Bài giảng CAD/CAM/CNC

Lịch trình học1 Giới thiệu chung về môn học, tổng quan về điều khiển số 7 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các lệnh lập trình cơ bản 1 và ví dụ 14 Độ chính xác gia công trên máy điều kh

Trang 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔN HỌC

CAD/CAM_CNC

Ths.Phùng Xuân Lan

Bộ môn CNCTM Khoa Cơ Khí

Trang 2

Thông tin về môn học

Tên môn học: CAD/CAM_CNC

Trang 3

Mục tiêu của môn học

z Hiểu rõ các kiến thức cơ bản và cần thiết về kỹ thuật gia công trên máy điều khiển số

z Có khả năng lập trình NC cho một số dạng chi tiết cơ bản bằng ngôn ngữ lập trình thông dụng

Tài liệu do giáo viên cung cấp

z Phần mềm Denford (phay+ tiện)

z Slide của bài giảng (qua email hoặc tài liệu photo)

Trang 4

Lịch trình học

1 Giới thiệu chung về môn học, tổng quan về điều khiển số

7 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các lệnh lập trình cơ bản (1) và ví dụ

14 Độ chính xác gia công trên máy điều khiển số, phạm vi ứng dụng của công nghệ

9 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các lệnh chu trình và ví dụ

11 Kiểm tra điều kiện

13 Giới thiệu các phần mềm gia công trên máy điều khiển số

2 Các đặc điểm đặc trưng của máy điều khiển số

3 Giới thiệu các máy công cụ điều khiển số (1)

5 Giới thiệu một số hệ thống trong máy điều khiển số

6 Lập trình gia công trên máy điều khiển số - ISO

Trang 5

Tài liệu tham khảo

- GS.TS Nguyễn Đắc Lộc

- Điều khiển số & Công nghệ

trên máy điều khiển số

Trang 6

Tài liệu tham khảo

- Warren Seames

Computer Numerical Control

-Concepts and Programming 3rd

Trang 7

TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ

Trang 8

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 9

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 10

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

Trang 11

Trang 12

Trang 13

Trang 14

NC code tape

NC program tape

Trang 15

Trang 16

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 17

Trang 18

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

Trang 19

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 20

Trang 21

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 22

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

Trang 23

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 24

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 25

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 26

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

Trang 27

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

Trang 28

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…)

Trang 29

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 30

Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS

Trang 31

Trang 32

Trang 33

Cơ cấu vệ tinh cấp, tháo phôi tự động

Trang 34

Các máy CNC một trục hoặc nhiều trục

Trang 35

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

Trang 36

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 37

Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS - Fesco

Trang 38

Trang 39

Trang 40

Trang 41

Trang 42

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 43

TRAD ITIONAL

CHOICES

Mass Production

Small batch ManufacturingFlexible Mass

Customization

Continuous Process

Trang 44

Trang 45

Trang 46

(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

Trang 47

z Group technology (Công nghệ nhóm)

Trang 48

Classification and coding system according to Optiz consisting of a form code of 5 digits and

a supplementary code of 4 digits.

Trang 49

Classification and coding system according to Optiz consisting of a form code of 5 digits and

a supplementary code of 4 digits.

Trang 50

z Ưu điểm của hệ thống

Tính linh hoạt của sản phẩm, của sản lượng và của vật liệu

Nâng cao năng suất và chất lượng gia công

Hoàn thiện giao diện giữa thiết kế và sản xuất

Giảm lao động trực tiếp và lao động gián tiếp

Thiết kế có năng suất và độ chính xác cao

Tiêu chuẩn hoá cao và sử dụng vật liệu hợp lý

Tiết kiệm thời gian và mặt bằng sản xuất

Loại trừ các công việc lặp lại không cần thiết

Giảm thời gian giám sát sản xuất và số cán bộ thực hiện công việc này

Trang 51

ĐẶC TRƯNG VỀ MÁY ĐIỀU

KHIỂN SỐ

Trang 52

Nội dung của bài giảng

Đặc trưng của máy điều khiển số

Các trục toạ độ và các chiều chuyển động

Các điểm 0 và các điểm chuẩn

Các dạng điều khiển

Trang 53

Ưu điểm cơ bản của máy điều khiển số so với điều khiển thường

z So với máy công cụ điều khiển bằng tay, kết quả làm việc của CNC không phụ thuộc vào tay nghề thuần thục của người điều khiển Người điều khiển máy chủ yếu đóng vai trò theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt động của máy

M-z So với các máy điều khiển tự động theo chương trình cứng (dùng cam, cữ chặn, công tắc hành trình…), M-CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, đặc biệt khi có trợ giúp của máy tính, tiếc kiệm thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả với sản xuất loạt nhỏ

z Phương thức làm việc với hệ thống xử lý thông tin “điện tử-số hoá”cho phép nối ghép với hệ thống xử lý số trong phạm vi toàn xínghiệp, tạo điều kiện mở rộng tự động hoá toàn bộ quá trình sản xuất ứng dụng kỹ thuật quản lý hiện đại thông qua mạng liên thông

cụ bộ hay toàn cầu

Trang 54

Đặc trưng cơ bản của máy điều khiển số (NC, CNC)

z Tự động hoá cao

z Tốc độ dịch chuyển và tốc độ quay lớn (hơn 1000 vòng/phút)

z Độ chính xác cao (sai lệch kích thước <0,001mm)

z Năng suất gia công cao (gấp 3 lần máy thường)

z Tính linh hoạt cao (tính thích nghi nhanh với đối tượng gia công thay đổi, thích hợp với sản xuất loạt nhỏ)

z Tập trung nguyên công cao (gia công nhiều bề mặt trên chi tiết trong một lần gá phôi)

z Chuẩn bị công nghệ để gia công khác với máy thường là phải lập trình NC để điều khiển máy theo ngôn ngữ mà hãng chế tạo máy đã cài đặt cho hệ điều khiển NC, CNC

z Máy gia công CNC có giá trị kinh tế lớn (giá đắt)

Trang 55

CÁC TRỤC TOẠ ĐỘ VÀ CÁC CHIỀU

CHUYỂN ĐỘNG

Trang 56

Hệ trục toạ độ

z 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

Trang 57

Hệ trục toạ độ - Một số quy định chung - TC DIN 66217

Nếu 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

Nếu máy không có trục chính công tác (ví dụ máy bào…) thì trục Z cũng là trục vuông góc với bàn kẹp chi tiết

Trang 58

Hệ trục toạ độ - Một số quy định chung - TC DIN 66217

z Trục X là trục toạ độ nằm trên mặt định vị hay song song với bềmặt kẹp chi tiết, thường ưu tiên theo phương nằm ngang

Trên các máy có dao quay tròn

z Nếu trục Z đã nằm ngang thì chiều dương của trục X hướng về bên phải nếu ta nhìn từ trục chính hướng vào chi tiết

z Nếu trục Z 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

z Nếu máy có hai thân máy thì chiều dương trục X hướng về bên phải nếu ta nhìn từ trục chính hướng vào thân máy bên trái.

Trên các máy có chi tiết quay tròn

z Trục X nằm theo phương hướng kính đi từ trục chi tiết đến bàn kẹp

dao chính

Trên các máy không có trục chính công tác

Định dạng
Số trang	204
Dung lượng	15,5 MB