Máy Công Cụ CNC, Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động, Linh Hoạt

I/ Máy công cụ CNC CNC – Computer Numerical Control: Hệ thống dựa trên máy tính, chứa một hoặc một vài máy tính bộ vi xử lý trong đó phần mềm giữ chức năng thi hành các thuật toán củ

BÀI 15

MÁY CÔNG CỤ CNC, DÂY

CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG,

LINH HOẠT

I/ Máy công cụ CNC

CNC – Computer Numerical Control: Hệ thống

dựa trên máy tính, chứa một hoặc

một vài máy tính (bộ vi xử lý) trong đó phần mềm giữ chức năng thi hành

các thuật toán của việc điều khiển máy công cụ

1/ Sự phát triển của máy CNC

a) Phân loại theo các phương pháp sản xuất

* Theo tính chất

- Sản xuất cổ điển: Các phương pháp truyền thống (tiện, phay, bào ) được thể hiện trên các máy vạn năng hay chuyên dùng

+ Đặc điểm: Quá trình sản xuất độc lập kế hoạch & điều khiển dưới dạng các văn bản,

phiếu công nghệ m → ất nhiều thời gian, tốc độ phản hồi, trao đổi thông tin chậm & nhiều khi sai lệch

+ Ví dụ: Truyền nội dung của một bản vẽ từ phòng

kỹ thuật ph → ân xưởng sản xuất (máy công cụ) t → ừ phân xưởng này sang phân xưởng khác

- Sản xuất hiện đại có xự hỗ trợ của kỹ thuật thông Sản xuất hiện đại

tin & kỹ thuật điều khiển tự động dưới dạng số

(CAD/CAM/CNC/CAE…)

+ Đặc điểm: Quá trình sản xuất độc lập kế hoạch & điều khiển dưới dạng các chương trình điều khiển số ti→ ết kiệm thời gian, nhanh & chính xác

* Theo công cụ sản xuất (máy công cụ)

- Máy cổ điển: các máy công cụ vạn năng,

chuyên dùng, tự động hoá loại 1,

2, 3 (các máy được điều khiển

bằng CAM)

- Máy công cụ điều khiển số: Máy CNC

M¸y phay cæ ®iÓn M¸y phay CNC

Các giai đoạn phát triển của sản xuất

hiện đại Máy NC hai

trục (1952)

Máy NC nhiều trục Máy CNC

(Hiện nay đã có các máy CNC 5 trục)

Máy CNC có trang bị nhiều Pallet

và thay Pallet tự động (APC)

Máy CNC có trang bị cơ cấu thay

dao tự động ATC

Máy CNC có trang bị

thêm Robot Liên kết các máy CNC thành hệ thống (FMS)

b) Xu hướng sản xuất hiện nay trên thế giới

- Xu hướng sản xuất: + Sản xuất đơn chiếc + Sản xuất loạt nhỏ

- Nguyên nhân: + Từ phía người tiêu dùng + Điều kiện kinh tế

+ Năng lực sản xuất

2/ Hệ thống điều khiển CNC

- Sơ đồ hệ thống

 Điều khiển theo chương trình số là phương Điều khiển theo chương trình số

pháp tự động điều hành các máy móc trong

đó hành động điều khiển được tiến hành trên

cơ sở cung cấp dữ liệu ở dạng mã hoá bao

gồm các chữ cái, chữ số, kí tự đặc trưng hợp thành chương trình NC (Numerical control)

 Điều khiển NC là phương pháp tự động hoá Điều khiển NC

các chức năng của máy với tính linh hoạt cao

 Tính năng kỹ thuật của máy hoàn toàn mở

rộng về cấp tốc độ, thu thập & xử lí hiện

trạng của các cơ cấu chấp hành (tốc độ trục chính, tốc độ chạy dao…)

3/ Các đặc trưng cơ bản của máy CNC

- Tính kinh tế cao:Tính kinh tế cao

+ Tốc độ gia công cao, ổ chứa nhiều dao, tổ chức sản xuất tốt thời gian công tác, thời gian phụ giảm → → thời gian chu kì gia công nhỏ

+ Máy CNC phù hợp với dạng sản xuất vừa, nhỏ, kể

cả sản xuất đơn chiếc

- Độ chính xác gia công cao, chất lượng ổn định

+ Tối ưu chế độ cắt gọt, điều kiện gia công tốt nên ổn định chất lượng của sản phẩm

