Chế tạo mô hình máy CNC 3 trục

Bản chất của điều khiển số Khi gia công trên các máy công cụ thì chi tiết và dụng cụ cắt thực hiện các chuyển động tương đối với nhau.. Nó có thể tiếp nhận và chuyển đổi các dữ liệu gia

Trang 1

SVTH: Phạm Như Hùng-Trần Thế Vinh

LỜI NÓI ĐẦU

Trong một thời gian khá dài, ngành cơ khí đã tập trung nghiên cứu để giải quyết vấn

đề tự động hóa ở các xí nghiệp có quy mô sản xuất lớn (hàng loạt và hàng khối) Nhưng trong thực tế, các xí nghiệp máy có quy mô sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ lại là phổ biến ở Việt Nam Do đó, đòi hỏi các xí nghiệp này phải nâng cao về hiệu quả sản xuất năng suất lao động, điều này đã dẫn tới vấn đề nghiên cứu triển khai kỹ thuật tự động

có tính linh hoạt cao trong các dây chuyền sản xuất

Máy công cụ - trung tâm gia công điều khiển bằng chương trình số và kỹ thuật vi xử

lý CNC - đã được sử dụng trong sản xuất hàng loạt vừa và hàng loạt nhỏ đã tạo điều kiện linh hoạt hoá và tự động hoá dây chuyền gia công Đồng thời làm thay đổi phương pháp

và nội dung chuẩn bị cho sản xuất

Trong những năm gần đây các máy NC và CNC đã được nhập vào Việt Nam và hiện nay đang hoạt động trong một số nhà máy, viện nghiên cứu và các công ty liên doanh Cũng chính vì thế nên việc nghiên cứu, chế tạo máy CNC đã được nhiều nhà kỹ thuật, kỹ

sư Việt Nam đang theo đuổi

Để tổng kết lại những kiến thức đã học cũng như để làm quen với công việc thiết kế của người kỹ sư trong ngành cơ khí sau này Chúng em đã được nhận đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình máy phay CNC 3 trục” Vì lần đầu làm quen với công việc thiết kế tổng thể, mặc dù được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Thành nhưng cũng không tránh khỏi những bỡ ngỡ Hơn nữa, tài liệu phục vụ cho công việc thiết kế còn quá ít, thời gian thực hiện đề tài không nhiều, khả năng còn hạn chế nên chắc trong quá trình thiết kế sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Nên rất mong được sự giúp đỡ và chỉ bảo của các thầy

cô Sau thời gian làm đề tài bằng chính nổ lực của bản thân và được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Thành, các thầy cô giáo và sự giúp đỡ của các bạn sinh viên khác trong khoa em đã hoàn thành xong đồ án này đúng thời gian qui định Một lần nữa cho phép chúng em xin gửi đến quý thầy cô cùng các bạn lòng biết ơn sâu sắc nhất

Trang 2

Mục Lục

PHẦN 1: PHẦN CƠ 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 1

1 Khái niệm cơ bản về điều khiển và điều khiển số 1

1.1 Khái niệm 1

1.2 Phân loại hệ thống điều khiển trên máy công cụ 1

1.3 Điều khiển theo kiểu truyền thống 1

1.4 Điều khiển số 2

1.4.1 Bản chất của điều khiển số 2

1.4.2 Điều khiển số và hệ thống điều khiển số 2

2 Quá trình phát triển của máy CNC 5

2.1 Quá trình phát triển 5

2.2 Thực trạng ứng dụng máy CNC tại Việt Nam 9

2.3 Sự giống và khác nhau giữa máy phay truyền thống và máy phay CNC 9

2.3.1 Giống nhau: 9

2.3.2 Khác nhau: 10

3 Các hệ điều khiển số và các dạng điều khiển số 12

3.1 Các hệ điều khiển số 12

3.1.1 Hệ điều khiển NC ( Numerical Control ) 12

3.1.2 Hệ điều khiển CNC ( Computerized Numerical Control ) 13

3.1.3 Hệ điều khiển DNC( Directe Numerical Control ) 13

3.1.4 Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control) 14

3.1.5 Hệ thống gia linh hoạt FMS ( Flexible Manufacturing System ) 14

3.2 Các dạng điều khiển của máy 15

3.2.1 Điều khiển theo điểm 15

3.2.2 Điều khiển theo đường thẳng 16

Trang 3

3.2.3 Điều khiển theo biên dạng ( Contour ) 16

3.2.4.Điều khiển 2D 17

3.2.5.Điều khiển biên dạng 2.5D 17

3.2.6 Điều khiển 3D 18

3.2.7 Điều khiển 4D, 5D 18

4.Hệ tọa độ trên máy CNC và các điểm chuẩn 19

4.1 Hệ tọa độ trên máy CNC 19

4.2 Hệ tọa độ của các loại máy phay 20

4.2.1.Máy phay đứng (Hình1.10) 20

4.2.2 Máy phay nằm ngang (Hình1.11) 20

4.3 Các điểm gốc và điểm chuẩn (Hình1.12) 21

4.3.1.Điểm gốc của máy M(Machine ReferenceZero) 21

4.3.2.Điểm chuẩn của máy R (MachineReference Point) 21

4.3.3.Điểm zero của phôi W (Workpiece Zero Point) 21

4.3.4 Điểm gốc của chương trình P (Programmed) 22

4.3.5 Điểm chuẩn của gá dao T và điểm gá dao N 22

5 Thuật toán nội suy trên máy CNC 23

5.1 Phương pháp nội suy đường thẳng (linear interpolation) 23

5.2.Nội suy cung tròn 25

5.3.Nội suy xoắn ốc (Helical Interpolation) 28

5.4 Nội suy bậc 3 (Cubic) 28

6 Những khái niệm cơ bản về lập trình gia công trên máy CNC 28

6.1 Qũy đạo gia công 29

6.2 Cách ghi kích thước chi tiết 29

6.2.1.Ghi kích thước tuyệt đối (Hình 1.15) 29

6.2.2 Ghi kích thước tương đối 30

Trang 4

6.3 Lập trình cho máy công cụ CNC 30

6.3.1 Thông số hình học (Geomatrical Information) 31

6.3.2 Thông số công nghệ (Technological Information) 31

6.3.3 Chương trình gia công 32

6.4 Các phương pháp lập trình cho hệ điều khiển 35

6.4.1 Lập trình trực tiếp trên máy CNC 35

6.4.2 Lập trình bằng tay 36

6.4.3 Lập trình với sự trợ giúp của máy tính 37

6.5 Chương trình con và chương trình chính 37

7 Quy trình công nghệ, chủng loại và tính công nghệ của chi tiết 38

7.1 Đặc điểm của qui trình công nghệ gia công trên máy CNC 38

7.2.Chọn chủng loại chi tiết gia công trên máy CNC 39

7.3 Yêu cầu đối với công nghệ của chi tiết 39

Chương 2: CƠ SỞ TỰ ĐỘNG CỦA MÁY CNC 41

1 Hệ thống đo chuyển vị trên máy CNC 41

1.1 Hệ thống đo theo kiểu quang học 41

1.1.1 Đo chuyển vị góc 41

1.1.2 Đo chuyển vị dài 42

1.2 Hệ thống đo chuyển vị theo số đo tuyệt đối 42

1.3 Nguyên tắc cảm ứng 43

1.3.1 Chuyển vị góc 43

1.3.2 Chuyển vị dài (thước đo cảm ứng tuyến tính) 43

2 Hệ thông tự động điều chỉnh vị trí 43

2.1 Điều khiển vị trí bằng thước mã hoặc bộ mã góc 44

2.2 Điều khiển vị trí bằng số với hệ thống đo dịch chuyển bằng gia số 45

2.3 Điều khiển vị trí bằng số nhờ hệ thống đo dịch chuyển tương tự có tính chu kỳ 46

