Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển PLC cho máy công cụ điều khiển số CNC

Bộ nhớ chương trình đảm bảo chuẩn bị và thực hiện các bước xử lý song song xử lý đồng thời các thông tin của một công đoạn gia công vốn đã được đọc vào theo thứ tự từng bước dạng chuyển

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN HỮU TÚ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC

CHO MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC

Chuyên ngành : Công nghệ Chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Công nghệ Chế tạo máy

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Nguyễn Văn Huyến

Hà Nội – Năm 2011

Trang 2

Luận văn tốt nghiệp – GVHD TS Nguyễn Văn Huyến

Nguyễn Hữu Tú - CTM 2009-2011

- 1 -

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 4

DANH MỤC CÁC HÌNH 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ VÀ MÁY CÔNG CỤ CNC 8

1.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN, TRÌNH ĐỘ HIỆN TẠI CỦA NGÀNH MÁY CÔNG CỤ CNC 8

1.1.1.Quá trình phát triển 8

1.1.2.Trình độ hiện tại 9

1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ 10

1.2.1 Điều khiển kỹ thuật 10

1.2.2 Điều khiển tự động hóa máy công cụ 10

1.2.3 Định nghĩa điều khiển 12

1.2.4 Điều khiển số NC 12

1.2.5 Điều khiển CNC 12

1.2.6 Điều khiển đọc 13

1.2.7 Bộ nhớ chương trình 13

1.2.8 Thông tin hình học 13

1.2.9 Thông tin công nghệ 13

1.2.10 Biểu thị thông tin qua tín hiệu 13

1.3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH VÀ CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN SỐ TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC 14

1.3.1 Nguyên lý làm việc của máy công cụ CNC .14

1.3.1.1 Quá trình xử lý bên ngoài 14

1.3.1.2 Qúa trình xử lý bên trong 16

1.3.2 Các dạng điều khiển trong điều khiển số 17

1.3.2.1 Điều khiển điểm 17

Trang 3

- 2 -

1.3.2.2 Điều khiển đoạn hay đường thẳng 18

1.3.2.3 Điều khiển theo biên dạng 19

1.4 KHÁI NIỆM VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC 22

1.4.1 Khái niệm chung về máy công cụ CNC 22

1.4.1.1 Các đặc điểm kết cấu của các máy công cụ điều khiển CNC so với máy công cụ thông thường 22

1.4.2 Ưu, nhược điểm của máy công cụ CNC và các yêu cầu đặt ra 25

1.4.2.1 Ưu điểm 25

1.4.2.2 Nhược điểm 26

1.4.2.3 Các yêu cầu đặt ra 26

1.4.3 Chức năng của CNC 27

1.4.3.1 Các chuyển động thực hiện dịch chuyển tương đối Dao/Chi tiết 27

1.4.3.2 Quá trình cấp dao 27

1.4.3.3 Quá trình cấp chi tiết 29

1.4.3.4 Quá trình bôi trơn, làm nguội và làm sạch 30

1.4.4 Các hệ trục tọa độ và các điểm chuẩn trong máy CNC 30

1.4.4.1 Hệ trục tọa độ của máy công cụ CNC 31

1.4.4.2 Các điểm 0 và các điểm chuẩn 33

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 40

2.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÀ GÌ? 40

2.2 VAI TRÒ CỦA PLC 41

2.2.1 Các thiết bị nhập và xuất dùng trong PLC 41

2.2.1.1 Các thiết bị nhập 41

2.2.1.2 Các thiết bị xuất 42

2.2.2 Bộ điều khiển lập trình được PLC là gì? 42

2.2.3 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác 43

2.2.4 Cấu trúc phần cứng của PLC 44

2.2.4.1 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU ) 44

2.2.4.2 Bộ nhớ ( Memory ) 44

Trang 4

- 3 -

2.3 GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC SIMATIC S7 -200 45

2.3.1 Cấu trúc phần cứng của CPU 45

2.3.1.1 Khái quát chung 45

2.3.1.2 Cấu trúc CPU 212 46

2.3.1.3 Cấu trúc CPU 214 47

2.3.2 Cấu trúc bộ nhớ 48

2.3.3 Cấu trúc chương trình 50

2.3.4 Phương pháp lập trình 51

2.3.4.1 Phương pháp LAD 52

2.3.4.2 Phương pháp liệt kê lệnh STL 53

2.3.5 Cú pháp lệnh cơ bản trong S7-200 53

2.3.5.1 Lệnh vào ra (Input/Out put) 53

2.3.5.2 Lệnh ghi/xoá giá trị cho tiếp điểm 55

2.3.5.3 Các lệnh lôgic đại số boolean 57

2.3.5.4 Lệnh có tiếp điểm đặc biệt 60

2.3.5.5 Các lệnh điều khiển timer 61

2.3.5.6 Các lệnh điều khiển counter 63

2.3.5.7 Các lệnh dịch chuyển ô nhớ 66

CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC CHO MÁY PHAY F4025-CNC BẰNG PLC S7-200 68

3.1 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PLC 68

3.1.1 Bảng địa chỉ các đầu vào/ra 68

3.1.2 Thống kê chức năng và công nghệ của máy 72

3.2 LẬP TRÌNH PLC 73

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ BÀN LUẬN 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC 79

Trang 5

LỜI NÓI ĐẦU

Tự động ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống và công nghiệp Ngày nay ngành tự động đã phát triển tới trình độ cao nhờ những tiến

bộ của lý thuyết điều khiển tự động, của những ngành khác như điện tử, tin học… Nhiều hệ thống điều khiển đã ra đời, nhưng phát triển mạnh và có khả năng phục vụ rộng là bộ điều khiển PLC Sở dĩ như thế, do bộ PLC có nhiều ưu điểm nổi bậc so những bộ điều khiển khác :

Đơn giản, dể dàng thay đổi, lập trình

Tin cậy trong môi trường công nghiệp

Cạnh tranh được giá thành với các bộ diều khiển khác

Cuối thập niên 60 xuất hiện khái niệm về PLC và đã được phát triển rất nhanh Năm 1974 PLC đã sử dụng nhiều bộ xử lý như : mạch định thời, bộ đếm, dung lượng nhớ đến 12KB và có 1024 điểm nhập xuất Năm 1976 đã giới thiệu

hệ thống đưa tín hiệu vào ra từ xa Năm 1977 PLC đã dùng đến vi xử lý Năm1980 phát triển các khối nhập xuất thông minh nâng cao điều khiển thuận lợi qua viễn thông, nâng cao việc phát triển phần mềm, dùng máy tính cá nhân lập trình Đến năm 1985 đã thành lập mạng PLC

