BÀI GIẢNG Chương 11 Hệ Thống Điều Khiển Máy NC và CNC ( Đồ Án Tốt Nghiệp)

MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY... Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

Trang 1

MÁY VÀ HỆ THỐNG

ĐIỀU KHIỂN SỐ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Số 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh Tel: +84 8 7221223, Fax: +84 8 8960640

Trang 2

MÁY VÀ HỆ THỐNG

ĐIỀU KHIỂN SỐ

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Trang 3

MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

Tp Hồ Chí Minh, 4 - 2014

CHƯƠNG 11: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC

VÀ CNC

Trang 4

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

NỘI DUNG

11.1 CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG CNC

11.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC

11.3 THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC/CNC

11.4 PHẦN MỀM TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC

Số 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh Tel: +84 8 7221223, Fax: +84 8 8960640

Trang 5

10.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI TÍN HIỆU

 Phân theo chức năng chính, hệ thống CNC bao

gồm các bộ phận MMI , bộ phận NCK , và các bộ phận PLC

Các thành phần của hệ

thống CNC

Trang 6

11.1 CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG CNC

 Phân theo chức năng chính, hệ thống CNC bao gồm các bộ

phận MMI, bộ phận NCK, và các bộ phận PLC

11.1.1 Chức năng của MMI

Giao diện Machine (HiTrol-M100)

Trang 7

Man-Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

Trang 8

 Một hệ thống PLC có thể được xác định như một bộ điều

khiển logic dựa trên phần mềm

 Tính linh hoạt: Điều khiển logic có thể được thay đổi bằng cách

thay đổi một chương trình.

 Khả năng mở rộng: Việc mở rộng của hệ thống là có thể bằng

cách thêm các mô-đun và thay đổi chương trình.

 Hiệu quả kinh tế: Giảm chi phí có thể bằng cách giảm trong quá

trình thiết kế thời gian, độ tin cậy cao, và bảo trì dễ dàng.

 Thu nhỏ: Kích thước cài đặt nhỏ hơn so với một hộp điều khiển

relay.

11.1.3 Chức năng của PLC

Trang 9

 Trong một hệ thống NC, bộ NCK, bộ PLC, và bộ MMI phải

được thực hiện trong khoảng thời gian liên tục Với tính

chất này, hệ thống NC là một hệ thống thời gian thực phức

tạp.

11.1.4 Hệ thống điều khiển thời gian thực

Trang 10

11.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC

Hệ thống điều khiển điểm được ứng dụng trong các máy khoan lỗ, hàn điểm, đột lỗ, đánh dấu định tâm…

11.2.1 Hệ thống điều khiển theo điểm và theo đoạn

1 Điều khiển theo điểm

Trang 11

Loại điều khiển này dùng cho dùng cho các máy phay rãnh,

khoan, tiện trụ có bậc

1 Điều khiển theo đoạn

Trang 12

Sơ đồ cấu trúc điều khiển

theo điểm và đoạn

Trang 13

Hệ thống điều khiển theo đường là hệ thống điều khiển có sự phối hợp chuyển động giữa các bàn máy hay giữa các trục để tạo nên một chuyển động tương đối giữa phôi và dao theo một đường có hình dáng bất kỳ

11.2.2 Hệ thống điều khiển theo đường

Điều khiển theo đường

Trang 14

11.2.2 Hệ thống điều khiển theo đường

Sơ đồ cấu trúc điều khiển theo đường

Trang 15

11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển

máy NC/CNC

 Dựa trên số liệu hình dáng, tức các kích thước chi tiết, ta

xác định tọa độ các điểm, đoạn hay các đường quĩ đạo gia công.

 Trên cơ sở những yêu cầu đối với chi tiết gia công và dựa

vào các điều khiển đã có của máy, dao cắt và đồ gá, ta thiết

kế qui trình công nghệ gia công

 Trong khi lập qui trình này, ta lập thành bảng các số liệu cần

thiết để gia công, tức là lập chương trình điều khiển quá trình gia công dưới dạng các mã hiệu.

11.3.1.1 Xác định số liệu hình dáng 11.3.1 Dữ liệu gia công

Trang 16

 Số liệu công nghệ là những số liệu bổ sung cần thiết để tạo nên hình dáng của chi tiết gia công, trong đó bao gồm cả những số liệu về tính năng kỹ thuật của máy Trên cơ sở

