Đề cương cnc (1)

Cho ví dụ?...12 10.Vai trò, nhiệm vụ các pương pháp và ứng dụng bộ nội suy trong kỹ thuật CNC?...13 11: Các yêu cầu đối với hệ điều chỉnh truyền động trong CNC?...14 12:Phân tích nguồn t

NHÓM TBD2 K60

Đề cương CNC

1.a Phân biệt NC và CNC 1

b Tại sao phải dùng khái niệm CAD, CAM, CNC………2

2.Giải thích sơ đồ khối chức năng của bộ điều khiển máy CNC 3

3.Hệ thống điều khiển trục chính máy CNC………4

4.Hệ thống điều khiển ăn dao của máy CNC………5

5.Tại sao phải tính toán bù dao 7

6 Khi chuẩn bị gia công CNC , người vận hành cần thực hiện công việc gì ? 8

7 Ý nghĩa, khái niệm của từng điểm gốc, điểm chuẩn máy CNC 9

8 Phân loại các phương pháp đo vị trí trên máy CNC thường dùng các loại đo vị trí nào? Cho ví dụ? 10

9.Trình bày nguyên lý của hệ thống đo vị trí kiểu số và gia số? Cho ví dụ? 12

10.Vai trò, nhiệm vụ các pương pháp và ứng dụng bộ nội suy trong kỹ thuật CNC? 13

11: Các yêu cầu đối với hệ điều chỉnh truyền động trong CNC? 14

12:Phân tích nguồn thông tin trong hệ thống điều khiển trục chính 15

Bài tập 17

1.a Phân biệt NC và CNC

Giống: cùng thực hiện các nhiệm vụ còn gọi là xử lý dữ liệu gia công

Cùng thiết kế bên trong hệ thống điều khiển bao gồm chỉ thị logic để xử lý dữ liệu Khác:

NC (Numerical control) CNC (Computer Numerical control) Được điều khiển và hoạt động các

chương trình điều khiển được chứa

trong các băng và bìa đục lỗ, khó hiểu

và không sửa chữa được

Tuân theo những chỉ thị đã được mã

hóa đặc biệt truyền đến hệ thống điều

khiển (gia công 1 công đoạn )

Chương trình điều khiển được xử lý qua máy tính bằng các mã lệnh,dễ dàng sửa chữa, giám sát và thay đổi

Chương trình không được lưu trữ Chương trình được lưu trữ

Giao tiếp với máy rất khó khăn vì

không có màn hình với bàn phím máy

tính

Giao tiếp giữa người và máy tính bằng bàn phím, màn hình thiết bị ngoại vi khác

Tốc độ xử lý chậm, cồng kềnh và tiêu

tốn năng lượng

Tốc độ xử lý nhanh nhẹ

b Tại sao phải dùng khái niệm CAD, CAM, CNC

CAD ( Computer Aided Design):Thiết kế có trợ giúp của máy tính

CAM ( Computer Aided Making): Công nghệ gia công chế tạo sản xuất có sự trợ giúp của máy tính

CNC (Computer Numerial Control): Bộ điều khiển số trên máy công cụ được tích hợp trên máy tính

3 khái niệm CAD-CAM-CNC vốn độc lập với nhau nhưng có mối quan hệ mật thiết với nhau:

CAD-CAM là thuật ngữ để chỉ 1 môi trường thiết kế, sản xuất có sự giúp của máy tính kết hợp với CNC (Điều khiển tự động)

3 thuật ngữ này nói lên quy trình thiết kế chi tiết 1 sản phẩm có độ chính xác cao

và rút ngắn thời gian hoàn thành

2.Giải thích sơ đồ khối chức năng của bộ điều khiển máy CNC

Thiết bị đầu vào: Đây là các thiết bị được sử dụng để nhập chương trình chi tiết trong máy CNC Có ba thiết bị đầu vào thường được sử dụng và đó là đầu đọc băng đục lỗ, đầu đọc băng từ và máy tính thông qua giao tiếp RS-232-C

Bộ điều khiển máy (MCU):

Đọc các hướng dẫn được mã hóa đưa vào nó

Giải mã lệnh được mã hóa

Thực hiện nội suy (tuyến tính, tròn và xoắn) để tạo ra các lệnh chuyển động trục Cung cấp các lệnh chuyển động trục đến các mạch khuếch đại để điều khiển các

cơ cấu trục

Nhận các tín hiệu phản hồi về vị trí và tốc độ cho mỗi trục truyền động

Thực hiện các chức năng điều khiển phụ trợ như chất làm mát hoặc bật/tắt trục chính và thay đổi công cụ