Riêng nước ta sắp tới đây hành rào thuế quan khu vực được loại bỏ, kinh tế

mở cửa hợp tác với nước ngoài Trước tình hình đó, nền công nghiệp sẽ gặp không ít khó khăn do còn nhiều dây chuyền có công nghệ lạc hậu Để có chổ đứng và thế mạnh trên thương trường, nhà nước đã đặc biệt chú trọng đến ứng dụng và phát triển tự động trong sản xuất, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và hạ giá thành Một trong những phương án tốt nhất và được sử dụng rộng hiện nay là thay thế những hệ thống đó bằng bộ điếu khiển PLC Để phát triển mạnh hơn nữa, nhiệm vụ đặt ra hàng đầu là đào tạo những chuyên gia về tự động điều khiển nói chung và về PLC nói riêng

Dưới đây tôi xin trình bày toàn bộ nội dung luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu

thiết kế hệ thống điều khiển PLC cho máy công cụ điều khiển số CNC” Để hiểu

Trang 6

sâu hơn về máy công cụ điều khiển số và phương pháp lập trình PLC, trong thuyết minh tôi xin trình bày các phần sau:

Chương 1: Khái niệm cơ bản về điều khiển số & máy công cụ CNC

Chương 2: Giới thiệu về PLC S7-200

Chương 3: Lập trình điều khiển PLC cho máy phay F4025-CNC bằng PLC

S7-200

Phụ lục: Các Subroutines chương trình PLC cho máy phay F4025 -CNC

Trang 7

- 6 -

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển số trên máy công cụ 15

Hình 1.2: Điều khiển điểm - điểm 17

Hình 1.3: Điều khiển đường thẳng trên máy tiện, máy phay CNC 18

Hình 1.4: Điều khiển biên dạng trên máy phay CNC 19

Hình 1.5: Điều khiển 2D 20

Hình 1.6: Điều khiển 2,5D 20

Hình 1.7: Điều khiển 3D 21

Hình 1.8: Máy phay thông thường và máy phay CNC 24

Hình 1.9: Ổ tích lũy dao 28

Hình 1.10: Hệ thống cấp chi tiết 29

Hình 1.11: Hệ thống chuyển dao 30

Hình 1.12: Ký hiệu các trục tọa độ trên máy CNC 31

Hình 1.13: Hệ trục của máy CNC khi chi tiết chuyển động quay 33

Hình 1.14: Điểm M của máy phay đứng 34

Hình 1.15: Điểm O của chi tiết 34

Hình 1.16: Xác định điểm chuẩn trong khi đo vị trí chu kỳ 35

Hình 1.17: Ví trí điểm gá đặt A trùng với điểm M 36

Hình 1.18: Điểm thay dao W 36

Hình 1.19: Điểm đặt dụng cụ E và điểm lỗ gá dụng cụ N 36

Hình 1.20: Ví trí các điểm chuẩn của dao trên các dao khác nhau 37

Hình 1.21: Vị trí các điểm chuẩn và điểm 0 trên máy tiện 38

Hình 2.1: Hệ thống điều khiển PLC 41

Hình 2.2: Cấu trúc phần cứng của PLC với các khối nhớ vào và ra 43

Hình 2.3 : Bộ nhớ trong và ngoài của S7 -200 49

Hình 2.4 : Thực hiện chương trình theo vòng quét trong S7 -200 52

Hình 2.5.1: Trạng thái của ngăn xếp trước và sau khi thực hiện hiệu lệnh LD 53

Hình 2.5.2: Trạng thái của ngăn xếp trước và sau khi thực hiện hiệu lệnh LDN 53

Hình 2.6 : Bộ đếm CTU của S7 -200 63

Trang 8

- 7 -

Hình 2.7 : Bộ đếm CTUD của S7 -200 64

Hình 3.1: Sơ đồ máy phay F4025-CNC 73

Hình 3.2: Ảnh máy phay F4025CNC……… ………… 74

Trang 9

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

Từ sau năm 1960, bóng đèn điển tử được thay thế bởi các phần tử bán dẫn điện

tử rời rạc điốt ( đèn hai cực ) và Tranzito ( đèn ba cực ) Nhưng đa số những linh kiện này vẫn đòi hỏi thể tích chiếm chỗ đủ lớn, còn rất nhiều mỗi hàn và các ổ cắm (giao điện ) vừa tốn kém trong chế tạo và hạn chế độ tin cậy trong vận hành và điều khiển.Thông tin điều khiển ghi trên băng đục lỗ, dung lượng thấp, khi gia công cho nhiều chi tiết giống nhau vẫn phải đọc băng đục lỗ cho từng lần gia công Khi thay đổi chương trình điều khiển đòi hỏi phải cải tiến hay làm lại băng đục lỗ

Trang 10

Trong những năm 70 ngành điều khiển số nhanh chóng ứng dụng trong các thành tựu phát triển của kỹ thuật vi điện tử , vi mạch tích hợp Những hệ NC sử dụng các bản mạch logic nối cứng được thay thế bởi các hệ điều khiển có bộ nhớ và dung lượng đủ lớn Do nối ghép các cụm vi tính vào hệ điều khiển số mà phần cứng

có nhiệm vụ chuyên dùng trước đây được thay thế bằng các phần mềm linh hoạt hơn Dung lượng nhớ ngày càng được mở rộng, tạo điều kiện lưu trữ trong hệ điều khiển số trước hết là những chương trình đơn lẻ sau đó là cả một thư viện chương trình, lại có thể thay đổi được chương trình đã lập một cách dễ dàng thông qua cấp lệnh bằng tay, thao tác trực tiếp trên máy

Năm 1972, các tủ điều khiển NC đầu tiên có cài đặt các cụm vi tính chế tạo hàng loạt đưa ra một thế hệ mới các thiết bị NC cài đặt các cụm vi tính có công năng mạnh mẽ hơn Thế hệ này được nhanh chóng thay thế bởi các cụm điều khiển CNC cài đặt ( Microproessor )

Năm 1984 hệ điều khiển CNC có công năng mạnh được trang bị các công cụ trợ giúp lập trình “ garaphic ” Tiến thêm một bước phát triển mới lập trình tại phân xưởng sản xuất

Những năm 1986 – 1987 các giao diện tiêu chuẩn hóa ( Inteface ) mở ra con đường tiến tới các xí nghiệp tự động trên cơ sở một hệ thống trao đổi thông tin liên thông : CIM ( Computer Integrated ManufaeTuring )

