Báo cáo thí nghiệm cơ sở CNC

Là qua trình xảy ra trong một hệ thống giới hạn,trong đó một hay nhiều đại lượng là các đại lượng đầu vào ,các đại lượng khác là các đại lượng đầu ra,chúng tác động và ảnh hưởng tới hệ thống theo những quy luật riêng. 2.Điều khiển số NC Là hệ thống điều khiển đặc trưng bởi các đâị lượng đầu vào là các tín hiệu số nhị phân,chúng được đưa vào hệ thống điều khiển dưới dạng một trương trình điều khiển có tính cấu trúc và hệ thống. 3. Thông tin điều khiển + Thông tin hình học: là thông tin điiều khiển các chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết,liên quan trực tiếp đến tạo bề mặt. + Thông tin công nghệ:Là hệ thống thông tin cho phép máy thực hiện gia công với những giá trị công nghệ yêu cầu 4.Máy công cụ điều khiển theo chương trình số (M_CNC) Là thế hệ máy công cụ được điều khiển theo chương trình viết tắt bằng mã kí tự số,chữ cái,và các kí tự chuyên dụng….trong đó hệ thống điều khiển có cài đặt các bộ vi xử lí(microprocessor)

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện Cơ Khí

Bộ môn CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

-BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

Cơ sở CNC

Sinh viên :Nguyễn Việt Đức

Mssv :

Lớp :

Mã lớp thí nghiệm :

Hà Nội, 7/2017

BÁO CÁO THÍ NGH M MÔN C s CNC Ệ ơ ở

I. Các khái ni m c b nệ ơ ả

II. Quá trình phát tri n và trình đ hi n t iể ộ ệ ạ

III. Các d ng đi u khi n sạ ề ể ố

IV H th ng đi m chu n và h t a đ trên máyệ ố ể ẩ ệ ọ ộ

IV. C u trúc c a máy công cấ ủ ụ

VI H th ng đi u khi n máyệ ố ề ể

VII Các b ph n c a máy CNCộ ậ ủ

I.CÁC KHÁI NI M C B N Ệ Ơ Ả

1.Quá trình đi u khi nề ể

Là qua trình x y ra trong m t h th ng gi i h n,trong đó m t hay nhi u ả ộ ệ ố ớ ạ ộ ề

đ i lạ ượng là các đ i lạ ượng đ u vào ,các đ i lầ ạ ượng khác là các đ i lạ ượng

đ u ra,chúng tác đ ng và nh hầ ộ ả ưởng t i h th ng theo nh ng quy lu t ớ ệ ố ữ ậ riêng

2.Đi u khi n s NCề ể ố

Là h th ng đi u khi n đ c tr ng b i các đâ lệ ố ề ể ặ ư ở ị ượng đ u vào là các tín hi uầ ệ

s nh phân,chúng đố ị ược đ a vào h th ng đi u khi n dư ệ ố ề ể ướ ại d ng m t ộ

trương trình đi u khi n có tính c u trúc và h th ng.ề ể ấ ệ ố

3 Thông tin đi u khi nề ể

+ Thông tin hình h c: là thông tin đii u khi n các chuy n đ ng tọ ề ể ể ộ ương đ i ố

gi a dao và chi ti t,liên quan tr c ti p đ n t o b m t.ữ ế ự ế ế ạ ề ặ

+ Thông tin công ngh :Là h th ng thông tin cho phép máy th c hi n gia ệ ệ ố ự ệ công v i nh ng giá tr công ngh yêu c uớ ữ ị ệ ầ

4.Máy công c đi u khi n theo chụ ề ể ương trình s (M_CNC)ố

Là th h máy công c đế ệ ụ ược đi u khi n theo chề ể ương trình vi t t t b ng ế ắ ằ

mã kí t s ,ch cái,và các kí t chuyên d ng….trong đó h th ng đi u ự ố ữ ự ụ ệ ố ề khi n có cài đ t các b vi x lí(microprocessor)ể ặ ộ ử