Máy công cụ: Máy công cụ CNC luôn có bàn trượt và trục xoay để điều khiển vị trí và tốc độ Bàn máy được điều khiển theo hướng trục X và Y và trục chính được điều khiển theo hướng trục Z

Hệ thống dẫn động: Hệ thống truyền động của máy CNC bao gồm các mạch

là vị trí và tốc độ) của mỗi trục đến các mạch khuếch đại Các tín hiệu điều

khiển được tăng cường (tăng lên) để kích hoạt động cơ truyền động Và các

động cơ truyền động được truyền động quay trục vít dẫn bi để định vị bàn máy

Hệ thống phản hồi: Hệ thống này bao gồm các đầu dò hoạt động như cảm

biến Nó còn được gọi là hệ thống đo lường Nó chứa các bộ chuyển đổi vị trí và tốc độ liên tục theo dõi vị trí và tốc độ của dụng cụ cắt ở bất kỳ thời điểm

nào MCU nhận các tín hiệu từ các đầu dò này và nó sử dụng sự khác biệt giữa tín hiệu tham chiếu và tín hiệu phản hồi để tạo ra các tín hiệu điều khiển để sửa lỗi vị trí và tốc độ

Bộ hiển thị: Màn hình được sử dụng để hiển thị các chương trình, lệnh và dữ liệu hữu ích khác của máy CNC

3.Hệ thống điều khiển trục chính máy CNC

Hệ thống điều khiển trục chính

• Trục chính CNC là cụm chi tiết máy được cấu tạo nhằm giúp truyền chuyển động quay và moment xoắn của động cơ sang cho dụng cụ cắt và các thiết bị

bổ trợ( dao cắt gọt, đầu dò tâm, mâm cặp, đầu set phôi, )

• Tạo ra chuyển động chính

• Gồm: – Động cơ servo

• – Thiết bị truyền động

• Chuyển động quay của động cơ được truyền đến trục chính qua bộ truyền đa

• Trên các máy thông thường: dùng động cơ xoay chiều không đồng bộ hoặc đồng bộ kèm hộp số cơ khí có cấp và vô cấp

• Phân loại trục chính

• • Truyền động bánh răng: không thích hợp cho gia công tốc độ cao

• Kiểu trục chính giúp làm việc với nhiều giải cấp tốc độ khác nhau

• , độ cứng vững truyền động cao chịu tải trọng tốt:

• • Truyền động trực tiếp (không qua bộ truyền đai) được

• sử dụng cho số vòng quay rất cao (> 10000 vg/ph)

• Là trục chính được truyền động trực tiếp từ động cơ

• và tạo moment xoắn, tốc độ quay ngay cho cụm dao cụ

• một cách trực tiếp

• * So với trục chính của máy thông thường, trục chính của máy CNC làm việc

• với tốc độ cao hơn( tới hàng vạn v/p), thường xuyên có gia tốc lớn Vì vậy, yêu

• cầu cân bằng , bôi trơn đặc biệt cao ở các máy CNC

4.Hệ thống điều khiển ăn dao của máy CNC

Hệ thống điều khiển chạy dao

Thông số hình học dao phay:

- Dao phay hình trụ

Dao phay hình trụ (có các răng phân bố trên mặí trụ> rãnh thẳng ω = 0, rãnh xoắn

ω ≠0

Thành phần kết cấu

D – đường kính ngoài (mm)

L – chiều dài dao (mm)

d – đường kính lỗ gá (mm)

z – số răng dao phay

Mặt trước (1), mặt sau (2), mặt lưng ràng (4), lưỡi cắt (5) răng thẳng ω = 0; răng xoắn

(ω ≠ 0); cạnh viền (3) nằm giữa lưỡi Cắt

(5) và mặt sau (2) có chiều rộng khoảng (0,05 ÷ l)mm trên mặt trụ đường kính D;

h là chiều cao răng và f là chiều rộng mặt sau

Các góc của dao phay hình trụ răng xoắn được xét trong hai tiết diên: tiết diện vuông góc

với trục AA và tiết diện vuông góc với lưỡi cắt chính NN (hinh 6.2a va 6.2b) Góc trước và góc sau trong các tiết diện A A và OO như sau:

So với các hệ thống khác, hệ thống chạy dao của máy CNC có nhiều sự thay đổi nhất so với máy thông thường:

- Sự thay đổi rõ nhất là mỗi trục chạy dao được điều khiển bằng một động cơ riêng

- Sự phối hợp giữa các chuyển động tạo hình theo các phương là do bộ điều khiển đảm nhiệm

- Hệ thống truyền động cơ khí liên kết động học giữa các trục, kể cả các tay quay là không cần thiết

5.Tại sao phải tính toán bù dao

Bù dao bởi vì khi vận hành máy CNC thì các thông số kích thước trên dao sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết, nó sẽ làm sai lệch khi kích thước chi tiết bằng kích thước bán kính của dao

Ngoài ra bù dao trong CNC giúp cho đơn giản quá trình viết code của người lập trình CNC, chỉ cần code theo như phần thiết kế Việc bù giao sẽ giúp máy CNC tự hiểu và setup vào trong quá trình gia công

Việc bù dao phay CNC giúp cho người lập trình có thể tính toán đường

chạy dao theo kích thước bản vẽ Bù dao trong lập trình CNC là một điều rất quan trọng mà bạn cần phải biết khi học Phay CNC Việc bù dao sẽ giúp cho việc đơn giản hóa quá trình viết code, lúc đó bạn chỉ cần viết code theo đúng như bản vẽ thiết kế

Bù dao phay CNC có 2 dạng cần quan tâm là bù bán kính dao và bù chiều dài dao

Bù bán kính dao là tính năng của máy cnc cho phép lập trình biên dạng theo chính xác kích thước của bản vẽ khi đó tâm dao sẽ nằm cách đường lập trình một

khoảng (bằng bán kính) dao cắt Hệ thống tính toán quỷ đạo tâm dao nhờ vào việc khai báo đường kính hoặc bán kính dao trên máy cnc

6 Khi chuẩn bị gia công CNC , người vận hành cần thực hiện công việc gì ?

-Đánh giá kiểm tra chương trình

Là công việc cơ bản mà bất kỳ người vận hành máy nào cũng phải tuân thủ,

vì không thể chắc chắn lỗi do con người ra

-Kiểm tra vật liệu gia công

+Không phải lúc nào vật liệu cũng có cơ tính giống nhau, và có khá nhiều chủng loại vật liệu của cùng một tên gọi mà khi tiếp xúc nhiều bạn mới phân biệt được ví dụ như nhôm thì có nhôm mềm, nhôm cứng và nó sẽ có mã hàng như 50, 60, 70,

+Và đôi lúc người lập trình cũng không để ý tới vật liệu gia công và việc chọn chế độ cắt không phù hợp sẽ gây ra nhiều vấn đề do đó bạn phải để ý tới vấn đề này

-Chuẩn bị dao cụ cần thiết

Đối với CNC bộ dao cắt sẽ gồm 2 phần là dao và đầu gá dao

Đầu gá dao sẽ gắn trực tiếp trong trục chính, tùy đường kính dao mà sẽ đi kèm đồ gá phù hợp

Đầu gá dao là dụng cụ tiêu chuẩn, và có độ côn nhất định, những cái này thường đi kèm máy hoặc có sẵn trong xưởng, bạn tùy loại cán dao mà sử dụng phù hợp

- Cài đặt và khai báo dao

+ Cài đặt và khai báo cần một số bước cụ thể (tra trên cẩm nang hướng dẫn) + Khai báo dao để khi máy chọn dao sẽ lấy đúng dao phù hợp theo số được khai báo

- Giá đặt phôi

Việc gá đặt phôi cũng cần những kỹ năng và kinh nghiệm nhất định để không

bị va chạm khi di dao di chuyển, không bị lệch khi gia công và không bị trầy,

móp tại những vị trí quan trọng

-Nạp chương trình gia công

Hầu hết các sản phẩm được gia công từ chương trình được lập trình trên máy tính, khá ít sản phẩm lập trình tay

-Bù trừ gia công

Trong thời gian gia công, dao có thể mòn đi và ta phải bù trừ phần mòn này cho dao

Với nhiều dao được gá đặt thì chiều cao dao là không giống nhau, ta cũng phải bù trừ chiều cao của dao