Trang 5

3 Bộ so sánh 47

3.1 Bộ so sánh kiểu gia số 47

3.2 Bộ so sánh kiểu tuyệt đối 47

4 Đo trên máy CNC 47

4.1 Đo chi tiết trên máy CNC 47

4.2 Đo dao trên máy CNC 48

Chương 3: CÁC ĐẶC ĐIỂM KINH TÊ - KỸ THUẬT 49

Chương 4: CÁC PHƯƠNG ÁN CHO MÔ HÌNH THIẾT KẾ 51

1 Phương án cho chuyển động chạy dao 51

1.1 Phưong án phôi cố định 51

1.2 Phương án phôi di chuyển trên trục Y, dụng cụ di chuyển theo X và Z 52

1.3 Phương án trục z cố định, phôi di chuyển 52

2 Thiết kế phần khung 55

3 Các động cơ và công tắc hành trình được sử dụng 55

3.1.Động cơ trục chính ( motor spindle) 55

3.1.1 Động cơ 1 chiều 55

3.1.2 Động cơ xoay chiều 56

3.2 Động cơ dẫn động các trục tọa độ 57

3.2.1 Động cơ bước stepping motor 57

3.2.2 Động cơ 1 chiều (DC motor) 58

3.2.3 Động cơ SERVO 59

3.2.4 Bảng so sánh những đặc điểm cơ bản của 2 loại động cơ (bước và servo): 60

3.2.5 Giới thiệu về động cơ bước 61

3.3 Công tắc hành trình 64

4 Lựa chọn cơ cấu truyền động 65

4.1 Vít me đai ốc 65

Trang 6

4.1.1 Vít me đai ốc thường 65

4.1.2 Vít me đai ốc bi 66

4.2 Phương án dùng đai 67

5 Cơ cấu dẫn hướng cho chuyển động chạy dao các trục 68

5.1 Cơ cấu ray trượt 68

5.2 Cơ cấu ngăn kéo 69

5.3 Cơ cấu con lăn khối V 70

5.4 Cơ cấu trục trượt tròn 71

6 Nối trục giữa động cơ và trục vít me 72

7 Kết cấu tổng thể của máy được thể hiện qua mô hình 3D 74

Chương 5: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY 76

1 Chọn dao 76

2 Chiều sâu cắt và chiều rộng phay B (mm) 76

3 Lượng dao chạy S 76

4 Tính tốc độ cắt 77

5 Lực cắt 79

6 Xác định công suất động cơ điện 81

6.1 Xác định công suất động cơ truyền động chính 81

6.2 Xác định công suất chạy dao 82

7.Thiết kế động lực học đường truyền dao 83

7.1 Thiết kế bộ truyền vít me- đai ốc bi 83

7.2 Thiết kế gối đỡ trục 87

PHẦN 2: ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN 90

Chương 1: SƠ ĐỒ KHỐI- NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 90

1 Board đệm mach3 90

2 Driver motor step 90

2.1 Sơ đồ khối: 90

Trang 7

2.2 Nguyên lý làm việc: 91

2.3 Khối công suất ( TB 6560) 92

2.4 Quan hệ giữa các tín hiệu qua lại trong các khối khác nhau: 92

2.5 Mối quan hệ giữa 3 tín hiệu đầu vào và động cơ bước: 92

2.6 Cài đặt chế độ vi bước trên TB6560 93

2.7 TB 6560 cho phép thay đổi bước mặc định 94

2.8 Giá trị TQ ( TQ1 và TQ2): 94

3 Driver spindle 95

3.1 Sơ đồ khối: 95

3.2 Nguyên lý làm việc: 95

3.3 Với việc sử dụng biến trở: 95

3.4 Tần số xung output: 96

4 Charge pump 97

5 Sơ đồ khối hệ thống: 97

6 Sơ đồ mắc dây toàn mạch: 98

Chương 2: NGUYÊN LÝ VÀ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 100

1 Nguyên lý điều khiển: 100

2 Tìm hiểu về cổng giao tiếp LPT 100

3 Giao diện và một số chức năng của Mach3 102

3.1 Trang Program Run (Alt-1) 102

3.2 Trang MDI Alt-2 (Manual Data Input) 108

3.3 Trang ToolPath (Alt-4) 110

3.4 Trang Offsets (Alt-5) 110

3.5 Trang Setting (Alt6) 111

3.6 Trang Diagnostics (Alt7) 111

4 Cài đặt các thông số của Mach3 112

Chương 3: GIA CÔNG CHI TIẾT MẪU 118

Trang 8

1 Lựa chọn hình dạng chi tiết mẫu 118

2 Vẽ và lập trình gia công bằng phần mềm mastercam mill 9.1 118

3 Xuất G-code 122

4 Set tool và work offset 124

5 Gia công thông qua phần mềm điều khiển mach3 124

Chương 4: QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MÁY PHAY CNC 3X 127

1 Quy trình vận hành máy: 127

2.Quy trình bảo trì máy CNC mini 127

2.1 Phần Điện-Điện tử 127

2.2 Phần cơ khí 128

2.3 Kết quả đạt được sau quá trình bảo dưỡng 128

2.4 Sau khi bảo dưỡng 128

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 129

1 Những nội dung đề tài đã thực hiện 129

2 Những vấn đề còn tồn tại 129

3 Hướng phát triển đề tài: 130

Trang 9

SVTH: Phạm Như Hùng-Trần Thế Vinh Trang 1

PHẦN 1: PHẦN CƠ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC

1 Khái niệm cơ bản về điều khiển và điều khiển số

1.1 Khái niệm

Điều khiển là phương pháp hiệu chỉnh dòng năng từ nguồn cho đến cơ cấu chấp hành hoặc qui trình công nghệ nào đó để có thể đạt được một kết quả mong muốn

1.2 Phân loại hệ thống điều khiển trên máy công cụ

Người ta chia hệ thống điều khiển máy công cụ thành hai loại:

 Điều khiển theo kiểu truyền thống

 Điều khiển số

1.3 Điều khiển theo kiểu truyền thống

Hệ thống điều khiển (HTĐK) theo kiểu này gồm: điều khiển bằng cam, điều khiển theo quãng đường, điều khiển theo thời gian, điều khiển theo chu kì, Nhìn chung các loại điều khiển này có chung các đặc điểm chính sau đây:

 Điều khiển máy có sự tham gia phần lớn của người vận hành từ khâu cấp phôi, gá phôi, hiệu chỉnh dụng cụ cho đến khâu kiểm tra sản phẩm

 Các thao tác của HTĐK thường khó thay đổi (chính xác là không thay đổi được)

Do vậy, nó không thích ứng với sự thay đổi sản phẩm

 Nếu không có sự tham gia của người vận hành thì cơ cấu máy thực hiện chu trình làm việc liên tục như các máy tự động Với các loại máy này không thay đổi được hoặc muốn thay đổi cũng rất phức tạp

Do vậy, khuynh hướng phát triển chung là người ta muốn có những HTĐK mà nó dễ dàng thích nghi với sự thay đổi của sản phẩm Nhìn chung, các HTĐK theo kiểu truyền thống tuy càng lúc càng được cải thiện tuỳ theo mức độ cơ khí hoá, tựđộng hoá của nhà máy sản nhưng vẫn chưa thực sự đáp ứng được nhu cầu của thực tế

Trang 10

1.4 Điều khiển số

1.4.1 Bản chất của điều khiển số

Khi gia công trên các máy công cụ thì chi tiết và dụng cụ cắt thực hiện các chuyển động tương đối với nhau Những chuyển động được lặp đi lặp lại nhiều lần khi gia công mỗi chi tiết gọi là chu kỳ gia công

Mỗi chu kỳ gia công được đặt trưng bởi hai thành phần đó là: phần kích thước và phần điều khiển Hai thông tin không thể thiếu trong bất kỳ một máy điều khiển nào Thông tin về kích thước cho phép chúng xác định hành trình của chu kỳ; trong khi đó thông tin về sự điều khiển cho phép xác định thứ tự của hành trình theo thời gian

1.4.2 Điều khiển số và hệ thống điều khiển số

*Điều khiển số

Điều khiển số NC (Numerical Control) là một hình thức tự động hoá đặc biệt Máy công cụ được lập trình để thực hiện một dãy có thứ tự các sự kiện với một tốc độ xác định trước nhằm gia công một chi tiết máy với toàn bộ những kết quả và tham số vật lí hoàn toàn có thể dự đoán được Điều này được thực hiện là nhờ các bộ vi xử lý Nó có thể tiếp nhận và chuyển đổi các dữ liệu gia công thành các tín hiệu điều khiển máy hoạt động và

có thể thay đổi chức năng của nó bằng chương trình ngoài, chứ không phải chỉ thực hiện một số chức năng cố định như trước đây

*Hệ thống điều khiển số

Là hệ thống mà trong đó các hoạt động được điều khiển là dữ liệu số đưa vào trực tiếp ở một điểm nào đó Hệ thống đó phải tự động dịch chuyển tối thiểu một phần nào đó của dữ liệu này

Dữ liệu số là thông tin cung cấp bởi tín hiệu mã nhị phân Nó được biểu diễn dưới dạng mã số hoặc kí tự Đây là thông tin cần thiết để tạo ra một chương trình, gọi là chương trình gia công chi tiết

Có 2 loại HTĐK: Hệ thống hở và hệ thống kín

Trang 11

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh Trang 3

 Hệ thống hở

Hình 1.1:Hệ thống điều khiên số vòng hở 1: Bộ đọc 2: Bộ giải mã

3: Bộ khuếch đại 4: Bàn máy

M: Động cơ

* Đặc điểm của hệ thống điều khiển số vòng hở nhƣ sau:

 Các hệ thống điều khiển đƣợc vận hành theo nhịp thời gian của một đồng hồ

và độc lập với biến ra

Trang 12

SVTH: Phạm Nhƣ Hùng-Trần Thế Vinh Trang 4

 Không có cảm biến và bộ so sánh Do đó, muốn đảm bảo chính xác cho biến ra của cơ cấu chấp hành thì cần có yêu cầu cao về độ chính xác của hệ truyền động

 Cấu trúc đơn giản và giá thành thấp

 Hệ thống kín

Hình 1.2: Hệ thống điều khiển số vòng kín 1: Bộ đọc 2: Bộ giải mã

3: Bộ khuếch đại 4: Bàn máy

5: Bộ so sánh 6: Cảm biến đo vị trí

M: Động cơ

* Đặc điểm của hệ thống điều khiển số vòng hở nhƣ sau:

Trang 13

 Độ chính xác của biến ra ít phụ thuộc vào hệ truyền động mà phụ thuộc vào cảm biến

 Làm việc chính xác và độ tin cậy cao

Do vậy, hầu hết các HTĐKS hiện nay là hệ thống kín Các hoạt động điều khiển được vận hành qua các sai lệch điều khiển giữa biến vào và biến ra

*Cấu trúc từng phần của HTĐKS

 Bộ đọc: bao gồm các dữ liệu gia công, mô tả các hoạt động của máy kể cả hiệu chỉnh dụng cụ dưới dạng từng câu lệnh của chương trình Nó được in vào băng đục lỗ Và chỉ khi nào mỗi một dòng lệnh được hoàn thành nhiệm

vụ thì một dòng lệnh khác được đọc

 Bộ giải mã: nhiệm vụ biến nội dung dòng lệnh thành tín hiệu điều khiển

 Bộ so sánh: so sánh giá thực của biến ra để chấp hành với giá trị biến vào của hệ điều khiển Sai lệnh này nếu có sẽ được biến thành tín hiêụ điều khiển

 Bộ khuếch đại: dùng để biến đổi mức tín hiệu cần thiết cho mục đích điều khiển

 Cảm biến: dùng đo giá trị thực của biến ra Sau đó, cung cấp cho bộ so sánh dưới dạng tín hiệu, thường là tín hiệu điện s

2 Quá trình phát triển của máy CNC

2.1 Quá trình phát triển

Điều khiển số NC (Numerical Control) là phương pháp tự động điều chỉnh các máy công tác (máy công cụ, Robot, băng tải vận chuyển phôi liệu, chi tiết gia công, sản phẩm, ) trong đó các hành động bị điều khiển được tạo ra trên cơ sở cung cấp các dữ liệu

ở dạng mã nhị phân Nó được biểu diển dưới dạng các con số thập phân, các chữ cái và kí hiệu đặc trưng tạo thành một chương trình làm việc của thiết bị hay của hệ thống

Trước đây, cũng đã có những quá trình gia công cắt gọt được điều khiển theo chương trình bằng các kỹ thuật chép hình theo mẫu, chép hình bằng hệ thống thuỷ lực,