II.Quá trình phát tri n và trình đ hi n t i ể ộ ệ ạ

1.Quá trình phát tri n.ể

+ Cu i nh ng năm 40,h c vi n công ngh MIT c a Hoa Kỳ nghiên c u kỹ ố ữ ọ ệ ệ ủ ứ thu t đi u khi n s ậ ề ể ố

+Nh ng th p niên 50-60 máy NC ra đ i ,h th ng đi u khi n s đữ ậ ờ ệ ố ề ể ố ược ch ế

t o theo kỹ thu t c a công ngh bóng đèn đi n t và roleạ ậ ủ ệ ệ ử

+ Sau nh ng năm 1960,s d ng bán d n r i r c,điôt và tranzito.sau đó ngữ ử ụ ẫ ờ ạ ứ

d ng đi u khi n có dung lụ ề ể ượng l n.ớ

Hình nh máy công truy n th ng.ả ề ố

2 Trình đ hi n t iộ ệ ạ

+ Các ch c năng tính toán trong h th ng CNC ngày càng hoàn thi n và ứ ệ ố ệ

đ t t c đ x lí cao,v t mang tin dung lạ ố ộ ử ậ ượ ớn l n

+Màn hình được thay th b ng màn hình đ h a,biên d ng chi ti t gai ế ằ ồ ọ ạ ế công,chuyenr đ ng c a dao c đ u độ ủ ụ ề ược hi n th ể ị

+ Các h CNC riêng l có th ghép m ng c c b hay m r ng đ qu n lý ệ ẻ ể ạ ụ ộ ở ộ ể ả

đi u hành m t cách t ng th ề ộ ổ ể

+ Đi u khi n CNC nhi u tr c đ ng th i.ề ể ề ụ ồ ờ

Hình nh : máy CNC hi n nayả ệ

III.CÁC D NG ĐI U KHI N S Ạ Ề Ể Ố

1 Đi u khi n đi m – đi m (point to point)ề ể ể ể

Cho phép xác đ nh v trí ng d ng c theo các đi m đã l p trình v i d ng ị ị ứ ụ ụ ể ậ ớ ụ

c không ăn vào phôi.Chuy n đ ng trên các tr c riêng l , lúc này không có ụ ể ộ ụ ẻ ràng bu c b i quan h hàm s và t c đ c a các y u t công ngh Đi u ộ ở ệ ố ố ộ ủ ế ố ệ ề khienr đi m đên đi m ch y u dung trong máy khoan,doa,hàn đi m.ể ể ủ ế ể

Khi d ng c ch y t i các đi m đích ch y dao thì b t đ u c t.M c đích c n ụ ụ ạ ớ ể ạ ắ ầ ắ ụ ầ

đ t là các khích thạ ướ ỗc l gia công so v i hai tr c X,Y ph i chính xác,còn cácớ ụ ả quỹ đ o khác chuy n đ ng c a dao hay bàn dao đ u không có ý nghĩa.V ạ ể ộ ủ ề ị trí c a các l có th đủ ỗ ể ược đi u khi n trên hai tr c X, Y quỹ đ o làm v i ề ể ụ ạ ớ

m t trong hai tr c m t góc tộ ụ ộ ương ng v i tr c đó có th đi u khi n k ứ ớ ụ ể ề ể ế

ti p nhau,t c là theo hai tr c riêng rẽ.ế ứ ụ

2 Đi u khi n theo đề ể ường.

ng d ng :trên máy ti n khi gia công nh ng chi ti t hình tr tròn đ n

gi n,máy phay khi gia công nh ng biên d ng song song v i các tr c.ả ữ ạ ớ ụ

C n ph i th c hi n các chuy n đ ng v i t c đ c t g t l a ch n khác ầ ả ự ệ ể ộ ớ ố ọ ắ ọ ự ọ nhau nh ng yêu c u th c hi n trên t ng tr c m t.ư ầ ự ệ ừ ụ ộ

3 Đi u khi n theo biên d ngề ể ạ

+ Gi a các đi m b t đ u và đi m k t thúc m t chuy n đ ng c n s n sing ữ ể ắ ầ ể ế ộ ể ộ ầ ả

m t biên d ng có rang bu c b i các quan h s ộ ạ ộ ở ệ ố

+ D ng đi u khi n biên d ng này bao g m kh năng đi u khi n đi m ạ ề ể ạ ồ ả ề ể ể cũng nh đi u khi n đư ề ể ường tuy n tính và phi tuy n.ế ế