1.1.2 Trình độ hiện tại

Các chức năng tình toán trong hệ thống CNC ngày càng hoàn thiện hơn và đạt

độ xử lý cao do tiếp tục ứng dụng những thành tựu phát triển của các bộ vi xử lý

Trang 11

cả trong xí nghiệp nhỏ không có phòng lập trình riêng Nghĩa là người điều khiển có thể lập trình trực tiếp trên máy Dữ liệu lập vào nội dung lưu trữ, thông báo về tình trạng hoạt động của máy công cụ chỉ dẫn cần thiết cho người điều khiển được hiện trên màn hình

Màn hình ban đầu chỉ là đen trắng với các ký tự chữ cái và con số thì ngày nay đã dùng màn hình màu có độ phân giải cao (có thêm toán đồ họa và hình vẽ mô phỏng tĩnh hoặc động quá trình gia công của chi tiết) Biên dạng của chi tiết gia công và chuyển động của dao đều được hiển thị trên màn hình

Các hệ CNC riêng lẻ có thể ghép mạng cục bộ hay có thể mở rộng quản lý và điều hành một cách tổng thể hệ thống sản xuất của một xi nghiệp hay của một tập đoàn công nghiệp …

Với sự ứng dụng ngày càng rộng rãi của tin học vào ngành cơ khí, cùng với xu hướng con người đang có nhu cầu tìm các lọai vật liệu thông minh mới nhằm thay đổi các loại vật liệu sản xuất trước đây, thì trong tương lai ngành cơ khí còn có nhiều những bước phát triển đột phá khác nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cao phục

vụ và đáp ứng tốt nhu cầu của xã hội

1.2 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ

1.2.1 Điều khiển kỹ thuật

Điều khiển kỹ thuật là lý thuyết cơ bản của kỹ thuật tự động hóa, bao gồm các khoa học về điều khiển, điều chỉnh, nhớ, sử lý và chuyển giao thông tin Điều khiển

kỹ thuật nghiêm cứu các quy luật xuất hiện trong : Quá trình thiết lập hoặc trong quá trình hoạt động

Các hệ thống làm việc tự động, gọi chung là hệ thống công tác Một hệ thống công tác bao gồm hàng loạt hệ thống thành phần và hàng loạt các mỗi quan hệ giữa hai hay nhiều khâu hoặc nhiều quá trình Một hệ thống công tác phải có một hay nhiều đầu vào và đầu ra, thông qua đó hệ thống công tác có thể trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin với môi trường bên ngoài

1.2.2 Điều khiển tự động hóa máy công cụ

Trang 12

Quá trình làm việc của một máy công cụ, thì từng bước nguyên công được thực hiện theo một trình tự không gian và thời gian xác định, với sự sắp đặt có tính quy luật, rất chặt chẽ và chính xác giữa các chuyển động và thiết bị đóng/ ngắt Gọi

đó là chương trình làm việc của máy Bộ điều khiển máy công cụ có nhiệm vụ thực hiện chương trình này một cách tự động

Trong điều khiển theo chương trình có :

- Điều khiển khởi động và phanh hãm

- Điều khiển tốc độ, điều khiển đổi chiều

- Điều khiển đo đường dịch chuyển…

Các lệnh điều khiển được chia thành :

Hệ điều khiển đóng/ ngắt: Với hệ điều khiển này thường tác động khi xác định

về chiều và độ lớn của các tốc độ dịch chuyển trên các đoạn đường dịch chuyển

Trang 13

ra một dạng năng lượng tối ưu dùng cho bộ điều khiển Mỗi dạng năng lượng đều

có những ưu, khuếch điểm riêng, với các nhiêm vụ khác nhau mà ta có thể lựa chọn các dạng năng lượng thích hợp, đảm bảo tính kinh tế

1.2.3 Định nghĩa điều khiển

Là quá trình xảy ra trong một hệ thống giới hạn, trong đó một hay nhiều đại lượng là đại lượng đầu vào, các đại lượng khác nhau là các đại lượng đầu ra, chúng tác động và ảnh hưởng đến hệ thống theo những quy luật riêng

1.2.4 Điều khiển số NC (Numerical Control)

Là hệ thống điều khiển đặc trưng bởi các đại lượng đầu vào là những tín hiệu số nhị phân, chúng được đưa vào hệ thống điều khiển dưới dạng một chương trình điều khiển có hệ thống Trong điều khiển số ứng dụng cho máy công cụ, các đại lượng đầu vào là những thông tin, dữ liệu hay số liệu nhập vào

- Điều khiển NC: Đặc tính của hệ điều khiển này là “chương trình hóa các mỗi 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

- Chức năng điều khiển được xác định chủ yếu bởi phần cứng

1.2.5 Điều khiển CNC (Computerized Numerical Control)

Là một hệ thống điều khiển có thể lập trình và ghi nhớ Nó bao hàm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý ( microprocessor) kèm theo các bộ nhớ ngoại vi

Trang 14

Đa số các chức năng điều khiển đều được giải quyết thông qua phần mềm nghĩa

là các chương trình làm việc có thể thiết lập trước

1.2.6 Điều khiển đọc

Điều khiển đọc bao quát cả quá trình đọc tin Nó kiểm tra các thông tin đã được đọc về tính đúng đắn của hình thức cấu trúc tin (tính chẵn của số bit trong mã số ISO) và ngừng ngay quá trình đọc khi phát hiện các cấu trúc tin bị lỗi

1.2.7 Bộ nhớ chương trình

Bộ nhớ chương trình đảm bảo chuẩn bị và thực hiện các bước xử lý song song (xử lý đồng thời) các thông tin của một công đoạn gia công vốn đã được đọc vào theo thứ tự từng bước (dạng chuyển động, tọa độ điểm kết thúc chuyển động, tốc độ trên đường biên dạng, số vòng quay và chiều quay của trục chính)

1.2.8 Thông tin hình học

Là hệ thống thông tin điều khiển các hệ thống chuyển động tương đối giữa dao

cụ và chi tiết liên quan trực tiếp tới quá trình tạo hình bề mặt, còn gọi là thông tin về đường dịch chuyển (hình dạng đường sinh và đường chuẩn của bề mặt hình học muốn tạo ra trên đường dịch chuyển)

1.2.9 Thông tin công nghệ (Technologual information)

Là hệ thống thông tin cho phép máy thực hiện gia công với những giá trị công nghệ yêu cầu: Chuẩn hóa các gốc tọa độ, chọn chiều sâu lát cắt, tốc độ chạy dao, số vòng quay trục chính, chiều quay trục chính vị trí xuất phát của dao đóng hay ngắt mạch tưới dung dịch trơn nguội, mạch đo lường kiểm tra…

1.2.10 Biểu thị thông tin qua tín hiệu

Một thông tin có thể được trình bày bằng những giá trị hoặc diễn biến giá trị của thông số tín hiệu

