Bài giảng CAD/CAM-CNC Week01

CNC Lecture 11 TTỔỔNG QUAN VNG QUAN VỀỀ ĐI ĐIỀỀU KHIU KHIỂỂN SN SỐỐ Ths Phùng Xuân Lan Bộ môn CNCTM Khoa Cơ Khí 22 NNộội dung ci dung củủa ba bàài gii giảảngng Bản chất của điều khiển số Bước phát tri[.]

Trang 1

TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ

Ths.Phùng Xuân Lan

Bộ môn CNCTM Khoa Cơ Khí

Trang 2

Nội dung của bài giảng

Bản chất của điều khiển số

Bước phát triển của điều khiển số

Tính năng và ứng dụng của điều khiển số so với điều khiển thông thường

Các hệ thống điều khiển số

Trang 3

Điều khiển số

z “Điều khiển số (Numerical Control) là một quá trình tự động điều khiển các hoạt động của máy trên cơ sở các dữ liệu số được mã hoá đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệthống”

z Máy hiểu theo nghĩa rộng bao gồm: các máy cắt kim loại, robot, băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công…

z Dữ liệu số được mã hoá bao gồm: các chữ số, số thập phân, các chữ cái và một số các ký tự đặc biệt

z Các chữ số và ký tự đó đại diện cho các đặc tính gia công như kích thước của chi tiết, các dụng cụ được yêu cầu, dung dich trơn nguội, tốc độ vòng quay trục chính, tốc độ chạy dao và được tổ hợp thành câu lệnh

Trang 4

Điều khiển số

z Dữ liệu đầu vào bao gồm:

Các thông tin hình học: Là hệ thống thông tin điều khiển các chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết, liên quan trực tiếp đến quá trình tạo hình bề mặt (thể hiện dịch chuyển dụng cụ)

Các thông tin công nghệ: Là hệ thống thông tin điều khiển các chức năng vận hành của máy như đóng mở trục chính máy, đóng mở dung dich trơn nguội, đóng mở hộp chạy dao, hộp trục chính của máy lựa chọn chiều sâu cắt, tốc độ chạy dao, số vòng quay trục chính,

z Định dạng tín hiệu đầu vào chứa các thông tin điều khiển số để điều khiển máy CNC nói chung là một chuỗi các xung điện

Các xung được sắp xếp theo các mẫu khác nhau Mỗi mẫu đại diện cho một kí tự hay con số cụ thể nào đó Và các mẫu xung khác nhau được gọi là code.

Với mục đích điều khiển, chỉ 7 trong 8 xung được sử dụng cho việc biểu diễn giá trị nhị phân Æ Tương đương với 127 code có thể được biểu diễn Con số này vượt quá số code yêu cầu cho điều khiển số là 52.

Trang 5

Trang 6

Trang 7

Trang 8

NC code tape

NC program tape

Trang 9

Trang 10

Phương pháp truyền thông tin đầu vào

z Những thông tin cần thiết để gia công một chi tiết nào đó được tập hợp một cách hệ thống thành chương trình gia công chi tiết và cóthể:

Thông qua các vật mang tin như băng đục lỗ, giấy đục lỗ

Được soạn thảo và lưu trữ trong vật mang tin (băng từ, đĩa từ hoặc đĩa compact CD) và được đưa vào hệ điều khiển số qua c qua c ửa nạp tương thích.

Được đưa vào hệ điều khiển số thông qua các nút bấm bằng tay trên bảng điều khiển.

Được chuyển trực tiếp từ bộ nhớ của một máy tính điều hành chủ sang

hệ điều khiển số của từng trạm gia công (nguyên tắc vận hành DNC)

Trang 11

Trang 12

1952

z 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

1958

z Ngôn ngữ lập trình biểu tượng hoá đầu tiên (APT) được giới thiệu trong quan hệ liên kết với máy tính IBM 704

Trang 13

1959

z Triển lãm máy công cụ tại Paris, trình bày những máy NC đầu tiên của Châu Âu

1960

z Các hệ điều khiển NC trong kỹ thuật đèn bán dẫn đã thay thế các

hệ thống điều khiển cũ dùng đèn điện tử

Trang 14

Trang 15

Các hệ điều khiển số

Hệ điều khiển số NC (Numerical Control)

z 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

z Chức năng điều khiển được xác định chủ yếu bởi phần cứng

Trang 16

Hệ điều khiển số NC (Numerical Control)

Băng đục lỗ Tính toán, kiểm tra, giải mã

Lưu giữ thông tin vị trí

Lưu giữ lệnh điều khiển máy

Bộ so sánh trị số thực

và trị số cho trước Bộ nội suy

Bộ khuyếch đại các thông tin dịch chuyển

và điều khiển máy

Bộ thích nghi

Hệ thống đo dịch chuyển

Hệ thống truyền động

Lệnh điều khiển máy Trị số cho trước

Điều khiển NC

Máy NC

Trị số

thực

Trang 17

Hệ điều khiển số CNC (Computer Numerical Control)

z Điều khiển CNC là một hệ điều khiển có thể lập trình và ghi nhớ Nóbao hàm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý kèm theo các bộphận ngoại vi

z 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

Trang 18

Hệ điều khiển số CNC (Computer Numerical Control)