4 Đi u khi n biên d ng 2Dề ể ạ

Đi u khi n contour 2D choề ể

phép các d ch chuy n c uị ể ả

d ng c c t theo đụ ụ ắ ường

th ng và tròn,d a vào haiẳ ự

tr c c đ nh ụ ố ị

N u m t máy CNC có ba tr cế ộ ụ

và s đi u khi n contourự ề ể

2D,thì tr c th ba ch có thụ ứ ỉ ể

được đi u khi n không phề ể ụ

thu c vào hai tr c kia.Nhìnộ ụ

trên hình ta th y,lấ ượng ăn dao được đi u khi n theo tr c Z còn phay biên ề ể ụ

d ng là s k t h p gi a hai tr c X,Y.ạ ự ế ợ ữ ụ

5.Đi u khi n biên d ng 2,5Dề ể ạ

Cho phép các d ch chuy n c a d ngị ể ủ ụ

c theo đụ ường th ng và theo cung trònẳ

trong m t s m t ph ng làmộ ố ặ ẳ

vi c,nh ng ch có th có hai tr c hòaệ ư ỉ ể ụ

h p v i nhau v i s l u ý t i cácợ ớ ớ ự ư ớ

chuy n đ ng gi a chúng.ể ộ ữ

Trên máy phay CNC có ba tr c X,Y,Zụ

ho c sẽ đii u khi n đ ng th i ho c Xặ ề ể ồ ờ ặ

và Y ho c X vaF Z ho c Y và Z.Trên cácặ ặ

máy phay đi u đó có nghĩa là ăn dao cóề

th th c hi n.ể ự ệ

Hình.Đi u khi n biên d ng 2,5Dề ể ạ

6.Đi u khi n biên d ng 3Dề ể ạ

Cho phép đ ng th i ch y dao theo c 3 tr c X,Y,Z (c ba tr c chuy n đ ng ồ ờ ạ ả ụ ả ụ ể ộ hòa h p v i nhhau hay có quan h ràng bu c b ng hàm s ).Ta th y trên ợ ớ ệ ộ ằ ố ấ hình ,biên d ng đạ ược gia công theo c 3 tr c có lả ụ ượng ch y dao theo chúngạ

t o thành.Đi u khi n contour 3D đạ ề ể ượ ức ng d ng r ng đ gia công các ụ ộ ể khuôn m u chính xacx,gia công các b m t không gian ph c t p.ẫ ề ặ ứ ạ

IV H th ng đi m chu n và h t a đ trên máy ệ ố ể ẩ ệ ọ ọ

1.Quy T c bàn tay ph i.ắ ả

Các tr c t nh ti n và quay trong máy luôn tuân theo quy t c bàn tay ph i.ụ ị ế ắ ả

2.Tiêu chu n IDN,EIA,ISO.ẩ

Theo quy đ nh ch c n t i đa 14 tr c là có th mô t baats kỳ mayd CNC ị ỉ ầ ố ụ ể ả

ph c t p nào.ứ ạ

Máy CNC 9 tr c th ng:ụ ẳ

+ Ba tr c th ng th nh t X,Y,Z.ụ ẳ ứ ấ

+Ba tr c th ng th hai:U//X,V//Y,W//Z.ụ ẳ ứ

+ Ba tr c th ng th ba:P//X,Q//y,R//Z.ụ ẳ ứ

Máy CNC 5 tr c quay:ụ

+Ba tr c A,B,C quay l n lụ ầ ượt xung quanh các tr c th ng đ ng th nh t ụ ẳ ứ ứ ấ X,Y,Z