Một số trường hợp phải chạy biên dạng, mà phần mềm tính từ vị trí tâm dao,

ta phải bù trừ đường kính dao để khi chạy dao chỉ ăn từ mặt ngoài dao

-Chạy thử ( Dry run)

Là quá trình test máy, nhất là với những chi tiết cần gia công hàng loạt hoặc

những sản phẩm được gia công lần đầu tiên, và trên máy chưa gá đặt phôi để xem có bất thường gì xảy ra khi máy chạy hay không

-Gia công thực tế

Sau các công đoạn thì, nhấn start để máy gia công sản phẩm

-Kiểm tra thường xuyên

Sau khi chi tiết được gia công xong, chúng ta sẽ kiểm tra, đo lường để xem sai

số của sản phẩm và đánh giá chất lượng của sản phẩm gia công, nếu chưa đạt phải điều chỉnh sao cho phù hợp nhất

7 Ý nghĩa, khái niệm của từng điểm gốc, điểm chuẩn máy CNC.

- Điểm gốc máy M (Machine refrence zero): Qúa trình gia công trên máy điều khiển theo chương trình số được thiết lập bằng chương trình mô tả quỹ đạo chuyển động tương đối giữa lưỡi cắt của dụng cụ và phôi.Vì thế để đảm bảo việc gia công đạt được chính xác thì các dịch chuyển của dụng cụ phải được so sánh với điểm 0(zero) của hệ thống đo lường và người ta gọi là điểm gốc của hệ tọa độ máy

- Điểm chuẩn của máy R: Để giám sát và điều chỉnh kịp thời quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, cần thiết phải bố trí một hệ thống đo lường để xác định quãng đường thực tế so với tọa độ lập trình Khi bắt đầu đóng mạch điều khiển của máy thì tất cả các trục phải được chạy về 1 điểm chuẩn mà giá trị tọa độ của nó so với điểm gốc của máy M phải luôn không đổi quy định Điểm đó gọi là điểm chuẩn của máy R Điểm chuẩn của máy có tác dụng là điểm theo dõi của máy để hệ tọa độ thực trong quá trình dịch chuyển đi đứng

- Điểm gốc phôi W Điểm zero(0) của phôi W xác định hệ tọa độ của phôi trong quan hệ với điểm zero của máy M Điểm W của phôi được chọn bởi người lập trình và được đưa vào hệ thống CNC khi đặt số liệu máy trc khi gia công Điểm gốc của phôi để xác định và hiệu chỉnh hệ thống đo lường dịch chuyển

- Điểm gốc chương trình P: Tùy thuộc vào bản vẽ chi tiết gia công mà người ta sẽ

có một hay một số điểm chuẩn để xác định tọa độ của các bề mặt khác điểm này là điểm gốc P Trog thực tế người ta chọn điểm gốc cùa phôi W trùng với điểm gốc của chương trình P để thuận lợi cho quá trình lập trình ko phải thực hiện nhiều phép tính toán bổ sung

- Điểm chuẩn của dao là điểm mà từ đó chúng ta lập chương trình chuyển động trong quá trình gia công Đối với dao tiện , người ta chọn điểm nhọn của mũi dao

và đối với dao phay ngón, dao khoan thì người ta chọn điểm P ở trên tâm điểm đỉnh dao, còn với dao phay đầu cầu , người ta chọn điểm P là tâm mặt cầu

- Điểm gốc của dao E

- Điểm thay dao N: trong quá trình gia công, có thể ta phải dùng đến một số dao và

số lượng dao là tùy thuộc vào yêu cầu của bề mặt gia công, vì thế ta phải thực hiện việc thay dao

Khi sử dụng nhiều dao cần phải có điểm thay dao để khi thay dao tự động sẽ tránh được dao chạm vào phôi của máy

8 Phân loại các phương pháp đo vị trí trên máy CNC thường dùng các loại đo

vị trí nào? Cho ví dụ?