Trang 14

Ngày nay, với sự tiến bộ vượt bậc của KH- KT, nhất là trong lĩnh vực ĐKS và tin học đã tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà chế tạo máy nghiên cứu và ứng dụng đưa vào các máy công cụ truyền thống các HTĐK tự động Biến các máy công cụ này thành các máy điều khiển theo chương trình số, gọi là các máy CNC(Computrized Numerical Control)

Việc sử dụng các máy CNC cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế; đồng thời cho phép rút ngắn được chu kỳ sản xuất Do đó, hiện nhiều nước trên thế giới đã và đang ứng dụng rộng rãi công nghệ mới này vào lĩnh vực cơ khí chế tạo Đặc biệt là chế tạo các khuôn mẫu chính xác, các chi tiết đòi hỏi độ chính xác và độ phức tạp cao

Xuất phát từ ý tưởng điều khiển một dụng cụ thông qua một chuỗi lệnh kế tiếp, liên tục như các máy công cụ ĐKS ngày nay được thực hiện từ mãi thế kỉ XIV Khi ở châu Âu người ta dùng các chốt hình trụ để điều khiển các chuyển động của các hình trang trí trên đồng hồ lớn của nhà thờ

Năm 1808, Joseph M Jacquard dùng những tấm tôn đục lỗ để điều khiển tự động các máy dệt

Năm 1863, M Fourneaux phát minh ra đàn Piano nỗi tiếng thế giới Với băng giấy đục lỗ làm vật mang tin

Năm 1938, Claud E Shannon trong khi làm luận án tiến sĩ đã đi đến kết luận rằng việc tính toán và truyền tải nhanh dữ liệu có thể thực hiện bằng mã nhị phân

Từ năm 1949 đến 1952, Jonh Parsons và Học viện kỹ thuật Massachusett (Massachusett Institute Of Technology) đã thiết kế “một hệ thống điều khiển dành cho máy công cụ, để điều khiển trực tiếp vị trí của các trục thông qua dữ liệu đầu ra của một máy tính, làm bằng chứng cho một chức năng gia công chi tiết ” theo hợp đồng của Không lực Hoa Kỳ

Cũng trong thời gian này, Parsons cùng với đồng nghiệp của ông đã đưa ra 4 tiên đề

cơ bản sau:

 Những vị trí được tính ra trên một biên dạng được ghi nhớ vào băng đục lỗ

Trang 15

Năm 1954, Bendix mua bản quyền phát minh của Parsons và chế tạo được thiết bị điều khiển NC công nghiệp đầu tiên, nhưng vẫn còn dùng bóng đèn điện tử chân không Năm 1958, “ công cụ lập trình tự động APT ” (Automatically Programmed Tool) ra đời Đánh dấu một bước phát triển mới về lập trình cho máy Trong thời gian đó, giới công nghệp nói chung đã bắt đầu nhận ra những ưu thế tiềm tàng của kỹ thuật ĐKS Điều

đó buộc họ phải xem xét một cách nghiêm túc, chặt chẽ và kỹ càng những vấn đề về nghành chế tạo máy của chính họ.Đồng thời họ cũng phải suy xem cái kỹ thuật công nghệ mới này có thể giúp đỡ họ như thế nào để cải tiến phương pháp hiện có của họ Người ta nhanh chóng nhận ra rằng, phần lớn các bài toán cắt gọt kim loại như: Khoan lỗ, tiện, phay đường thẳng, không nhất thiết đòi hỏi tới bộ điều khiển hiện đại, sử dụng những phương máy tính hoá

Thế nhưng, việc ứng dụng ngay cả dạng cơ bản nhất của APT cho những thành phần hình học đơn giản cũng vừa cồng kềnh, vừa rắc rối và vừa đắt tiền

Do vậy, nhiều ngôn ngữ đơn giản hơn dùng cho mục đích đặc biệt đã được phát triển Tuy nhiên, đa số các ngôn ngữ này điều lấy APT làm gốc Rồi cho đến giữa những thập niên 70, 80, với sự phát triển của công nghệ vi xử lí Lần dầu tiên nó được đưa vào thiết bị điều khiển số có sự hỗ trợ của máy tính, tạo một bước nhảy khổng lồ trong lĩnh vực ĐKS.Từ các máy ĐKS NC trở thành những máy ĐKS CNC (Computeized Numerical Control), tức là những máy công cụ điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính Mặc khác, cùng với những mô đun điện tử dùng để lưu trữ dữ liệu và tạo xung, bộ vi xử lí hình thành

Trang 16

trung tâm đóng ngắt và tính toán của tất cả mọi điều khiển số CNC hiện đại Tốc độ chuyển nhanh của các phần tử này đủ để đưa ra nhiều chức năng và nhiệm vụ tính toán khác nhau mà không làm ảnh hưởng đến nhịp độ làm việc của các máy công cụ ghép nối với chúng Nhưng nếu một bộ vi xử lí nào đó tỏ ra không đủ thực hiện mọi chức năng yêu cầu trong chu trình thời gian cực đại cho phép, thì khi đó có thể thêm vào đơn vị xử lí thứ

2 hoặc thậm chí thứ 3 sử dụng song song hoặc luân phiên cho những nhiệm vụ đặc biệt Rồi từ thập niên 80 trở đi, với sự phát triển của công nghệ truyền số liệu, các mạng cục bộ và liên thông đã tạo điều kiện cho các nhà chế tạo thực hiện việc nối kết giữa các máy CNC riêng lẽ (CNC Machine Tools) lại với nhau tạo thành các trung tâm gia công DNC (Directe Numerical Control) nhằm khai thác một cách có hiệu quả nhất như: cách

bố trí, sắp xếp các công việc trên từng máy, tổ chức sản xuất, Và cũng dựa trên nền công nghệ này, một chuỗi các loại thiết bị, phần mềm và hệ thống được phát triển không ngừng bởi các viện nghiên cứu và công nghệ khác nhau trên thế giới Nhằm thoả mãn về nhu cầu thiết kế và chế tạo đặc biệt Đó là những phần mềm thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM (Computer Aided Desgin/ Computer Aided Manufacturing) theo hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) và cao hơn là việc chế tạo và gia công chi tiết được thực hiện toàn bộ qua máy tính, người ta gọi là tổ hợp CIM (Computer Intergraded Manufacturing)

