Tải bản đầy đủ (.pdf) (287 trang)

BAI GIANG cong nghe CNC (ĐH BKHN)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.76 MB, 287 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Công nghệ CNC
TS. Bùi Ngọc Tâm
Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

1


Nội dung môn học
Chương 1: Tổng quan về công nghệ CNC
Chương 2: Đặc trưng của hệ điều khiển CNC
Chương 3: Máy công cụ CNC
Chương 4: Hệ dụng cụ trên máy điều khiển số
Chương 5: Đồ gá trên máy CNC
Chương 6: Ngôn ngữ lập trình và chương trình gia
công
Chương 7 Kỹ thuật lập trình (theo hệ FANUC)

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

2


Chương 1: Tổng quan về công nghệ CNC

1.1 lịch sử phát triển của máy công cụ CNC.
 1808 Joseph M. Jacquard đã dùng bìa tôn có đục
lỗ để điều khiển các máy dệt.


 1952 Viện MIT cho ra đời máy công cụ điều khiển
số đầu tiên (CINCINNATI HYDROTEL) gồm
nhiều đèn điện tử với chức năng nội suy đường
thẳng đồng thời theo 3 trục và nhận dữ liệu thông
qua băng đục lỗ mã nhị phân.
 1959 Triển lãm máy công cụ tại Paris, trình bày
những máy NC đầu tiên của Châu Âu
 Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

 3


 1969 Những giải pháp đầu tiên về điều khiển liên kết chung
từ một máy tính trung tâm DNC
 1976 Hệ vi xử lý tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ
thuật CNC
 1978 Các hệ thống gia công linh hoạt (FMS) được tạo lập
 1979 Những khớp nối liên hoàn CAD/CAM đầu tiên xuất
hiện
 1986/1987 Giải pháp tích hợp và tự động hoá sản xuất
(CIM)
 1994 Khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM-CNC

 Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

 4


1.2. Khái niệm về điều khiển số.
Khi gia công trên máy công cụ thông thường, các bớc gia công chi tiết do

ngời thợ thực hiện quá trình đó bằng tay nh: Điều chỉnh sồ vòng quay,
lượng chạy dao, kiểm tra vị trí dụng cụ cắt để đạt được kích thớc cần gia
công trên bản vẽ
Ngc lại trên máy điều khiển số thì quá trình gia công thực hiện một cách tự
động. Trước khi gia công ngời ta phải đa vào hệ thống điều khiển một
cơng 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 chi tiết gọi là một chương trình chi tiết (Part
program).
Máy công cụ điều khiển theo chương trình số gọi là máy công cụ NC và máy
công cụ CNC.

Cụng ngh CNC - TS. Bựi Ngc Tõm

5


1.3. §Æc ®iÓm vÒ cÊu tróc m¸y c«ng cô CNC.
1.3.1. Cấu trúc. Cấu tạo máy công cụ CNC về cơ bản giống máy
công cụ truyền thống. Sự khác nhau là ở chỗ các thiết bị liên quan
tới quá trình gia công đưược điều khiển bởi máy tính.
Hệ thống CNC gồm 6 phần:
 Chưương trình gia công (part program).
 Thiết bị đọc chưương trình (Program input device).
 Hệ điều khiển máy (MCU).
 Hệ thống truyền động (Drive System).
 Máy công cụ (Machine Tool).
 Hệ thống phản hồi (Feedback System).
Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm


6


H 1.1 CÊu tróc cña m¸y CNC
Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

7


Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

8


1.3.2. §Æc ®iÓm vÒ cÊu tróc cña m¸y c«ng cô CNC.
Máy công cụ truyền
thống
Đầu vào :
Đòi hỏi phải điều chỉnh
bằng tay theo bản vẽ, gá
phôi vào và dao cắt
tương ứng.

Máy NC

Máy CNC

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 NC trong bộ nhớ
trên đĩa cứng.
Điều khiển NC:
Điều khiển CNC:
Điều khiển bằng tay:
Người thợ đặt các thông Bộ đièu khiển NC sử lý các
Các chức năng điều khiển do máy vi
số gia công (số vòng
thông tin về đường chạy dao tính tích hợp trong bộ điều khiển
quay, lượng dư ,…) bằng và lượng dư rồi truyền các
CNC và phần mềm tương ứng đảm
tay
tín hiệu đến máy
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 công.
Phần mềm giám sát sai số cũng
được tích hợp trong bộ điều khiển.
đầu vào :
Chương trình NC được đưa tới
bộ điều khiển thông qua băng
đục lỗ

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

9



3.2. Đặc điểm về cấu trúc của máy công cụ CNC.
Máy công cụ
truyền thống

Máy NC

Máy CNC

điều khiển kích
thước:
Người thợ phải
đo và kiểm tra
kích thước phôi
bằng tay và nếu
cần thiết, phải lặp
lại quá trình gia
công .

Điều
khiển
kích
thước:
Máy NC đảm bảo
sự ổn định kích
thước
trong
quá
trình gia công bằng
những

thông
tin
phản hồi liên tục từ
hệ thống đo là các
động cơ servo.

Điều khiển kích thước:
Máy CNC đảm bảo sự
ổn định kích thước trong
quá trình gia công bằng
những thông tin phản
hồi liên tục từ hệ thống
đo và các động cơ servo
được điều khiển bằng số
vòng quay. Các servo đo
lường giám sát và điều
khiển kích thước ngay
trong quá trình gia công.