đó, ta có thể xác định các chế độ cắt để gia công chi tiết

 Tất cả những số liệu hình dáng và số liệu công nghệ được

tổng hợp lại trong một bảng kê chương trình có số cột và số hàng được qui chuẩn hóa, để tiến hành biến đổi các số liệu thành mã hiệu

máy NC/CNC

11.3.1.2 Xác định số liệu công nghệ 11.3.1 Dữ liệu gia công

Trang 17

 Một chương trình NC bao gồm một chuỗi các lệnh mà

máy công cụ CNC sẽ được hướng dẫn để sản xuất ra một công cụ nhất định

 Đối với mỗi quá trình gia công trên một máy công cụ CNC,

chương trình NC có một lệnh với các thông tin có liên quan Các lệnh này được mã hóa, chúng bao gồm chữ cái, số và ký tự

máy NC/CNC 11.3.2 Chương trình NC

Trang 18

 Tiêu chuẩn ISO-6983 đạt tiêu chuẩn lập trình NC của máy

trong các khu vực sản xuất

 Tuy nhiên điều này sẽ giới hạn tiêu chuẩn hóa các lệnh

nhất định cũng như các cấu trúc chung của một chương trình NC

 Các nhà sản xuất bộ điều khiển CNC có quyền tự do đáng

kể cho kết hợp lệnh NC của mình trong điều khiển của họ

11.3.2.1Chương trình NC tiêu chuẩn

Trang 19

máy NC/CNC

11.3.2 Chương trình NC 11.3.2.2 Cấu trúc của một chương trình NC

Cấu trúc của chương trình NC

Trang 20

Cấu trúc của khối chương trình

11.3.2.3 Cấu trúc của một khối chương trình

Trang 21

Cấu trúc chữ chương trình

11.3.2.2 Cấu trúc chữ chương trình

Trang 22

11.3.2.2 Cấu trúc chữ chương trình

Trang 23

 Bìa đục lỗ là một dạng thiết bị nhớ mà trên đó nó lưu trữ chương trình gia công

 Các vị trí có lỗ tương đương với tín hiệu 1 và các vị trí không

có lỗ tương đương với tín hiệu 0

 Trên bìa đục lỗ, ngoài những dữ liệu về tọa độ gia công, còn

có cả các thông tin về lượng chạy dao và vận tốc vòng trục chính

máy NC/CNC 11.3.3 Cơ cấu mang chương trình

11.3.3.1 Bìa đục

Trang 24

 Băng đục lỗ cũng là một dạng thiết bị nhớ

tương tự như bìa đục lỗ và được sử dụng

rộng rãi trong những thập niên trước đây.

 Băng đục lỗ có thể được chế tạo từ giấy,

nhựa, kim loại với kích thước được tiêu

chuẩn hoá: ví dụ: băng 5 hàng lỗ có kích thước 17,4mm (châu Âu) và băng 8 hàng

lỗ có kích thước 24,5mm (Mỹ)

11.3.3.2 Băng đục lỗ

Trang 25

 Băng từ có mật độ chứa tín hiệu cao hơn nhiều so với bìa

và băng đục lỗ Nó thường được làm bằng nhựa có tráng

một lớp chất nhiễm từ

 Ưu điểm của loại cơ cấu mang chương trình này là dễ dàng

tẩy xóa và ghi lại, dung lượng chứa lớn

 Tuy nhiên nó dễ bị nhiễm bẩn, và môi trường làm việc cũng

phải có tính chống bụi cao và khó kiểm tra các sai sót

 Việc đọc tín hiệu trên băng từ là quá trình ngược lại của quá trình ghi

11.3.3.3 Băng từ

Trang 26

 Đĩa từ: Đĩa thường cấu tạo bằng nhôm hoặc thuỷ tinh, trên

bề mặt được phủ một lớp vật liệu từ tính là nơi chứa dữ liệu Tuỳ theo hãng sản xuất mà các đĩa này được sử dụng một hoặc cả hai mặt trên và dưới Số lượng đĩa có thể nhiều hơn một, phụ thuộc vào dung lượng và công nghệ của mỗi hãng sản xuất khác nhau Mỗi đĩa từ có thể sử dụng hai mặt, đĩa cứng có thể có nhiều đĩa từ, chúng gắn song song, quay đồng trục, cùng tốc độ với nhau khi hoạt

11.3.3.4 Đĩa từ

Trang 27

 USB (Universal Serial Bus) là một chuẩn kết nối tuần tự đa

dụng trong máy tính

 USB sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính,

chúng thường được thiết kế dưới dạng các đầu cắm cho các thiết bị tuân theo chuẩn cắm-là-chạy mà với tính năng

cắm nóng thiết bị (nối và ngắt các thiết bị không cần phải khởi động lại hệ thống)

11.3.3.5 Đĩa thẻ gắn USB

Trang 28

 Chương trình có thể được ghi lên băng nhờ một thiết bị ghi

mã hiệu gọi là cơ cấu đột lỗ

máy NC/CNC 11.3.4 Cơ cấu ghi chương trình

11.3.4.1 Máy đục lỗ

Trang 29

 Cách ghi mã được thực hiện như

sau: băng từ (1) được kéo di động phía trước đầu từ (2) với một khoảng cách rất nhỏ

 Dòng điện xung được dẫn vào cuộn

dây của đầu từ, một từ trường xuất hiện sẽ làm cho băng bị nhiễm từ

 Các điểm của băng bị nhiễm từ tương đương với tín hiệu 1 và các điểm không bị nhiễm từ tương đương với tín hiệu 0. Cơ cấu ghi băng từ