Cho đến năm 2003 này, lịch sử phát triển của máy công cụ ĐKS đã được 51năm tuổi Nó đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới Từ những ứng dụng gia công đơn giản như việc di chuyển từ điểm đến điểm của máy khoan đến những máy công cụ điều khiển 2 trục như máy tiện, điều khiển 3 trục như máy phay, và cho đến những nhiệm vụ tự động gia công nhiều trục và độ phức tạp cao như: các khuôn rèn dập, các khuôn đúc áp lực, cánh tuabin và những chi tiết phức tạp của máy bay, tàu thuỷ, Ngoài ra, ngày nay máy CNC còn được dùng vào việc kiểm tra giám sát, điện báo điện tín và nhiều lĩnh vực khác đã đem lại chất lượng và hiệu quả kinh tế rất đáng kể Trong tương lai, với lợi thế về sự ghép nối các hệ thống CNC riêng lẽ với nhau để tạo thành mạng sẽ được phát huy trong chiến lượt gia công toàn cầu Trong đó, dòng thông tin được thu phát, chuyển giao bằng hệ thống vệ tinh, đảm nhiệm mối liên kết giữa nhu

Trang 17

cầu thị trường- đơn đặt hàng- nhà thiết kế- nhà chế tạo- nhà cung cấp- nhà tiêu thụ , trong mạng liên thông toàn cầu WAR (World Area Netword)

2.2 Thực trạng ứng dụng máy CNC tại Việt Nam

Ở Việt Nam trước năm 1990 khi nhắc đến công nghệ NC, CNC quả là rất xa lạ và ít người biết đến nó

Bắt đầu từ năm 1991, thông qua một số dự án chuyển giao công nghệ, hợp tác với nước ngoài như : dự án “ Chuyển giao công nghệ thiết kế, phát triển và chế tạo khuôn mẫu ” Lúc đó các công nghệ CNC như: máy phay CNC, máy tiện CNC, đo lường CNC, lần đầu tiên được giới thiệu và thu hút sự quan tâm của nhiều nhà chuyên môn cũng như của các doanh nghiệp trong nước và liên doanh với ngoài Hiện nay, nhiều nhà máy cơ khí trong nước đã và đang có những dự án đầu tư các dây chuyền sản xuất với phần lớn thiết bị trong dây chuyền là các máy CNC Mặc dù, công nghệ CNC du nhập vào Việt Nam trong một thời gian ngắn nhưng có thể nói công nghệ này đã có một chỗ đứng tại Việt Nam và tin chắc trong những năm tới đây công nghệ này sẽ được dùng nhiều trong các xí nghiệp, phân xưởng, nhà máy ở nước ta Vì nó đem lại hiệu quả kinh tế rất cao Đặc biệt trong điều kiện sản xuất hiện nay ở nước ta Do vậy, việc đẩy mạnh ứng dụng công nghệ CNC là một nhu cầu cần thiết đối với các cơ sở sản xuất nói chung và nghành chế tạo máy nói riêng

2.3 Sự giống và khác nhau giữa máy phay truyền thống và máy phay CNC

 Gia công các rãnh: rãnh thẳng, rãnh nghiêng, rãnh xoắn

 Gia công bánh răng

Trang 18

quay cho trục chính, thông qua các bánh răng ghép nối giữa hộp tốc độ với trục chính Với hệ truyền động này do ma sát sinh ra giữa các băng ăn khớp, trọng lượng của các bánh răng, của các trục, ma sát giữa ổ và trục tất cả tạo nên một mômen cản rất lớn, nên mômen mở máy của động cơ phải lớn Ngoài ra, do ma sát sinh ra làm tiêu hao một phần công suất của động cơ làm ảnh hưởng đến độ chính xác của máy Sự rung động lớn cũng ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng bề mặt gia công chi tiết

 Về kết cấu hộp chạy dao:

Cũng sử dụng một động cơ điện xoay chiều có một cấp tốc độ để truyền chuyển động và công suất chạy dao cho bàn máy theo 3 phương X, Y, Z trong không gian Để thay đổi được tốc độ người ta dùng hộp giảm tốc cơ khí (gồm các bánh răng di trượt) để tạo ra một số cấp tốc độ nhất định (điều khiển tốc độ phân cấp) Giữa các phương chuyển động X, Y, Z không có sự phối nhau mà chúng chỉ chuyển động độc lập Bộ truyền vít me

- đai ốc dùng để truyền chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến cho bàn máy với

độ tự hãm tốt Tuy nhiên, do có khe hở giữa vítme và đai ốc nên tạo nên sự va đập và dao động khi đảo chiều chuyển động Đường truyền chuyển động tương đối dài, làm tiêu hao nhiều công suất Khi cần định vị hành trình máy người ta dùng các cữ chặn có sự tác động của con người

Ngoài ra sự tác động của nhiệt lượng, sự rung động làm cho máy thiếu chính xác và khó khắc phục

 Hệ thống điều khiển :

Trang 19

 Các HTĐK dùng để đóng mở các nguồn động, thay đổi chuyển động của dao, thay đổi số vòng quay của trục chính, gá đặt phôi, tháo chi tiết, bôi trơn, thường là HTĐK cơ khí

 Công việc điều khiển máy điều do người thợ điều khiển bằng tay như: điều khiển số vòng quay, kiểm tra vị trí dung cụ và chi tiết, phụ thuộc vào tay nghề của người thợ

 Nhược điểm :

 Dễ sinh phế phẩm khi gia công chi tiết

 Khó gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp

 Hiệu quả kinh tế không cao

Tuy nhiên, ngày nay nó vẫn được dùng nhiều trong các phân xưởng và nhà máy

 Máy phay CNC

 Hộp tốc độ:

Do yêu cầu đường truyền động ngắn nhưng phải đảm bảo được phạm vi điều chỉnh động học, để máy đáp ứng nhanh và ổn định người ta dùng động cơ điện xoay chiều có thể thay đổi được tốc độ bằng bộ biến đổi tần số Vì đường truyền ngắn nên ít hao tổn công suất, thời gian đáp ứng nhanh và công suất cắt cao

 Hộp chạy dao:

 Ngoài việc truyền công suất chạy dao cần thiết, khi gia công các chi tiết khác nhau như ở máy công cụ vạn năng thì hệ truyền động phải đảm bảo cho cơ cấu chấp hành định vị nhanh và chính xác cao Để đáp ứng được điều kiện này thì

hệ thống truyền động phải được thiết kế theo một hệ thống kín

 Sự chuyển động của bàn máy trong không gian có sự phối hợp nhịp nhàng của

3 trục X, Y, Z Do vậy, trong các máy ĐKS người ta sử dụng động cơ bước điều khiển vô cấp tốc độ, tạo ra sự dịch chuyển theo 3 phương trong hệ toạ độ

Đề Các

 Để biến chuyển động quay của trục động cơ thành chuyển động tịnh tiến của bàn máy, người ta bộ truyền vít me-đai ốc bi

 Hệ thống điều khiển:

Trang 20

 Quá trình gia công chi tiết được thực hiện một cách tự động Tuy nhiên, trước khi gia công một chi tiết nào người ta phải đưa vào máy một chương trình đã được lập sẵn theo biên dạng của chi tiết đó HTĐK thực hiện các lệnh này và kiểm tra chúng nhờ một hệ thống đo dịch chuyển của bàn trượt máy

