyển khối Vì vậy, chức G gọi “chức chuẩn bị” (preparatory function) Ví dụ: G00 dịch chuyển nhanh khơng cắt dọc theo trục Các chức hỗn tạp (miscellaneous function), dùng để hỗ trợ chức gọi mã G M Dùng để đóng/mở chức vận hành máy, chẳng hạn: dừng chương trình, chuyển động quay trục đóng/mở xả chất làm Tải FULL (149 trang): https://bit.ly/3fQTjih Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net mát Ví dụ: M08: xả chất làm mát, M09: ngừng xả chất làm mát Tốc độ quay trục (vg/ph) S Ví dụ: S400 Tốc độ quay trục 400 vg/ph F Lượng tiến dao (mm/ph), Ví dụ: F100 Lượng tiến dao 100 mm/ph T Số hiệu dao cắt, Ví dụ: T1 Gọi dao số hiệu vị trí thay dao D Số hiệu hiệu chỉnh bán kính dao cắt Ví dụ: D1 Gọi số hiệu hiệu chỉnh dao hình hiệu chỉnh dao Số hiệu hiệu chỉnh chiều dài dao cắtVí dụ: H1 Gọi số hiệu hiệu chỉnh H dao hình hiệu chỉnh dao - Khối lệnh (block, statement) Khối lệnh đơn vị lệnh nhỏ xác định thao tác máy Các từ lệnh khối lệnh xếp theo trình tự xác định gọi cú pháp, ví dụ: N01 G00 X15 Z2 S1000 M08; Hình minh họa cấu trúc chương trình NC Thơng tin dịch chuyển Số thứ Mã tự câu dịch Thông tin vận hành máy Các trục tọa độ chuyển N G N1 G90 N2 G00 N3 G00 N4 G01 X Y Z Z-200 X50.0 Y35.5 Z-150 79 Lượng Số Dụng Chức chạy dao vòng quay cụ cắt phụ F S T M F100 S3000 T0102 M03 5.1.3 trình chương trình Chương trình để gia cơng tồn chi tiết gọi chương trình Trong q trình gia cơng máy CNC, có chế độ cắt lặp lại vị trí cắt phương thức cắt phần chương trình NC tương ứng với biểu diễn dạng chương trình Khi chương trình gọi chương trình lệnh M98, thực chương trình con, trở chương trình lệnh M99 Trong chương trình cần phải rõ số hiệu chương trình gọi số lần lặp lại chương trình Việc lập trình chương trình giúp rút ngắn đáng kể độ dài chương trình NC, giảm dung lượng nhớ lưu trữ tránh sai sót lập trình Chương trình Chương trình O0001; N1…………… ; N2 M98 P200 L2; N3…………… ; N4 M98 P200; N5……………… … O200; N1……….; N2……….; N3……….; … … N20 M99; Gọi lần Gọi lần Hình 5.2 Chương trình chương trình Trong lệnh hệ điều khiển nhảy tới thực từ câu lệnh có số hiệu định H chương trình số hiệu định P, số lần lặp lại thao tác định L 3169219 M98 P_ H_ L_; Chú ý số lần lặp tối đa máy hệ FANUC 9999 cho phép gọi lồng chương trình tới lần Lệnh M99 dùng để lặp lại đoạn khơng quan trọng phần đầu chương trình NC, giúp cho q trình khởi động- làm “nóng máy” CNC: Dưới chương trình NC minh họa lập trình với M98, M99: 80 ... module hệ thống 13 Lịch trình giảng dạy Tuần thứ Nội dung Tài Hình thức liệu dạy học Giới thiệu mơn học: CAD/CAM-CNC Mục tiêu môn học Các nội dung môn học Phƣơng pháp học tập nghiên cứu Chương CÁC... tra học phần Thi kết thúc học phần Tham quan thực hành * Thang điểm Chuyên cần: Điều kiện dự thi Thảo luận, tập: 20% Kiểm tra học phần (viết): 20% Thi kết thúc học phần (vấn đáp): 60% * Điểm học. .. viên phải thực hành đầy đủ Các học phần học trƣớc: Máy cụng cụ 1; Dụng cụ cắt 1; Công nghệ chế tạo máy Học phần thay thế, học phần tƣơng đƣơng: Không Mục tiêu học phần: Trang bị cho sinh viên