11.3.4.2 Máy ghi băng từ

Trang 30

 Ổ đĩa mềm (Floppy Disk Drive,

với các loại đĩa có kích thước

11.3.4.3 Ỗ đĩa mềm

Trang 31

 Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng ( tiếng Anh: Hard Disk Drive,

viết tắt: HDD) là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính

 Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ "không thay đổi" (non-volatile), có

nghĩa là chúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng

 Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chúng chứa dữ liệu thành quả của một quá trình làm việc của những người sử dụng máy tính

 Ổ đĩa cứng là một khối duy nhất, các đĩa cứng được lắp ráp cố định trong ổ ngay từ khi sản xuất nên không thể thay thế được các "đĩa cứng" như với cách hiểu như đối với ổ đĩa mềm hoặc

ổ đĩa quang

11.3.4.4 Ỗ đĩa cứng

Trang 32

 Ổ đĩa quang là một loại thiết bị dùng để đọc đĩa quang, nó

sử dụng một loại thiết bị phát ra một tia laser chiếu vào bề mặt đĩa quang và phản xạ lại trên đầu thu và được giải mã thành tín hiệu

 Bài này viết về những ổ đĩa quang được sử dụng trong

các máy vi tính bao gồm ổ đọc dữ liệu (Read-only) và ổ đọc-ghi kết hợp (Burn and Read).

11.3.4.5 Ỗ đĩa quang

Trang 33

 Ổ USB flash, ổ cứng di động USB, ổ cứng gắn nhanh cổng USB (gọi tắt là ổ USB) là thiết bị lưu trữ dữ liệu sử dụng

11.3.4.6 Ỗ đĩa USB

Trang 34

 Ở loại này, các mũi dò (1)

luôn trượt trên các hàng lỗ của băng hoặc bìa mang

chương trình (2)

 Ở những vị trí có lỗ, dưới tác

dụng của lò xo nén (3), mũi

dò (1) sẽ cắm vào lỗ, tiếp điểm (4) được khép kín,

máy NC/CNC 11.3.5 Cơ cấu đọc

11.3.5.1 Cơ cấu đọc bằng cơ khí

Trang 35

 Nhờ trục cuốn băng (1), băng đục lỗ 2

được kéo qua đầu đọc 3 Đầu đọc (3) bao gồm một nguốn sáng (4) phát ánh sáng đi qua khe hở của tấm chắn 5 và các lỗ của băng đục lỗ (2), tác dụng vào các quang trở 6 để tạo thành tín hiệu đưa

về cơ cấu giải mã (7) Quang trở nào nằm ở vị trí lỗ sẽ cho tín hiệu 1, và ở vị trí không có lỗ sẽ cho tín hiệu 0

 Cơ cấu đọc quang điện được dùng phổ

biến nhất vì nó đọc nhanh, kết cấu đơn

giản

11.3.5.2 Cơ cấu đọc bằng quang điện

Trang 36

 Băng hoặc bìa đục lỗ 1 di trượt trên đầu vòi phun khí nén 2

 Nếu có một lỗ đang nằm ngay trên

đầu vòi phun, áp suất ở trong ống phun giảm xuống

 Lực lò xo 3 sẽ thắng lực khí nén và đẩy tiếp điểm 4 đóng mạch

 Ngược lại, khi không có lỗ, áp suất

11.3.5.3 Cơ cấu đọc bằng khí nén

Trang 37

 Cơ cấu giải mã làm công việc

ngược với công việc của cơ

cấu mã hóa, có nghĩa là nó biến đổi các tín hiệu mã hóa

thành các tín hiệu điều khiển

tương ứng trong các xích điều

khiển

 Cơ cấu giải mã có cấu tạo phụ

thuộc vào cách mã hóa và loại

mã sử dụng để mã hóa tín

hiệu.

máy NC/CNC 11.3.6 Cơ cấu giải mã và phân phối

Trang 38

 Nếu lưới trở có n điện trở thì

 Ở đây, các đại lượng được mã

hóa dưới dạng nhị phân nên

máy NC/CNC 11.3.7 Cơ cấu chuyển đổi

11.3.7.1 Cơ cấu chuyển đổi số - tương tự

Trang 39

 Mạch trên thể hiện một bộ chuyển

đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu

số sử dụng các IC khuyếch đại

thuật toán (OP AMP)

 Mạch này là mạch của bộ chuyển đổi

4 bit, cần tới 16 IC khuyếch đại thuật

toán cảm nhận (SA) có chốt(latches)

11.3.7.2 Cơ cấu chuyển đổi tương tự - số

Trang 40

 Ở hệ thống điều khiển theo đường, các tín hiệu hành trình

cần phải thực hiện việc xác định vị trí tương đối giữa dao

và phôi, tức là xác định mối quan hệ chuyển động của các bàn máy

 Cơ cấu dùng để xác định mối quan hệ này được gọi là cơ cấu nội suy Thực chất đây là một máy tính

 Tùy thuộc vào quá trình điều khiển, ta có thể phân biệt hệ

thống điều khiển với cơ cấu nội suy đặt ở bên trong hoặc đặt ở bên ngoài quá trình xử lý dữ liệu

máy NC/CNC 11.3.8 Cơ cấu nội suy

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	4,17 MB