+ Điều khiển NC là nguyên tắc cao nhất cho việc đảm bảo chất lượng ổn định

+ Cấp chính xác của máy cao (0,001 hay 0,0005mm)

- Thời gian vận hành máy cao

+ Tập trung nguyên công cao: thực hiện nhiều nguyên

công mà không cần thay đổi vị trí gá đặt

+ Các vận hành của máy được thực hiện hoàn toàn tự

động với tốc độ cao

+ Thay dao hoàn toàn tự động, thời gian ngắn: 3-14s

- Tính linh hoạt trong sản xuất cao

+ Thời gian chuẩn bị & kết thúc xản xuất ngắn: độc lập về không gian & thời gian hay lập trình trực tiếp trên máy

+ Lưu trữ các chương trình gia công, các chương trình con

+ Có khả năng chuẩn bị phôi & dụng cụ cắt độc lập, gá lắp nhanh

- Tính năng tự động hoá cao: các hoạt động của máy Tính năng tự động hoá cao

hoàn toàn tự động ở mức độ cao được điều khiển bởi máy tính với phần mềm tích hợp

4/ So sánh máy công cụ thường & máy CNC

- Các chuyển động tạo hình trên MCC thường & MCC CNC cơ bản là giống nhau

- Khác nhau:

+ Các dịch chuyển của máy CNC được xác định trong 1 hệ toạ độ có liên quan chặt chẽ tốt nhất với máy & các trục của máy

+ Máy tính điều khiển mọi hoạt động của máy + Mỗi bộ phận có hệ thống đo & phản hồi các trạng thái về hệ điều khiển

b) Chức năng

* Chức năng nhập dữ liệu

+ MCC thường: trên hình học & công nghệ của chi tiết gia công ghi trên bản vẽ được người vận hành máy đọc & nhớ, gá phôi &dụng cụ cắt, điều chỉnh vị trí tương quan giữ dao &phôi

+ MCC NC: chương trình NC mang thông tin về hình học & công nghệ của ctgc được nhập vào bộ điều khiển thông qua bảng giấy đục lỗ

+ MCC CNC: Chương trình NC được nhập vào bộ điều khiển bằng bàn phím, bảng điều khiển của máy, đĩa mềm, ổ USB lưu trong bộ nhớ, đĩa

cứng, hay thông qua các cổng giao tiếp giữ liệu

* Chức năng điều khiển

+ MCC thường: người vận hành máy cài đặt các tham số công nghệ (n,s,t) tiến hành gia công

bằng điều khiển các tay quay, tay gạt

+ NC: Bộ điều khiển NC xử lí thông tin về đường dịch chuyển & chức năng máy trong chương trình

NC phát tín hiệu điều khiển đến các cơ quan →

cháp hành nhằm hình thành ctgc

+ CNC: máy tính & phần mềm tích hợp làm

nhiệm vụ điều khiển kết hợp sử dụng bộ nhớ lưu trữ dữ liệu máy tối ưu hoá quá tình điều khiển→

* Chức năng kiểm tra

+ MCC thường: đo, kiểm tra chi tiết trong quá trình gia công bằng tay, nếu cần thiết thì phải lặp lại qtgc

+ NC: trong qtgc có sự phản hồi thường xuyên của hệ thống về bộ điều khiển đạt các kích →

thước gia công đã lập trình NC

+ CNC:

/ Trong qtgc liên tục có phản hồi của các cảm biến, hệ thống đo đạt kích thước của ctgc với →

độ chính xác cao, chất lượng bề mặt tốt nhất

/ Có kết hợp phân tích bù mòn dao trong qúa trình gia công

II/ Dây chuyền sản xuất tự động linh hoạt Dây chuyền sản xuất tự động linh hoạt (FMS – Flexible Manufacturing System)

1/ Các thiết bị chính

a) Máy công cụ: là máy NC, CNC

b) Các thiết bị vận chuyển & tháo lắp chi tiết: Băng tải + Rôbôt + Xe rùa

R«

bèt

Băng tải

c) Đồ gá:

- Các đồ gá tự động

- Lực kẹp được tạo ra bởi thuỷ lực hay khí nén

- Hoạt động của đồ gá được điều khiển bởi hệ thống điều khiển của FMS

§å g¸ dïng trong FMS

e) Thiết bị điều khiển gồm: - Máy tính

- Các hệ PLC

2/ Dây chuyền linh hoạt