Các phương pháp đo vị trí :

- Theo hình thức truyền động để lấy giá trị đo

+ Kiểu tịnh tiến

+ Kiểu quay

- Theo hình thức định lượng giá trị đo

+ Kiểu số

+ Kiểu tương tự

- Theo nguyên tắc đi

+ Kiểu gia số

+ Kiểu tuyệt đối

- Theo hình thức đo

+ Trực tiếp

+ Gián tiếp

-Trên máy CNC thường dùng phương pháp đo gia số

Ưu điểm:

Cấu trúc đơn giản

Giá thành rẻ

Nhược điểm:

Không trả về ngay giá trị vị trí tuyệt đối

Phải có điểm góc tham chiếu

Mỗi lần khởi động máy phải thực hiệm tham chiếu điểm góc

Ví dụ:

-Theo hình thức truyền động để lấy giá trị đo

+Kiểu tịnh tiến - Hệ thống đo bằng cảm ứng từ

+Kiểu quay - Thước đo cảm ứng quay không vòng quét -Theo hình thức định lượng giá trị đo

+ Kiểu số - hệ thống đo bằng biến trở

+ kiểu tương tự - thước đo cảm ứng thẳng

- Theo nguyên tắc đo

+ Kiểu gia số cảm biến

+ kiểu tuyệt đối – thước đo cảm ứng quay

- Theo hình thức đo

+ Trực tiếp – thước đo cảm ứng thẳng

+ gián tiếp – thước đo cảm ứng quay

9.Trình bày nguyên lý của hệ thống đo vị trí kiểu số và gia số? Cho ví dụ?

 Sử dụng hiệu ứng quang điện

Nguyên tắc phản quang:

 Thước đo có các vạch chia phản quang và không phản quang đặt kế tiếp nhau

 Nguồn sáng chiếu vào thước đo

 Tia sáng gặp vạch phản quang được phản xạ lại và được tế bào quang điện hấp thụ => sinh ra điện áp cao (tín hiệu 1)

 Tia sáng gặp vạch chia phản quang và không được phản xạ lại => sinh

ra điện áp thấp (tín hiệu 0)

Nguyên tắc soi thấu:

 Thước chia có các vạch chia soi thấu và không soi thấu đặt kế tiếp nhau

 Nguồn sáng chiếu vào thước đo

 Tia sáng chui qua vạch soi thấu được tế bào quang điện hấp thụ => sinh ra điện áp cao(tín hiệu 1)

 Tia sáng gặp vạch không soi thấu lại, tế bào quang điện sinh ra điện áp thấp (tín hiệu )) => sinh ra điện áp thấp (tín hiệu 0)

Ví dụ: Thước đo quang học

10.Vai trò, nhiệm vụ các pương pháp và ứng dụng bộ nội suy trong kỹ thuật CNC?

 Vai trò :

Được sử dụng để thực hiện các đường dẫn công cụ tạo đường viền Chúng tạo ra một loạt các điểm dữ liệu trung gian giữa các

vị trí tọa độ nhất định và tính toán vận tốc dọc trục của một trục riêng lẻ dọc theo đường đồng mức

 Nhiệm vụ:

• Tìm ra vị trí các điểm trung gian cho phép hình thành một biên dạng cho trước trong một giới hạn dung sai xác định cho trước

• Nội suy thành các yếu tố biên dạng cơ bản: đoạn thẳng (nội suy tuyến tính), đường cong (nội suy vòng)

• Đưa ra vận tốc từng trục phù hợp với từng phân đoạn

 Các phương pháp:

• Nội suy tuyến tính

• Nội suy vòng tròn

• Nội suy xoắn ốc

• Nội suy parabol

• Nội suy khối

 Phạm vi ứng dụng:

Trong việc hình thành và tạo nên những họa tiết cần nhiều chi tiết thẩm mĩ , đường cong , hình thù đặc biệt

Câu 11: Các yêu cầu đối với hệ điều chỉnh truyền động trong CNC?

 Có độ khuyếch đại tốc độ cao để giữ sai lệch điều chỉnh là thấp nhất Tốc độ khuyếch đại :

Kv = Ux /deltaX

Ux : tốc độ cần của bàn máy chạy dao trên trục

Delta X: sai lệch điều chỉnh theo trục X

 Có độ giảm chấn cao để loại bỏ sự mất ổn định cũng như hiện tượng dao động tại các vị trí đích

+ Độ giảm chấn D là thời gian cần thiết để 1 quá trình dao động tắt hết +Nếu để xảy ra dao động , có thể xảy ra sự cắt vào vật liệu không

mong muốn tại vị trí này

+Độ giảm chấn phải >/1, do đó không xuất hiện các dao động tại điểm kết thúc biên dạng

 Bộ truyền động có hằng số thời gian nhỏ