Hệ thống tín hiệu chỉ chấp nhận những giá trị số – rời rạc – xác định gọi là các tín hiệu số

Trang 15

1.3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH VÀ CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN SỐ TRÊN MÁY CÔNG CỤ CNC

1.3.1 Nguyên lý làm việc của máy công cụ CNC

Hệ thống điều khiển số CNC có một máy tính giúp người đứng máy không chỉ khởi động chương trình NC mà còn:

- Viết và đưa chương trình vào máy

- Biến đổi các chương trình đã đưa vào máy

Các kích thước của dụng cụ và của thiết bị kẹp phôi có thể được đưa vào hệ thống CNC khi đặt số liệu mà không phụ thuộc vào chương trình NC Các kích thước này được thực hiện tự động khi gia công Do đó người đứng máy cần rất ít thông tin về bản vẽ, khi cần thiết có thể tự chọn dụng cụ và thiết bị kẹp chặt Ta nhận thấy không có sự khác nhau cơ bản giữa hệ thống NC và CNC về ngôn ngữ lập trình và công nghệ gia công trên máy công cụ Do các hành động đều được sản sinh trên cơ sở cung cấp các dữ liệu ở dạng mã chữ cái cộng các con số và ký tự đặc trưng

Máy công cụ điều khiển theo chương trình số là những máy công cụ làm việc với các hệ thống ngắt và hệ lệnh đường dịch chuyển trên cơ sở cung cấp các dữ liệu của công nghệ gia công cắt gọt ở dạng mã nói trên Những hệ lệnh này được tổ chức theo một chương trình gia công chặt chẽ chính xác Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển số trên máy công cụ CNC được thể hiện như trên hình 1:

1.3.1.1 Quá trình xử lý bên ngoài:

Từ bản vẽ chế tạo, những thông số kỹ thuật và số liệu công nghệ yêu cầu để gia công chi tiết, được đưa vào chương trình gia công với các bước gia công kế tiếp nhau Những chương trình gia công chi tiết được số hoá và ghi vào vật mang tin bởi một mã (code) tương thích, để phân biệt với bộ nhớ nôị tại vật mang tin còn gọi là

bộ nhớ ngoại vi Vật mang tin có thể là băng đục lỗ được ghi và được đọc ra một cách tuần tự với tốc độ đọc 120 ký tự/ giây, băng từ (casset) là những dải băng có khả năng nhiễm từ quấn trong một casset và nó có tốc độ đọc từ 400 đến 3000 ký

Trang 16

§äc

B¶n vÏ

VËt mang tin VËt mang tin

Trang 17

1.3.1.2 Quá trình xử lý bên trong:

Tiếp theo là quá trình xử lý bên ngoài là quá trình xử lý bên trong Các dữ liệu ghi trên vật mang tin được tiếp nhận thông qua bộ đọc, bộ đọc có nhiệm vụ kiểm tra các thông tin đã được đọc về hình thức cấu trúc tin (tính chẵn của số bít trong mã số ISO) và ngừng ngay quá trình đọc khi phát hiện cấu trúc tin bị mắc lỗi Các thông tin đuợc bộ đọc kiểm tra và đọc song được chuyển vào bộ nhớ Bộ nhớ chương trình đảm bảo chuẩn bị và thực hiện chuẩn bị các bước song song (xử lý đồng thời) các thông tin của một công đoạn gia công vốn đã được đọc vào theo thứ tự từng bước (dạng chuyển động, toạ độ của điểm kết thúc chuyển động, tốc độ trên đường biên dạng, số vòng quay và chiều quay trục chính), dung lượng của các bộ nhớ trong các

hệ CNC hiện đại cho phép nội dung thông tin của nhiều chương trình con được lưu trữ cùng một lúc trong bộ nhớ

Từ bộ nhớ các thông tin chương trình gia công được chuyển qua bộ nội suy, bộ nội suy có nhiệm vụ tính toán hiệu chỉnh để đảm bảo các dữ liệu của chương trình đọc vào là phù hợp Bộ nội suy tính toán tọa độ của các điểm trên đường dịch chuyển dọc theo biên dạng cần, đoạn biên dạng giữa điểm khởi xuất và điểm kết thúc mà toạ độ của chúng đã được đưa vào chương trình, để hình thành nên biên dạng của chi tiết cần gia công trong một dung sai xác định Các tín hiệu điện được

bộ đọc chuyển đổi từ các thông tin cần đưa vào thành tín hiệu tương tự (tín hiệu điện), tín hiệu này hình thành giá trị “Cần” của vị trí bàn máy (trong hệ lệnh về hướng dịch chuyển) Giá trị “Cần” được dẫn tới bộ so sánh theo một tuần tự điều khiển xác định Các giá trị “ Cần“ qua bộ so sánh hình thành giá trị “Thực” về vị trí bàn máy, nó được thu thập thông qua hệ thống đo lường dịch chuyển và cũng được dẫn tới bộ so sánh

Kết quả đưa ra từ bộ so sánh giá trị “ Cần - Thực” trở thành những tín hiệu điều khiển tự động cấp cho hệ thống truyền động, nhằm đạt tới vị trí chính xác mong muốn của bàn máy Đến khi kết quả so sánh cặp giá trị “ Cần - Thực” bằng “ Không”, tín hiệu điều khiển không còn nữa và hệ thống truyền động ngừng lại

Trang 18

Quá trình trên đây được thực hiện trên nguyên tắc đường tác dụng “ kín” (hình1a) Còn trên hình1b, lại mô tả một hệ điều khiển theo nguyên tắc đường tác dụng hở Ở đây, các thông tin đã ghi nhận được truyền động thẳng tới hệ truyền động thông qua cụm điều khiển Giá trị “ Thực” không được thu thập và phản hồi trên đường tác dụng “hở” Đối với hệ lệnh đóng/ ngắt quá trình cũng diễn ra tượng

tự, chúng được ghi nhớ, xử lý và truyền đạt tới các khâu điều chỉnh và những chu

kỳ làm việc thích hợp

1.3.2 Các dạng điều khiển trong điều khiển số

Các dạng máy công cụ khác nhau, các bề mặt tạo hình khác nhau đòi hỏi những chuyển động tương đối rất khác nhau giữa dao cụ và chi tiết gia công Các dạng điều khiển số đó cũng được phân thành: điều khiển điểm, điều khiển đoạn thẳng hay đường thẳng và điều khiển biên dạng phi tuyến (contour)