 Độ chính xác gia công phụ thuộc vào độ chính xác của hệ thống đo

 Chất lượng gia công ổn định

 Có thể gia công những chi tiết phức tạp mà máy công cụ thường không gia công được

 Tháo và kẹp chi tiết một cách tự động

 Đem lại hiệu quả kinh tế rất cao

Ngày nay, các máy CNC chiếm phần lớn trong các dây chuyền sản xuất của phân xưởng, nhà máy có qui mô lớn

3 Các hệ điều khiển số và các dạng điều khiển số

3.1 Các hệ điều khiển số

3.1.1 Hệ điều khiển NC ( Numerical Control )

Với hệ điều khiển này các thông số hình học của chi tiết gia công và các lệnh điều máy được cho dưới dạng dãy các con số Tất cả được ghi vào băng đục lỗ dưới dạng các câu lệnh của chương trình Các thông tin này được đưa vào hệ điều khiển, nó được mã hoá và tách thành các thông tin hình học và thông tin công nghệ

 Thông tin hình học (Geometrical Information): là hệ thống thông tin điều khiển các chuyển động giữa dao và chi tiết Nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tạo hình bề mặt (hình thành đường sinh và đường chuẩn của bề mặt hình học)

 Thông tin công nghệ (Technological Information): là hệ thống thông tin cho phép máy thực hiện gia công với những giá trị công nghệ yêu cầu: chiều sâu cắt, tốc độ chạy dao, số vòng quay trục chính,

 Nguyên tắc làm việc của hệ điều khiển NC là: Sau khi mở máy các lệnh thứ nhất và thứ hai được đọc Khi quá trình đọc kết thúc thì máy bắt đầu thực hiện lệnh thứ nhất Trong khi đó, thông tin của lệnh thứ hai nằm trong bộ nhớ của hệ điều khiển

Trang 21

Sau khi lệnh thứ nhất thực hiện xong thì lệnh thứ hai bắt đầu làm việc Trong khi đó lệnh thứ ba được đọc và ghi vào bộ nhớ tại vị trí mà lệnh thứ hai vừa được giải phóng Và quá trình đọc dịch như vậy cho đến hết chương trình

 Nhược điểm của hệ điều khiển NC là:

 Khi gia công các chi tiết tiếp theo thì hệ điều khiển phải đọc lại tất cả các lệnh

từ đầu Điều này dễ gây nhầm lẫn, sai xót của bộ tính toán trong hệ điều khiển

Do đó, dễ gây phế phẩm đối với chi tiết gia công

 Chương trình dễ bị lỗi do băng đục lỗ, băng từ bị nhiễm bẩn hoặc bị mòn

 Khó thay đổi chương trình

3.1.2 Hệ điều khiển CNC ( Computerized Numerical Control )

Đặc điểm chính của hệ điều khiển CNC là có sự tham gia của máy tính Trong hệ điều khiển này, các nhà chế tạo máy đã cài đặt vào máy tính một chương trình điều khiển riêng cho từng loại máy Với hệ điều khiển CNC cho phép thay đổi và hiệu chỉnh chương trình hoạt động của bản thân nó Các chương trình có thể được nạp vào nhớ toàn bộ một lúc hoặc từng lệnh.Các lệnh điều khiển không chỉ viết cho từng lệnh riêng rẽ mà còn cho nhiều chuyển động cùng một lúc Điều này cho phép giảm tối thiểu số câu lệnh của chương trình; từ đó nâng cao độ tin cậy và khả năng làm việc của máy Ngoài ra, so với

hệ điều khiển NC hệ điều khiển CNC có kích thước nhỏ hơn và giá thành cũng thấp hơn nhưng hiệu quả đạt được thì lại rất cao

3.1.3 Hệ điều khiển DNC( Directe Numerical Control )

Hệ điều khiển DNC là sự kết nối giữa các máy CNC riêng rẽ với nhau thành một trung tâm gia công và chịu sự chi phối của các máy tính trung tâm

Tất cả các chương trình CNC sẽ được lưu trữ trên đĩa cứng của máy tính và có thể gọi trực tiếp theo nhu cầu từng máy Trong một số trường hợp, máy tính đóng vai trò trong việc chỉ đạo lựa chọn những chi tiết gia công theo thứ tự ưu tiên để phân đi các máy khác nhau

Ngoài ra, nó còn khả năng truyền dữ liệu nhanh và nối ghép vào hệ thống gia công linh hoạt FMS ( Flexible Manufacturing System )

Trang 22

3.1.4 Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control)

HTĐK thích nghi là hệ thống điều khiển có tính đến những tác động bên ngoài của

hệ thống công nghệ để hiệu chỉnh chu kì gia công, nhằm loại những ảnh hưởng của các yếu tố đến độ chính xác gia công như : lượng dư gia công, độ mòn dụng cụ, lượng chạy dao,

HTĐK thích nghi có 2 loại:

 Điều khiển thích nghi cưỡng bức ACC (Adaptive Control Contrain )

 Điều khiển thích nghi tối ưu ACO ( Adaptive Control Optimation )

Với hệ thống điều khiển ACC chủ yếu dùng để điều khiển giới hạn các thông số cắt gọt còn hệ thống điều khiển ACO dùng cho việc điều khiển tối ưu hoá các quá trình gia công nhằm giảm thời gian gia công và giá thành sản phẩm

Hệ thống điều khiển thích nghi ngày càng phát triển, điều đó làm tăng hiệu quả quá trình gia công cắt gọt trên các máy công cụ

3.1.5 Hệ thống gia linh hoạt FMS ( Flexible Manufacturing System )

Là hệ thống có thể gia công một chủng loại chi tiết có mức độ khác nhau nhất định, với số lượng và thứ tự gia công tuỳ ý

Một hệ thống gia công linh hoạt thường có 3 yếu tố cơ bản sau:

 Các trạm gia công

 Lưu trữ và vận chuyển nguyên vật liệu

 Hệ thống điều khiển máy tính

Ngoài ra, một yếu quan trọng của hệ thống điều khiển FMS là con người Con người

ở đây chỉ đảm nhận công việc quản lí và điều hành hệ thống chế tạo; còn từng nguyên công do máy thực hiện một cách tự động theo chương trình cài đặt sẵn

Trang 23

3.2 Các dạng điều khiển của máy

Như ta đã biết, các máy CNC khác nhau có thể gia công được các bề mặt khác nhau

do sự chuyển động tương đối giữa dao và chi tiết cần gia công như: các lỗ, mặt phẳng, các mặt định hình,

Do đó các dạng điều khiển của máy chia thành 3 loại sau:

 Điều khiển theo điểm

 Điều khiển theo đường

 Điều khiển theo biên dạng ( Contour )