Cụng ngh CNC - TS. Bựi Ngc Tõm

10


1.4 Các hệ điều khiển số
1.4.1 Hệ điều khiển số NC
Khái niệm: Đặc tính của hệ điều khiển này là “chương
trình hoá các mối liên hệ” trong đó mỗi mảng linh
kiện điện tử riêng lẻ được xác định một nhiệm vụ nhất
định

Liên hệ giữa chúng phải thông qua những dây nối hàn
cứng trên các mạch logic điều khiển
Chức năng điều khiển được xác định chủ yếu bởi phần
cứng
Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

11


Mô hình hệ điều khiển số NC

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

12


1.4.2 Hệ điều khiển số CNC

Khái niệm
Điều khiển 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 vi
Các chương trình CNC và các hàm logic được lưu trên các vi
mạch máy tính đặc biệt (các thanh ghi bộ nhớ của máy tính)
dưới dạng các phần mềm thay vì được nối kết cứng (nối dây)
do đó các chương trình làm việc có thể thiết lập trước.

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

13



Mô hình hệ điều khiển số CNC

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

14


1.4.3 Hệ điều khiển DNC (Direct Numerical
Control)
Đặc điểm : Hệ thống điều khiển trong đó nhiều máy CNC được nối với
một máy vi tính gia công trung tâm qua đường dẫn dữ liệu
Mỗi máy công cụ CNC có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của nó có
nhiệm vụ chọn lọc và phân phối các thông tin, bộ tính toán được coi là
cấu nối giữa máy công cụ và máy tính trung tâm.
Máy tính trung tâm có thể nhận những thông tin từ các bộ phận điều
khiển CNC để hiệu chỉnh chương trình hoặc có thể đọc những dữ liệu từ
máy công cụ
Trong một số trường hợp máy tính đóng vai trò chỉ đạo trong việc lựa
chọn những chi tiết gia công theo thứ tự ưu tiên để phân chia lượng gia
công tới các máy khác nhau
Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

15


Mô hình hệ điều khiển DNC

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm


16


1.4.4 Hệ điều khiển AC (điều khiển thích nghi)
“Hệ thống điều khiển thích nghi là hệ thống điều
khiển có tính đến tác động bên ngoài của hệ thống
công nghệ để điều chỉnh chu kỳ gia công (quá trình
gia công) nhằm loại bỏ ảnh hưởng của các yếu tố đó
tới độ chính xác gia công”
Hệ thống điều khiển thích nghi có thể ổn định được
kích thước gia công, công suất cắt, mômen cắt hay
nhiệt độ cắt.
Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

17


1.4.5 Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS)
Hệ thống sản xuất linh hoạt là hệ thống sản xuất có mức
độ tự động hoá cao, là tổ hợp bao gồm của các máy gia
công CNC tự động, hệ thống kiểm tra được liên kết với
nhau thành một hệ thống nhất quán theo dòng vật
liệu với sự trợ giúp của hệ thống vận chuyển-tích
trữ phôi tự động và điều khiển nhờ máy tính dùng để chế
tạo nhiều chủng loại chi tiết với sản lượng vừa và nhỏ

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

18



Phân loại hệ thống FMS

 Mức thứ nhất: Mođun sản xuất linh hoạt. Là một máy CNC nhiều
nguyên công được trang bị cơ cấu thay dao tự động.

 Mức thứ hai: Tế bào sản xuất linh hoạt. Bao gồm 2-3 máy CNC nhiều
nguyên công và được nối kết với nhau bằng hệ thống vận chuyển.

 Mức thứ ba: Hệ thống sản xuất linh hoạt: Bao gồm một số máy CNC
nhiều nguyên công được nối kết với nhau bằng hệ thống vận chuyển tự
động.

 Mức thứ tư: Nhà máy sản xuất tự động hoá linh hoạt: Nhà máy này bao
gồm nhiều thiết bị khác nhau và tất cả các nguyên công đều được thực
hiện một cách tự động đòi hỏi độ phức tạp rất cao của hệ thống điều
khiển
Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

19


Cấu trúc của FMS

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

20



Chương II: Đặc trưng về máy điều khiển 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
2.5 Các dạng điều khiển

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

21


2.1 Các trục tọa độ và chiều chuyển động
2.1.1 Hệ trục toạ độ
 Hệ thống các trục toạ độ xác định theo nguyên tắc bàn tay
phải
 Ngón tay cái là trục X, ngón tay trỏ là trục Y và ngón tay
giữa là trục Z

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

22


2.1.2 Hệ trục toạ độ trên một số máy - Một số quy
định 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, thì
chính trục toạ độ đó là trục Z
 Nếu một trục chính xoay nghiêng được song song với nhiều
trục toạ độ khác nhau thì trục Z là trục vuông góc với bàn
kẹp chi tiết chính của máy
 Nếu máy có nhiều trục chính công tác, ta sẽ chọn một trong
số đó là trục chính theo cách ưu tiên trục nào có đường tâm
vuông góc với bàn kẹp chi tiết
Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

23


Trục 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
chi tiết
• Nếu trục X thẳng 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 chi tiết
Trên các máy có chi tiết quay tròn (ví dụ máy tiện)
Trục X nằm theo phương hướng kính đi từ trục chi tiết đến
bàn kẹp dao chính
Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm


24


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 khiển
độc lập khác ta dùng kí hiệu U (// X), V (// Y) và W (// Z).
Các trục song song khác (so với toạ độ chính) nhận các ký hiệu tiếp
theo là P (// X), Q (// Y) và R (// Z).

Công nghệ CNC - TS. Bùi Ngọc Tâm

25


×