1.3.2.1 Điều khiển điểm

Cho phép xác định vị trí dụng cụ theo

các điểm đã lập trình với hành trình

chạy nhanh của dụng cụ và dụng cụ

không ăn vào phôi Chuyển động trên

các trục riêng lẻ, lúc này không có rằng

buộc bởi quan hệ hàm số và tốc độ của

các yếu tố định vị không phụ thuộc vào

các yếu tố công nghệ Điều khiển điểm -

điểm chủ yếu dùng trong các máy

khoan, doa, hàn điểm Hình 1.2: Điều khiển điểm - điểm Khi dụng cụ chạy tới các điểm đích dao bắt đầu cắt Mục đích cần đạt là các kích thước của các lỗ gia công so với hai trục X, Y phải chính xác, còn các quỹ đạo chuyển động của dao hay bàn máy đều không có ý nghĩa lắm (hình 2) Vị trí của các

lỗ có thể được điều khiển đồng thời trên hai trục X, Y, quỹ đạo làm với một trong

Z

Y

X

Trang 19

Hình 1.3: Điều khiển đường thẳng trên máy tiện, máy phay CNC

Điều khiển đường thẳng là dạng điều khiển mà khi gia công dụng cụ cắt thực

hiện một lượng chạy dao theo một đường thẳng nào đó Điều khiển đường thẳng

cho phép bên cạnh dịch chuyển nhanh định vị, còn có một dịch chuyển song song với chiều trục của dụng cụ cắt với lượng chạy dao yêu cầu, khi đó dao ăn vào phôi Hình 1.3a là sơ đồ chạy dao trên máy tiện dụng cụ cắt chuyển động song song

hoặc vuông góc trục của chi tiết so với trục Z Trên hình 1.3b thể hiện sơ đồ máy

phay, dụng cụ cắt chuyển động song song với trục X Trong cả hai trường hợp trên dụng cụ cắt chuyển động độc lập theo từng trục tức không có quan hệ rằng buộc hàm số Dạng điều khiển này dùng cho máy phay và máy tiện đơn giản

1.3.2.3 Điều khiển theo biên dạng

Nếu giữa điểm bắt đầu một chuyển động và điểm kết thúc nó cần sản sinh ra một biên dạng có ràng buộc bởi các quan hệ hàm số (tuyến tính hay phi tuyến) thì điều khiển số thực hiện chuyển động như vậy thuộc dạng điều khiển biên dạng ( Contour)

Trang 20

Dạng điều khiển này đòi hỏi phải có các truyền động biệt lập, điều chỉnh được

vị trí theo thời gian thực trên mỗi trục tọa độ và đảm bảo quan hệ phụ thuộc hàm số với các

Hình 1.4: Điều khiển biên dạng trên máy phay CNC

chuyển động đồng thời trên các trục khác Giá trị cần – ứng với một vị trí tức thời trên một trục – phải được tính toán một cách tuần tự đúng với ràng buộc hằng số của biên dạng cần gia công

Ví dụ trên hình 1.4 là quá trình phay biên dạng trên máy phay.Trong trường hợp trên dụng cụ cắt chuyển động đồng thời theo hai trục để tạo ra một biên dạng vừa có phần thẳng vừa có phần cong Trong đó các chuyển động theo các trục có quan hệ hàm số rằng buộc với nhau Dạng điều khiển này ứng dụng trên các máy tiện, máy phay và các trung tâm gia công (máy công cụ tự động đa chức năng có quá trình trao đổi dao tự động, thực hiện nhiều công nghệ khác nhau như khoan, phay, cắt ren, tiện rộng, ).Tuỳ theo số trục được điều khiển đồng thời khi gia công

để phân biệt thành điều khiển contour 2D, điều khiển contour 2,5D và điều khiển 3D (D = Dimension hay kích thước)

Z

Y

X

Trang 21

a Điều khiển contour 2D

Điều khiển contour 2D cho phép các dịch chuyển của dụng cụ cắt theo đường

thẳng và cung tròn, dựa vào hai trục cố định

Nếu một máy CNC có ba trục và sự điều khiển contour 2D, thì trục thứ ba chỉ

có thể được điều khiển không phụ thuộc vào hai trục kia Trên hình 5, lượng ăn dao

được điều khiển theo trục Z còn phay biên dạng là sự kết hợp giữa hai trục X, Y

Hình 1.5: Điều khiển 2D

b Điều khiển contour 2,5D

Cho phép các dịch chuyển của dụng cụ theo

đường thẳng và theo cung tròn trong một số mặt

phẳng làm việc, nhưng chỉ có thể

có hai trục hoà hợp với nhau với sự lưu ý tới các

chuyển động giữa chúng

Trên máy phay CNC có ba trục X, Y, Z sẽ điều

khiển được đồng thời hoặc X và Y hoặc X và Z hoặc

Y và Z Trên các máy phay điều đó có

nghĩa là sự ăn dao có thể thực hiện Hình 1.6: Điều khiển 2,5D theo bất kỳ 1 trong 3 trục, trong khi đó giữa hai trục kia dùng sử dụng để phay

contour Hình 1.6, thể hiện các chức năng trên

Trang 22

Như vậy thông qua chức năng G ( G17, G18, G19 ) của chương trình gia công ta

có thể chuyển từ bề mặt gia công này sang bề mặt gia công khác

c Điều khiển contour 3D

Cho phép đồng thời chạy dao theo cả ba trục X, Y, Z, ( cả ba trục chuyển động hòa hợp với nhau hay có quan hệ ràng buộc bằng hàm số ) Ta thấy trên hình 7, biên dạng đuợc gia công theo cả ba trục đều có lượng chạy dao theo chúng tạo thành Điều khiển contour 3D được ứng dụng rộng để gia công các khuôn mẫu chính xác, gia công các bề mặt không gian phức tạp

Trang 23

1.4 KHÁI NIỆM VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC

1.4.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC

Là thế hệ máy công cụ được điều khiển theo chương trình số viết bằng mã số

ký tự chuyên dùng khác, trong đó hệ thống điều khiển có cài đặt các bộ vi xử lý micropocessor (µp) làm việc với các chu trình thời gian từ 1 đến 20µp có bộ nhớ tối thiểu 4 Kbyte, đảm nhiệm các chức năng cơ bản của chương trình điều khiển số như : Tính toán trên các trục điều khiển theo thời gian thực, giám sát các trạng thái của máy tính toán các giá trị chỉnh lý dao cụ, tính toán nội suy trong điều khiển quỹ đạo biên dạng (tuyến tính và phi tuyến tính) thực hiện so sánh giá trị Cần - Thực

1.4.1.1 Các đặc điểm kết cấu của các máy công cụ điều khiển CNC so với máy công cụ thông thường

a Máy cộng cụ thông thường

Khi thực hiện gia công trên máy thông thường người công nhân thường phải

dùng tay để điều khiển máy, người công nhân căn cứ vào phiếu nguyên công để cắt gọt chi tiết nhằm đảo bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra

Khi gia công trên máy phay thông thường thì năng suất và chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào rất nhiều tay nghề của công nhân, nếu so với các máy điều khiển số thì máy công cụ thông thường còn rất nhiều hạn chế, tuy nhiên máy công

cụ thông thường vẫn được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam với lý do giá thành thấp và

thuận tiện cho công việc sửa chữa và cho nền sản xuất còn đang ở trình độ thấp

b Máy công cụ CNC

Thế hệ sau của máy công cụ thông thường là máy NC (máy điều khiển số), với yêu cầu ngày càng tăng để đưa ra những sản phẩm có chất lượng, gia công hàng loạt trên một máy công cụ Chính vì thế mà máy công cụ CNC ra đời là bước phát triển

từ máy NC Các máy CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm để điều khiển chức năng dịch chuyển của máy Các chương trình gia công được đọc cùng một lúc

và được lưu trữ vào trong bộ nhớ, khi gia công máy tính đưa các câu lệnh vào điều cũng có khả năng bù chiều dài và đường kính dụng cụ… Tất cả các chức năng trên

Trang 25

T h © n m ¸ y

B µ n m ¸ y

M ¸ y p h a y th « n g th − ê n g

M ¸ y p h a y C N C

Trang 26

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

Ưu điểm chỉ có trong máy công cụ CNC đó là phương thức làm việc với hệ thống xử lý thông tin “ điện tử – số hóa “, cho phép nối ghép các hệ thống xử lý số trong phạm vi quản lý của toàn xí nghiệp, tạo điều kiện mở rộng tự động hóa toàn

bộ quá trình sản xuất, ứng dụng các kỹ thuật hiện đại thông qua mạng liên thông cục bộ ( LAN) hay mạng liên thông toàn cầu( WAN)

Các máy ứng dụng kỹ thuật CNC đạt tốc độ dịch chuyển lớn.Trong lĩnh vực gia công cắt gọt, máy công cụ CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm được tối đa thời gian phụ, do mức tự động hoá nâng cao vượt bậc

Máy công cụ CNC có thể dễ dàng thay đổi chương trình gia công, thiết thực với các loại chi tiết khác nhau, thời gian chuẩn bị và hiệu chỉnh kỹ thuật tại khu vực làm việc giảm đáng kể Thời gian thay dao được thực hiện nhanh chóng, chính xác có thể chuẩn bị dao ở vùng ngoại vi và nạp trở lại vào ổ tích dao chuyên dùng gắn trên máy

Máy điều khiển kỹ thuật số có thể thực hiện một lúc nhiều chuyển động khác nhau, tự động điều chỉnh sai số dao cụ, tự động khiểm tra kích thước chi tiết và qua

đó tự động hiệu chỉnh sai lệch vị trí tương đối giữa dao và chi tiết

Máy công cụ CNC gia công được loạt chi tiết nhỏ, phản ứng một cách linh hoạt khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điểm quan trọng nhất là việc lập trình gia công

Trang 27

Độ chính xác lập lại đặc trưng cho mức độ ổn định trong suốt quá trình đảm

bảo chất lượng gia công cao, là ưu việt tuyệt đối của các máy điều khiển kỹ thuật

số

Bản thân nguyên tắc điều khiển theo chương trình số là đảm bảo cơ bản của độ chính xác gia công trên máy Ngoài ra máy CNC còn có điều kiện khai thác tối đa các chế độ cắt gọt, các nguyên lý cắt và phương án gá đặt, đảm bảo độ chính xác cao, ổn định chất lượng sản phẩm

Tóm lại sự lựa chọn thế hệ máy CNC ngày nay trở thành một đặc tính cần thiết

có tầm quan trọng, quyết định đối với các xí nghiệp công nghiệp Vì nó có thể đem lại lợi nhuận, khả năng tái sản xuất vá nó có những tính năng cao mà may công cụ thông thường chưa đạt được

1.4.2.2 Nhược điểm

- Giá thành chế tạo máy cao hơn;

- Giá mua máy đắt hơn;

- Giá thành bảo dưỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn;

- Vận hành máy phức tạp hơn;

- Thay đổi người đứng máy khó khăn hơn;

1.4.2.3 Các yêu cầu đặt ra

- Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các khâu thiết kế, chuẩn bị sản xuất và thực hiện gia công chế tạo

- Cần đào tạo nâng cao cho thợ chuyên môn Một khóa đào taọ về kỹ thuật CNC

là phải có, vì máy móc chỉ sử dụng tốt nếu người sử dụng có kiến thức thuần thục

Trang 28

- 27 -

1.4.3 CHỨC NĂNG CỦA CNC

1.4.3.1 Các chuyển động thực hiện dịch chuyển tương đối Dao/Chi tiết

a Chuyển động đảm bảo tốc độ cắt của dao cụ

Dụng cụ cắt phải đảm bảo chức năng sau :

- Truyền một chuyển động tạo ra tốc độ cắt trực tiếp

- Truyền một chuyển động chạy dao với một tốc độ nhỏ hơn và theo một hướng khác với hướng tốc độ cắt

- Truyền đồng thời cả hai tốc độ cắt và chạy dao theo phương pháp tổ hợp

- Giữ cố định trong phương án các chuyển động nói trên truyền cho chi tiết gia công

- Công suất đảm bảo năng lượng tạo hình thay đổi trong khoảng rộng từ vài trăm W đến vài trăm Kw

b Chuyển động chạy dao

Đảm bảo các dịch chuyển cuả dụng cụ cắt hoặc chi tiết gia công trong các quỹ đạo tương đối giữa chúng Những quỹ đạo này phụ thuộc vào biên dạng đường cắt của quá trình tạo hình, biên dạng của bản thân dụng cụ cắt và các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho chi tiết gia công Công suất của chuyển động chạy dao thay đổi trong khoảng một vài Kw, trừ trường hợp máy gia công các chi tiết lớn

Với máy công cụ điều khiển số thì các chuyển động nói trên đều được thực hiện bởi các động cơ riêng biệt, được điều khiển độc lập với nhau

Trang 29

Hình 1.9: Ổ tích lũy dao: a): Đĩa hoặc tang quay;

A: dụng cụ cắt; B: đĩa nâng dao; C: hốc dao;

F c)

G

Trang 30

A: Chi tiết cấp vào;

B: Tay máy đổi chi tiết, E: Chi tiết mang đI;