3.2.1 Điều khiển theo điểm

Được dùng để gia công các lỗ bằng các phương pháp khoan, khoét, doa, và cắt ren

lỗ Trong quá trình gia công, chi tiết được cố định trên bàn máy còn dụng cụ thực hiện việc chạy dao nhanh đến vị trí đã được lập trình Trong khi dịch chuyển nhanh dao cụ không thực hiện việc cắt gọt Chỉ khi nào đạt được toạ độ theo yêu cầu thì nó mới bắt đầu thực hiện các chuyển động cắt gọt

Hình 1.3: Điều Khiển điểm

Trang 24

 Quỹ đạo dịch chuyển theo MM1KN song song với trục Ox, Oy

 Quỹ đạo chuyển động theo đường tối ưu MKN

3.2.2 Điều khiển theo đường thẳng

Là dạng điều khiển mà khi gia công dụng cắt được thực hiện lượng chạy dao theo một đường thẳng nào đó (Hình 1.4a)

3.2.3 Điều khiển theo biên dạng ( Contour )

Là dạng điều khiển cho phép thực hiện chạy dao nhiều trục cùng một lúc, nghĩa là

nó có thể gia công một đường cong bất kì trên mặt phẳng hay trong không gian (Hình 1.4b)

Hình 1.4a: Điều khiển theo đường Hình 1.4b: Điều khiển theo biên dạng

Trang 25

Hình1.5:Điều khiển đường 2D

3.2.5 Điều khiển biên dạng 2.5D

Cho phép dịch chuyển dụng cụ theo 2 trục đồng thời để tạo một đường cong phẳng còn trục thứ 3 được điều khiển độc lập Tuy nhiên, nó khác với điều khiển 2D ở chổ hai trục được điều khiển đồng thời có thể đổi vị trí cho nhau (Hình1-6)

Hình1.6:Điều khiển 2.5D

Trang 26

3.2.6 Điều khiển 3D

Cho phép thực hiện chuyển động chạy dao đồng thời theo cả 3 trục X, Y, Z Nó thường được dùng để gia công các mẫu, các chi tiết có bề mặt không gian phức tạp (Hình 1.7)

Hình1.7:Điều khiển 3D

3.2.7 Điều khiển 4D, 5D

Dựa trên điều khiển 3D người ta bố trí cho dụng cụ hoặc chi tiết có thêm 1 hoặc 2 chuyển động quay xung quanh một trục nào đó theo một quan hệ ràng buộc với các chuyển động trên các trục khác của máy 3D

Như vậy, tuỳ theo độ phức tạp của chi tiết mà ta lựa chọn phương pháp điều khiển cho thích hợp

Hình1.8a: Điều khiển đường viền 4D Hình1.8b: Điều khiển đường viền 5D

Trang 27

4.Hệ tọa độ trên máy CNC và các điểm chuẩn

4.1 Hệ tọa độ trên máy CNC

Để xác định vị trí tương quan hình học trong vùng làm việc của máy, trong phạm

vi chi tiết gia công một cách rõ ràng thì cần thiết phải gắn nó vào một hệ toạ độ nào đó Thông thường trên các máy CNC người ta thường sử dụng hệ toạ độ Đề Các Oxyz(Hình1.9) Cách xác định các trục theo qui tắc bàn tay phải và nó luôn được gắn vào chi tiết gia công

Hình1.9:Hệ trục toạ độ đề các Oxyz

Khi tiếp xúc và làm việc với máy CNC phải tuân theo qui ước:

 Chi tiết gia công được xem là cố định còn mọi chuyển động tạo hình và cắt gọt do dao thực hiện

 Phương trục chính là Oz, chiều dương là chiều dao tiến ra xa chi tiết

 Phương chuyển động của bàn xe dao là Ox và có chiều dương hướng ra xa chi tiết gia công

 Trục Oy xác định theo qui tắc bàn tay phải

Trang 28

4.2 Hệ tọa độ của các loại máy phay

4.2.1.Máy phay đứng (Hình1.10)

 Trục Z song song với trục chính và có chiều hướng lên trên

 Trục X nằm trên bàn máy, nếu nhìn vào trục chính thì chiều dương hướng về bên phải

 Trục Y xác định theo quy tắc bàn tay phải

Hình1.10:Khi trục Z thẳng đứng

4.2.2 Máy phay nằm ngang (Hình1.11)

 Trục Z nằm ngang và có chiều dương hướng vào trục máy

 Trục X nằm trên bàn máy, chiều dương là chiều mà khi nhìn vào trục chính thì nó nằm phía trái

 Trục Y xác định theo quy tắc bàn tay phải

Hình1.11:Khi trục Z nằm ngang

Trang 29

4.3 Các điểm gốc và điểm chuẩn (Hình1.12)

4.3.1.Điểm gốc của máy M(Machine ReferenceZero)

Quá trình gia công trên máy ĐKS được thiết lập bằng một chương trình biểu diễn mối quan hệ giữa dao và chi tiết Do vậy để đảm bảo độ chính xác gia công thì các chuyển các chuyển động của dao phải được so sánh với điểm gốc của máy M

Điểm M là điểm giới hạn vùng làm việc của máy Nó được các nhà chế tạo quy định Ở máy phay thường nằm ở điểm giới hạ dịch chuyển của bàn máy

4.3.2.Điểm chuẩn của máy R (MachineReference Point)

Là điểm mà tọa độ của nó so với điểm gốc của máy M là không thay đổi và cũng do các nhà chế tạo quy định

4.3.3.Điểm zero của phôi W (Workpiece Zero Point)

Là gốc toạ độ của chi tiết và nó phụ thuộc vào người lập trình

Hình1.12:Các điểm gốc và điểm chuẩn Đối với chi tiết phay người ta thường chọn điểm W tại điểm góc ngoài của đường viền chi tiết

Trang 30

4.3.4 Điểm gốc của chương trình P (Programmed)

 Điểm gốc của chương trình thực tế là điểm P của dụng cắt (Hình1.13)

 Chú ý khi chọn điểm P phải thuận tiện cho việc thay dao (không làm ảnh hưởng đến chi tiết và đồ gá)

Hình1.13: Điểm gốc của chương trình

4.3.5 Điểm chuẩn của gá dao T và điểm gá dao N

Điểm T dùng để xác định hệ trục toạ độ của dao Thường khi gá dao trên máy thì điểm T trùng với điểm N (Hình1.14)

Hình1.14: Điểm chuẩn của gá dao T và điểm gá dao

Trang 31

5 Thuật toán nội suy trên máy CNC

5.1 Phương pháp nội suy đường thẳng (linear interpolation)

 Khái niệm:

Đầu phun được di chuyển từ điểm đầu tới điểm cuối hành trình theo chuỗi đoạn thẳng

 Thực hiện:

Nội suy đường thẳng theo 2 hay 3 trục rất thông dụng

 Các thông số yêu cầu:

Tọa độ điểm đầu, tọa độ điểm cuối

Tốc độ di chuyển trên mỗi trục

 Khả năng:

Về lí thuyết, nội suy đường thẳng có thể lập trình quỹ đạo cong bất kì, nhưng lượng

dữ liệu cần xử lí rất lớn Sử dụng nội suy cung tròn, parabol, đường xoắn làm giảm đáng

kể lượng dữ liệu cần lập trình

Trang 32

Hình1.14: Nội suy theo đường thẳng

Ví dụ: Nội suy từ điểm A đến điểm E

Sử dụng phương pháp “Phân tích vi phân số” DDA ( Digital Differenttial Analyse) Xét một dao cần chuyển động từ: PA (điểm khởi xuất) đến PE (điểm kết thúc) theo một đường thẳng với một tốc độ chạy dao u xác định (hình vẽ)

Gọi L: đoạn đường từ PA đến PE

Vậy trong thời gian T = L/u các đoạn đường thành phần (xE-xA) và (yE-yA) phải được thực hiện

Trang 33

Tọa độ vị trí các điểm trung gian được tính theo hàm thời gian:

dtT

xxx

dtVx

yyy

dtVy

xxx)t

yyy)t

N

yymaxhay N

xx

Nội suy đường tròn theo 2 trục

 Các thông số yêu cầu:

Tọa độ điểm đầu, tọa độ điểm cuối, tâm hoặc bán kính cung tròn

Trang 35

t2sin

2T

t2cos

PA y(i t)

N

2x

PA x(i t)

N

2y

)

t

(

y

Trang 36

5.3.Nội suy xoắn ốc (Helical Interpolation)

Là phương pháp nội suy kết hợp giữa nội suy kết hợp giữa nội suy cung tròn theo hai trục và nội suy tuyến tính theo trục thứ 3 (hình 2.36)

Nội suy parabol (Parabolic Interpolation)

Dùng điểm không thẳng hàng để xấp xỉ đường cong có biên dạng tự do Loại nội suy này thường dùng trong tạo khuôn mẫu khi mà các đường cong biên dạng tự do(free shape) được yêu cầu thay vì là các đường cong có biên dạng chính xác Ta có thể dùng nội suy Parabol để tạo các đường cong bậc cao So với nội suy đường thẳng, nội suy parabol giảm khoảng 50 lần số các điểm cần lưu trữ

5.4 Nội suy bậc 3 (Cubic)

Là phương pháp xấp xỉ biên dạng bằng đường cong bậc 3 phương pháp này thường được dùng tạo các bề mặt rất phức tạp như khuôn vỏ xe hơi, máy bay

6 Những khái niệm cơ bản về lập trình gia công trên máy CNC

Trên các máy CNC quá trình gia công được thực hiện một cách tự động Hệthống điều khiển số sẽ điều khiển quá trình gia công theo một chương trình đã lập sẵn Trong

đó, quá trình CNC đóng một vai trò rất quan trọng Nó là một mắc xích quan trọng của quá trình chuẩn bị sản xuất

Trang 37

Trên cơ sở này, cho phép ta định nghĩa lập trình là gì? Lập trình là quá trình thiết lập các lệnh cho dụng cụ cắt, trên cơ sở bản vẽ chi tiết và các thông tin công nghệ Nó được tổng hợp rồi được chuyển sang bộ phận mang dữ liệu Tại đây nó được mã hoá và sắp xếp theo dạng mà máy có thể hiểu được

6.1 Qũy đạo gia công

Để gia công các chi tiết theo chương trình, trước hết phải xác định được quĩ đạo chuyển động cắt gọt và quĩ đạo chuyển động của tâm dao P Quĩ đạo của tâm dao có thể trùng với biên dạng của chi tiết, có thể theo đường cách điều biên dạngchi tiết hoặc có thể thay đổi vị trí theo một qui luật xác định so với biên dạng của chi tiết

Để gia công toàn bộ các bề mặt của biên dạng chi tiết thì quĩ đạo chuyển động của tâm dao phải liên tục Tuy nhiên, việc xác định quĩ đạo của tâm dao trong không gian rất phức tạp Do đó, khi lập trình qũy đạo của tâm dao thì ta thường lập trình theo từng phần biên dạng riêng biệt

6.2 Cách ghi kích thước chi tiết

Để lập trình gia công trên máy CNC thì kích thước trên bản vẽ phải được ghi theo toạ độ Đề Các Có hai cách ghi kích thước trên bản vẽ:

 Ghi kích thước tuyệt đối

 Ghi kích thước tương đối (theo gia số)

6.2.1.Ghi kích thước tuyệt đối (Hình 1.15)

Là cách ghi mà tất cả các kích thước xuất phát từ điểm gốc của chi tiết W

Trang 38

Hình 1.15 Ghi kích thước tuyệt đối

6.2.2 Ghi kích thước tương đối

Là cách ghi mà các kích thước sau xuất phát từ điểm kết thúc của kích thước trước

nó Thực tế, cách ghi này người ta ít dùng vì nó ảnh nhiều đến kết quả gia công (Hình 1.16)

Hình 1.16 Ghi kích thước tương đối

6.3 Lập trình cho máy công cụ CNC

Một máy phay thông thường thực hiện các nguyên công kế tiếp nhau do người vận hành điều khiển bằng tay Còn trên máy phay CNC thì mọi quá trình gia công được thực

Trang 39

6.3.1 Thông số hình học (Geomatrical Information)

Tuỳ theo từng biên dạng cụ thể của chi tiết mà ta có thể tiến hành lập qũy đạo chạy dao cắt gọt Dựa trên các thông số hình học của bản vẽ chế tạo (hình1.17)

Hình 1.17: Gia công theo biên dạng

6.3.2 Thông số công nghệ (Technological Information)

 Tốc độ chạy dao F (Feedrate)

Trang 40

 Được lập trình với địa chỉ F (mm/ph hoặc in/ph)

 Trong phạm vi lượng chạy dao, có thể lập trình với bất kì giá trị nào

 Chuyển động chạy dao chỉ có thể thực hiện khi trục chính quay

 Giá trị chạy dao sẽ hết hiệu lực khi có một giá trị khác của lượng chạy dao thay thế

 Số vòng quay trục chính S (Speed)

 Được lập trình với địa chỉ S (v/ph)

 Chiều quay được xác định:

 Quay theo chiều kim đồng hồ dùng lệnh M03 hoặc S+

 Quay theo chiều ngược kim đồng hồ dùng lệnh M04 hoặc S-

 Giá trị vòng quay trục chính hiệu lực khi có giá trị khác thay thế

6.3.3 Chương trình gia công

Chương trình gia công chi tiết Nó bao gồm nhiều từ lệnh và các từ lệnh này nằm trong các câu lệnh Một chương trình được thiết lập để gia công một chi tiết gọi là chương trình

Hình 1.18: Ví dụ lập trình

Ví dụ:Cho biên dạng gia công trên máy CNC như hình trên

G01: Nội suy tuyến tính

Định dạng
Số trang	139
Dung lượng	4,8 MB