+Hai tr c th hai O và E Đăc tr ng c a hai tr c này là quay song song v i ụ ứ ư ủ ụ ớ

tr c quay A Ho c B ho c C ho c m t tr c đ c bi t nào đó.ụ ặ ặ ặ ộ ụ ặ ệ

3.H t a đ trên máy đi u khi n s ệ ọ ọ ề ể ố

Trên máy ti n.ệ

+

Tr c Z ch y song song v i tr c chính c a máy v i quy ụ ạ ớ ụ ủ ớ ước chi u dề ương ch y ạ

t chi ti t đ n d ng c ừ ế ế ụ ụ

+ Tr c X ch vuông góc v i tr c chính v i quy ụ ỵ ớ ụ ớ ước chi u dề ương ch y t tâm ạ ừ

tr c chính đ n tâm giá dao.ụ ế

Trên máy phay

+ Tr c chính mang d ng c c t quay.ụ ụ ụ ắ

+ Chuy n đ ng ch y dao là các chuy n đ ng t nh ti n theo các tr c X,Y,Z ể ộ ạ ệ ộ ị ế ụ + Tr c Z ch y song song v i tr c chính c a máy ,chi u dụ ạ ớ ụ ủ ề ương hướng t chi ừ

ti t t i d ng c c t.ế ớ ụ ụ ắ

+ Tr c X,Y thụ ường n m trong các m t đ nh v ằ ặ ị ị

V.C U TRÚC C A MÁY CÔNG C CNC Ấ Ủ Ụ

Máy tính đi u khi n CNC là m t máy tính công nghi p.ề ể ộ ệ

Chu trình gia công : được vi t dế ướ ại d ng các ngôn ng (Lspi, Lsicode)ữ Thi t k >> chu n b công ngh >> L p trình gia công>> chế ế ẩ ị ệ ậ ương trình gia công>>Máy CNC

Hình nh: máy tính công nghi pả ệ

S khác nhau gi a máy công c v n năng và máy công c c CNCự ữ ụ ạ ụ ụ

Máy

N i dungộ M y công c v n năngấ ụ ạ Máy công c đi u ụ ề

khi n sể ố

Ngu n đ ng l cồ ộ ự Đ ng l c 3 pha thông ộ ự

thường -Đ ng c 1 chi u đi u ộ ơ ề ề

khi n vô c pể ấ -Đ ng c AC –xoay ộ ơ chi u bi n t n vô c p ề ế ầ ấ -Đ ng c bộ ơ ước (step-motor)

-Đ ng c bộ ơ ước + đ ng ọ

c th y l cơ ủ ự

Đi u khi n ề ể B ng tay (C c u đi u ằ ơ ấ ề

khi n b ng cam)ể ằ Đi u khi n s v i s ề ể ố ớ ự

tr giúp c a h th ng ợ ủ ệ ố

đi u khi n màn hình ề ể

hi n thể ị Thay phôi B ng tayằ Có h th ng t đ ng ệ ố ự ộ

thay phôi

Thay dao B ng tayằ Có h th ng thay t ệ ố ự

đ ngộ

Bi n đ i truy n d nế ổ ề ẫ Thanh rang ,bánh rang

thường Vít me,đai c thố ương

Thanh răng/bánh răng yêu c u có c c u k p ầ ơ ấ ẹ

kh khe hứ ở Vit me,đai cố

Đi u khi n ề ể Các công tác và g t ạ

b ng c khíằ ơ Đi u khi n s ,b ng ề ể ố ằ

b ng khi n+ màn hình ả ể

hi n thể ị

T c đ truy n d nố ộ ề ẫ Phân c pấ Vô c pấ

Tính đi n hình c a ể ủ

xích đ ngộ Dài,thông qua nhi u cề ơ

c uấ

C ng khó thay đ iứ ổ

Ng n nh có thắ ư ể

M n d o ( mang tính ề ẻ

ch t linh ho t trong ấ ạ thay đ i t c đ )ổ ố ộ Vào chương trình Đ a ra các chư ương