M: Máy, P: Chi tiết, R: Rôbốt

Hình 1.10: Hệ thống cấp chi tiết

Đối với nhóm có chi tiết quay:Thì việc tháo lắp chi tiết vừa gia công mới được thực hiện bởi một rô bốt gắn liền với máy Kết cấu hợp thành toàn máy do đó phụ thuộc vào các chuyển động mà ta yêu cầu rô bốt thực hiện Các chi tiết gia công xong cũng như các chi tiết thô được đặt trên giá đỡ di động có dạng một băng tải hoặc đặt trên các máng dẫn đảm bảo sự dịch chuyển của chúng theo nguyên tắc trọng lực

Đối với nhóm máy có dao quay: Các chi tiết được gá lắp cố định trên các bàn

gá chuẩn Các bàn gá chuẩn lại được đặt trên các băng tải, dịch chuyển động, để

M

PB

b )

R

Trang 31

- 30 -

chuyển dao cho bàn máy một cách tự động Việc chuyển dao giữa băng tải và bàn máy cũng được thực hiện bởi các rô bốt

(a): Chuyển dao bằng bàn quay; (b): Dùng băng tải hoặc xe dẫn hướng

(c): chuyển dao cho trung tâm gia công; B: Trục chính; C: Băng tải; T: Chuyển pallete

Hình 1.11: Hệ thống chuyển dao

1.4.3.4 Quá trình bôi trơn, làm nguội và làm sạch

Việc bôi trơn và làm nguội được thực hiện thông qua chương trình điều khiển máy Nói cách khác các điều kiện phụ trợ của mỗi bước gia công trong quy trình công nghệ cũng được quan tâm khi lập trình như các thông số kỹ thuật cắt gọt và các dữ liệu công nghệ khác Nó được đưa vào chương trình gia công theo câu lênh

Trang 32

- 31 -

Việc làm sạch tự động tại cỏc thời điểm thớch hợp như cỏc giai đoạn đổi dao, đổi

bàn gỏ lắp hoặc đổi bàn kẹp chuẩn

Cỏc mỏy CNC đều được trang bị hệ thống khai thỏc phoi cắt hoặc cỏc phế liệu,

phế thải một cỏch tự động khụng cần đến lao động của con người

1.4.4 CÁC HỆ TRỤC TỌA ĐỘ VÀ CÁC ĐIỂM CHUẨN TRONG MÁY

- Xử lý cỏc dữ liệu để nhận được chuyển động của mỏy và cỏc chức năng phụ

- Điều khiển cỏc chuyển động trờn mỏy

Một phần khụng thể thiếu trong cấu trỳc chương trỡnh làm việc trờn mỏy cụng

cụ CNC là hệ thống toạ độ và cỏc điểm chuẩn

Để xỏch định cỏc tương quan hỡnh học trong vựng làm việc của mỏy trong

phạm vi của chi tiết gia cụng một cỏch rừ ràng, người ta đưa vào hệ toạ độ và cỏc

điểm chuẩn gốc của mỏy cụng cụ CNC

như sau

1.4.4.1 Hệ trục toạ độ của mỏy cụng cụ

CNC

Cỏc trục toạ độ của mỏy cụng cụ

CNC cho phộp xỏc định chiều chuyển

động của cơ cấu mỏy và dụng cụ cắt thể

hiện trờn hỡnh 12 Cỏc trục toạ độ đú là

X,Y, Z chiều dương của X,Y, Z được xỏc

định theo quy tắc bàn tay phải (trờn

hỡnh13a và hỡnh 13b ) theo nguyờn tắc này thỡ ngún tay cỏi chỉ chiều dương của trục

+A

+B

+X +Y

+Z +C

Hình 12: Ký hiệu các trục tọa độ trên máy CNC (Nguyên tắc bàn tay phải - tiêu chuẩn VDI 3255 )

Trang 33

- 32 -

X, ngón tay trỏ chỉ chiều dương của trục Y, ngón giữa chỉ chiều dương cuả trục Z, các trục quay tương ứng với các trục X,Y, Z được ký hiệu bằng các chữ cái A, B, C chiều quay dương là chiều quay theo chiều kim đồng hồ nếu nhìn theo chiều dương của các trục X,Y, Z

a Trục Z

Nói chung ở các máy trục Z luôn song song với trục chính của máy

- Máy tiện: Trục Z song song với trục chính của máy và có chiều dương chạy từ mâm cặp tới dụng cụ (chiều từ trái sang phải )

- Máy khoan đứng,máy phay đứng: Trục Z song song với các trục chính và có chiều dương hướng từ bàn máy lên phía trục chính

- Các máy bào: Trục Z vuông góc với bàn máy và có chiều dương hướng từ bàn máy lên phía trên

- Các máy phay có nhiều trục chính: Trục Z song song với đường tâm trục chính vuông góc với bàn máy (chọn trục chính có đường tâm vuông góc với bàn máy làm trục Z) chiều dương của trục Z trong trường hợp này hướng từ bàn máy tới trục chính

b Trục X

Trục X là trục nằm trên bàn máy và thông thường nó được xác định theo phương ngang Chiều của trục X được xác định theo quy tắc bàn tay phải (ngón tay cái chỉ chiều dương của trục X)

- Máy phay đứng, máy khoan đứng: Nếu đứng ngoài nhìn vào trục chính thì chiều dương của trục X hướng về phía bên phải

- Máy phay ngang: Nếu đứng ngoài nhìn thẳng vào trục chính thì chiều dương của trục X hướng về phía bên trái còn nếu đứng ở phía trục chính để nhìn vào chi tiết thì

có chiều dương của trục X hướng về phía bên phải

- Máy tiện: Trục X vuông góc với trục máy và có chiều dương hướng về phía bàn kẹp dao (hướng về phía dụng cụ cắt) Như vậy bàn kẹp dao ở phía trước trục chính

Trang 34

- 33 -

thì trục chiều dương của trục X hướng vào người thợ, còn nếu bàn kẹp dao ở phía

sau trục chính thì chiều dương đi xa khỏi người thợ

- Máy bào: Trục X nằm song song với mặt định vị của chi tiết trên bàn máy và

chiều dương hướng từ bàn máy về thân máy

c Trục Y

Trục Y được xác định sau khi xác định được trục X,

Z, theo quy tắc bàn tay phải, ngón tay trỏ chỉ chiều dương

của trục Y

d Các trục phụ

Trên các máy CNC ngoài các trục X, Z, Y còn các trục

toạ độ khác song song với chúng (các bộ phận máy khác

dịch chuyển song song với các trục X,Y, Z ) Các trục này

được ký hiệu là U,V, W trong đó U // X,V//Y,W//Z Nếu

có các trục khác nữa song song với toạ độ chính X,Y, Z thì các trục này được ký

hiệu P, Q, R trong đó P//X, Q//Y, R//Z Các trục U,V, W được gọi là trục thứ hai

còn các trục P, Q, R được gọi là trục thứ ba (hình 13)