Đĩa mềm, CD Đưa dữ liệu vào từ bàn phím

Chương trình vào/ra Chương trình giải mã Chương trình điều hành bộ lưu giữ chương trình

Bộ khuyếch đại các thông tin dịch chuyển và điều khiển máy

Chương trình gia công NC

Trang 19

Hệ điều khiển DNC (Direct Numerical Control)

z 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

z Mỗi máy công cụ CNC có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của

nó có nhệm 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

z 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

z 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

Trang 20

Hệ điều khiển DNC (Direct Numerical Control)

Ưu điểm của hệ thống

z Có một ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin của chương trình của chi tiết gia công và dụng cụ trên tất cả các máy công cụ

z Truyền dữ liệu nhanh, tin cậy, phát huy tốt hiệu quả của các máy NC

z Điều khiển và lập kế hoạch gia công dễ dàng

Trang 21

Hệ điều khiển thích nghi (Adaptive Control)

z 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 kỳgia công (quá trình gia công) nhằm loại bỏ ảnh hưởng của các yếu

tố đó tới độ chính xác gia công

z Hệ thống điều khiển thích nghi có thể ổn định được kích thước gia công, công suất cắt, mômen cắt hay nhiệt độ cắt

Schematic illustration of a reconfigurable modular machining center capable of accommodating workpieces of different shapes and sizes and requiring different machining operations on their various surfaces Source: After Y Koren.

Trang 22

Hệ điều khiển thích nghi (Adaptive Control)

z Ưu điểm của AC

Tối ưu hoá các quá trình gia công

Nâng cao được độ chính xác gia công

Giảm thiểu tác động của các yếu tố bên ngoài (rung động, nhiệt cắt, sự không đồng đều của phôi liệu…)

In-process inspection of workpiece diameter in a turning operation The system automatically adjusts the radial position of the cutting tool in order to produce the correct diameter.

Trang 23

z FMS được ứng dụng để gia công các chi tiết có hình dáng khác nhau nhưng trong cùng một họ sản phẩm theo thứ tự không lựa chọn với giá thành hợp lý

Trang 24

Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS

Trang 25

A general view of a flexible manufacturing system in a plant showing several

Trang 26

A schematic illustration of a flexible manufacturing system showing machining

centers, a measuring and inspection station And automated guided vehicles

Trang 27

Cơ cấu vệ tinh cấp, tháo phôi tự động

Trang 28

Các máy CNC một trục hoặc nhiều trục

Các robot làm nhiệm vụ vận chuyển

Trang 29

Three basic types of topology for a local area network (LAN) (a) The star topology is suitable for situations that are not subject to frequent configuration changes All messages pass through

a central station Telephone systems in office buildings usually have this type of topology (b)

In the ring topology, all individual user stations are connected in a continuous ring The message is forwarded from one station to the next until it reaches its assigned destination Although the wiring is relatively simple, the failure of one station shuts down the entire network (c) In the bus topology, all stations have independent access to the bus This systems is reliable and easier than the other two to service Because its arrangement is similar to the layout of the machines in the factory, its installation is relatively easy, and it can be rearranged

Trang 30

z Ưu điểm của hệ thống FMS

Nâng cao năng suất của máy nhờ gia công đồng thời bằng nhiều dao

Giảm thời gian phụ nhờ thay dao tự động và sử dụng cơ cấu vệ tinh

để gá phôi

Tự động hoá dòng di chuyển của phôi nhờ hệ thống vận chuyển điều khiển bằng máy tính

Giảm chi phí hành chính nhờ điều điều sản xuất bằng máy tính

Tối ưu hoá quá trình công nghệ bằng ứng dụng hệ thống kế hoạch khai thác tối ưu

Trang 31

Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS - Fesco

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Trang 35

Trang 36

Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing)

z Là sự liên kết toàn bộ giữa CAD và CAM vào một quá trình giám sát và điều khiển hoàn toàn bằng máy tính

Trang 37

TRAD ITIONAL

CHOICES

Mass Production

Customization

Continuous Process

Trang 38

Trang 39

Trang 40

(a) Functional layout of machine tools in a traditional plant Arrows indicate the flow of materials and parts in various stages of completion

(b) Group-technology

(cellular) layout Legend:

L – lathe, M = milling machine, D = drilling machine, G = grinding machine, A = assembly

Source: After M P

Groover.

Trang 41

Grouping parts according to their (a) geometric similarities and

z Group technology (Công nghệ nhóm)

Định dạng
Số trang	41
Dung lượng	4,96 MB