trình t bàn phímừ

K p phôiẹ Gá k p phôi b ng tayẹ ằ Gá k p phôi t đ ngẹ ự ộ

Xác đ nh chu n khi gia ị ẩ

công Dùng phgá đ n gi n,đ chính ơ ươả ng pháp rà ọ

xác th pấ

Dùng các thi t b rà gá ế ị chuyên dung,đ chính ộ xác cao

Đ t t c đ tr c chínhặ ố ộ ụ Dùng tay v n đ đi u ặ ể ề

ch nh s vòng quay ỉ ố

tr c chínhụ

Đ a vào t bàn phímư ừ

Ki m tra kích thể ước

s n ph mả ẩ Dùng thướ ặc c p Dùng đ u đo chuyên ầ

d ngụ

V.H ĐI U KHI N MÁY CNC Ệ Ề Ể

Khái ni m :H đi u khi n máy là thành ph n trung tâm c a máy công ệ ệ ề ể ầ ủ

c ,nó đi u khi n quá trình chuy n đ ng v trí c a ác thành ph n chuy n ụ ề ể ể ộ ị ủ ầ ể

đ ng trên máyộ

H đi u hành nh :HEDENHAN TCN 426/430ệ ề ư

MAZATROL

H truy n đ ng trong CNC đệ ề ộ ược truy n b t đàu t đ ng c qua c c u ề ắ ừ ộ ơ ơ ấ

ch p hành đ th c hi n các nhi m v Các lo i đ ng c thấ ể ự ệ ệ ụ ạ ộ ơ ường đượ ửc s

d ng trong máy CNC là:ụ

Đ ng c th y l c: S d ng ch y u trong giai đo n phát tri n ban đ u c aộ ơ ủ ự ử ụ ủ ế ạ ể ầ ủ NC

+ Đi u khi n vô c p các lo i c c u ch p hành,trong máy NC đi u khi n ề ể ấ ạ ơ ấ ấ ề ể

m y b ng các lo i vab servo.ả ằ ạ

+ Công su t đ ng c có th đ t đ n 100kw.ấ ộ ơ ể ạ ế

+H n ch do h th ng th y l c c ng k nh,khó đi u khi n ,đ t ti n.ạ ế ệ ố ủ ự ồ ề ề ể ắ ề

Hình nh: đ ng c servoả ộ ơ

1.Đ ng c đi n 1 chi u :ộ ơ ệ ề

+ Đi u khi n vô c p các c c u ch p hành.ề ể ấ ơ ấ ấ

+ Công su t c u đ ng c thấ ả ộ ơ ường s d ng t 0,3-6kw.ử ụ ừ

+ Đ ng c đi n 1 chi u servo có ch i than,có th tích h p h th ng ph n ộ ơ ệ ề ổ ể ợ ệ ố ả

h i t c đ ồ ố ộ

Hình nh:đ ng c đi n 1 chi u.ả ộ ơ ệ ề

2.Đ ng c bộ ơ ước:

Máy CNC ch y u dùng hai lo i đ ng c đó là:DC và AC servo.Nh ng máy ủ ế ạ ộ ơ ữ

đ i cũ thì thờ ường dùng DC ,t năm 1987 tr l i đay thì chuy n sang dùng ừ ở ạ ể

đ ng c ACộ ơ

3.H th ng đ ng c bệ ố ộ ơ ước th y l củ ự

Đ ng c bộ ơ ước th y l c truy n đén đ ng củ ự ề ộ ơ

quay cho c c u đi u ph i servo th yơ ấ ề ố ủ

l c,đ ng c th y l c th c hi n chuy n đ ng.ự ộ ơ ủ ự ự ệ ể ộ

Đ ng c th y l c có th chuy n d ng quayộ ơ ủ ự ể ể ộ

ho c có th chuy n đ ng t nh ti n v i cặ ể ể ộ ị ế ớ ơ

ccaus đo ph n h i.ả ồ

4.Đ ng c đi n xoay chi u 3 pha.ộ ơ ệ ề

+ Đi u ề khi n đ ng c vô c p d a trên c s bi n đ i t n s ể ộ ơ ấ ự ơ ở ế ổ ầ ố + Dùng khá nhi u trong chuy n đ ng chay dao c a máy CNC.ề ể ộ ủ + Công su t có th đ t hàng trăm Kwấ ể ạ

Tr c t a đ c a m t s máy công c ụ ọ ộ ủ ộ ố ụ

Máy doa 3 tr c t a đ Máy doa 4 tr c t a đụ ọ ộ ụ ọ ộ 5.H th ng đi m chu n.ệ ố ể ẩ

VII.CÁC B PH N CHÍNH C A MÁY CNC Ộ Ậ Ủ

1 Bộ phận thay dao tự động (ATC)

Đây là điều quan trọng để ATC thay đổi dụng cụ trong phạm vi trục chính càng nhanh càng tốt Bằng sự thích ứng của quá trình điều khiển và động cơ, ATC sẽ đưa dao ra khỏi trục chính một cách chính xác Một hệ thống ATC tốt có khả năng làm giảm thời gian dừng máy và làm tăng năng suất

Thêm một điều nữa, nếu có những thành phần chuyển động khác nhau, có sự đồng bộ giữa động cơ và hệ thống điều khiển và cách tốt nhất để đạt được điều này là đảm bảo nhà cung cấp máy không sử dụng bất kì một thành phần nào ở bên ngoài Tất cả chúng phải được thiết kế và xây dựng từ những bảng điều khiển điên tử, động cơ điện, và tuyệt đối là hệ thống Encorder cung cấp phản hồi cho quá trình điều khiển Hệ thống truyền tín hiệu tối tân cho phép máy phân phối để cắt gọt kim loại với tốc độ cao nhất theo sự định vị, khả năng định vị nằm trong phạm vi một vài micromet so với yêu cầu.

3 Vỏ máy

Khi đế máy là nền tảng của một máy trung tâm, nó cần nặng hơn, chắc chắn hơn và tốt hơn Giá của nó có thể cao hơn, nhưng sự chịu lực và độ bền sẽ làm giảm rung động Quá trình rung động sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác gia công Với một máy có kết cấu vững chắc, nó sẽ hấp thụ những dao động này, đảm bảo máy sẽ thực hiện với công suất và độ chính xác cao nhất.

4 Hệ điều khiển

Hệ điều khiển là thành phần trung tâm của máy công cụ Nó điều khiển quá trình chuyển động, vị trí của các thành phần chuyển động trên máy, sao cho đạt được chính xác tối ưu thời gian cắt, tốc độ và chiều sâu cắt cần thiết Sự kết hợp của dòng điện và hệ thống kĩ thuật sẽ đưa ra sự điều khiển toàn diện từ nguồn cung cấp, thực hiện gia công chi tiết từ dữ liệu CAD nhanh chóng, dễ dàng với độ chính xác được nâng cao và kết thúc quá trình gia công với chi phí nhỏ nhất.

5 Bàn xe dao

Các nhà cung cấp máy công cụ phải tạo ra một bàn xe dao phù hợp với mỗi máy và có lợi nhất về mặt công suất cũng như thuận lợi cho việc cắt gọt kim loại mà không ảnh hưởng đến độ chính xác khi gia công Độ cứng vững của bàn xe dao sẽ làm cho công suất của quá trình cắt kim loại đươc được tăng lên Những nhà chế tạo thiết kế các bàn xe dao cho phép chúng chỉ điều khiển đài dao và chức năng phay Thêm nữa, nếu các thành phần khác chuyển động thì thành phần nào điều khiển chúng một cách tốt hơn?

6 Trục chính

Trục chính là thành phần có tính quyết định nhất trong máy công cụ Một trục ổn định sẽ hợp nhất với sự điều khiển của động cơ - quyết định độ cứng vững hệ thống, hệ thống bôi trơn và nguồn điện cung cấp, đảm bảo độ chính xác và có thể đoán trước được năng suất của máy Như vậy, quá trình thiết kế trục và tối ưu tốc độ quay của trục chính sẽ mang lại quá trình cắt gọt được tốt nhất và độ chính xác cao nhất cho máy.

7 Nguồn (năng lượng)

Chắc chắn rằng các hãng cung cấp thiết kế, chế tạo và xây dựng nên tất cả các thành phần của máy công cụ để

hệ thống trong máy có thể phối hợp với nhau được tốt hơn Bằng cách sử dụng một nguồn bạn có thể chắc chắn quá trình giao tiếp sẽ chính xác giữa bộ điều khiển và động cơ và sự tự điều chỉnh của các thành phần trong hệ thống.