Khi chi tiết gia công cùng bàn máy tham gia chuyển động thay cho dụng cụ cắt

thì các chuyển động ấy (chuyển động tịnh tiến theo ba trục và chuyển động quay

quanh ba trục) được ký hiệu bằng các chữ cái X’,Y’, Z’, và A’, B’, C’ Các chiều

chuyển động này ngược chiều với chiều chuyển động của dụng cụ cắt

+B

+C

+X +X'

+Z' +Y'

+C' +B'

+A'

Trang 35

vùng làm việc của máy nhằm

đảm bảo chính xác chi tiết khi

gia công

a Điểm O của máy (M) Hình 1.14: Điểm M của máy phay đứng

Điểm O (điểm chuẩn M của máy) của máy là điểm gốc của hệ toạ độ máy Điểm M được các nhà chế tạo quy định theo kết cấu của từng loại máy Điểm M là điểm giới hạn của vùng làm việc của máy, ở các máy phay điểm M thường nằm ở điểm giới hạn dịch chuyển của bàn máy Điểm chuẩn M (điểm O của máy) của máy khoan cần và máy khoan đứng được thể hiện trên hình 14

b Điểm O của chi tiết

Điểm O của chi tiết là gốc của hệ

toạ độ gắn lên chi tiết, vị trí của điểm

W do người lập trình lựa chọn và xác

định Song người lập trình cần phải

xác định sao cho các kích thước trên

bản vẽ gia công trực tiếp là các giá trị

toạ độ của hệ thống toạ độ

Nếu hệ thống của toạ độ chi tiết và hệ

thống toạ độ máy khác loại thì các toạ

độ của chi tiết Hình 1.15: Điểm O của chi tiết

W W

M

R X

Trang 36

- 35 -

phải chuyển sang hệ toạ độ của mỏy: Vớ dụ trong một bản vẽ chi tiết gia cụng vừa

cú toạ độ cực thỡ trước khi gia cụng phải tớnh toỏn và chuyển đổi cỏc hệ toạ độ cực

thành cỏc toạ độ đề cỏc

Đối với cỏc chi tiết phay để hợp lý nờn chọn điểm O của chi tiết tại điểm gúc

ngoài cựng của đường viền chi tiết, trờn cỏc chi tiết đối xứng nờn chọn tại trục đối

xứng (hỡnh 15)

c Điểm O của chương trỡnh PO

Điểm O của chương trỡnh là điểm mà dụng

cụ sẽ ở đú trước khi chi tiết gia cụng Để hợp lý

điểm O của chương trỡnh được chọn sao cho chi

tiết gia cụng hoặc dụng cụ cú thể thay đổi một

cỏch dễ dàng

d Cỏc điểm chuẩn của mỏy R

Điểm chuẩn R là điểm xỏc định trong vựng

làm việc của mỏy cụng cụ mà khoảng cỏch từ

nú đến điểm O của mỏy M cần được biết chớnh xỏc

Điểm chuẩn R được đặt mốc trờn mỗi trục, nhờ cữ chặn cố định hoặc cữ chặn cú

thể điều chỉnh theo từng bước khụng đổi Thể hiện trờn hỡnh 14

Điểm chuẩn là cần thiết trong trường hợp hệ điều khiển dựng phộp đo kiểu gia

số ở đõy, cứ mỗi lần đúng mạch điều khiển thỡ cỏc trục phải được chạy về điểm

chuẩn của nú, cú như vậy hệ điều khiển mới cú một điểm khởi xuất, từ đú bắt đầu

đếm cỏc gia số

Để khắc phục những sai số cắt gọt khi đảo chiều cụng tỏc, dịch chuyển trở về

điểm chuẩn R luụn luụn thực hịờn theo cựng một chiều và theo chế độ chạy dao

chậm (hỡnh 16)

Khoảng cỏch giữa điểm chuẩn R và điểm O của mỏy M được thụng bỏo cho hệ

điều khiển thụng qua dữ liệu điều chỉnh mỏy Cỏc giỏ trị tốc độ chạy về điểm chuẩn

cũng như tốc độ của hành trỡnh chạy dao chậm trờn từng trục, phụ thuộc vào cỏc số

Tốc độ chạy chậm Tốc độ dịch chuyển tới

A B

C

Hình 16: Xác định điểm chuẩn trong khi đo vị trí chu kỳ tuyệt đối

và đo vị trí tương đối ( A vấu tỳ; B, công tắc hành trình;

C Bàn máy).

Trang 37

- 36 -

liệu kỹ thuật của bàn máy như khối lượng bàn máy Chiều dài đoạn dịch chuyển trở

về điểm chuẩn R, cũng được thông báo cho hệ điều khiển thông qua dữ liệu điều

chỉnh máy

e Điểm tỳ A

Điểm tỳ A là giao điểm của các đường trục

mặt phẳng tỳ Trên các máy tiện, mặt phẳng tỳ

nằm ngay tại mâm cặp hoặc chấu cặp, có thể

điểm A trùng lập với điểm W (hình 17)

Để tránh va đập vào chi tiết gia công khi

thay dao tự động phải chạy đến điểm thay dao,

hình 18

h Điểm đặt dụng cụ E và điểm lỗ gá dụng cụ

N

Khi sử dụng nhiều dao, các kích thước của

dao phải được xác định bằng cơ cấu điều chỉnh

dao, để có thông tin đưa vào trong hệ thống

điều chỉnh nhằm hiệu chỉnh tự động kích thước

dao Khi dao được lắp vào giá dao thì điểm E

W

H×nh 18: §iÓm thay daoW W

N E

Trang 38

- 37 -

i Điểm chuẩn của giá dao T

Điểm T dùng để xác định hệ trục toạ độ của dao, điểm T phụ thuộc vào việc gá

đặt dao trên máy Thông thường khi gá dao trên máy thì điểm T trùng với điểm lỗ

gá dụng cụ N

j Điểm cắt của dao P

Để xác định vị trí của dao trong vùng

làm việc của máy, ta xác định điểm chuẩn

P của dao Điểm này là điểm đỉnh dao thực

hay lý thuyết, trên hình 20 trình bày các vị

trí điểm chuẩn P của dao cho các dao khác

nhau quay hoặc không quay

k Điểm chuẩn của bàn trượt F

Tất cả các điểm ở trên bàn máy đều liên quan đến điểm chuẩn này để xác định

các kích thước có liên quan

Dưới đây là một ví dụ về vị trí các điểm O, các điểm chuẩn trên máy tiện và

bảng ký hiệu các điểm chuẩn đó

Trang 39

- 38 -

Hỡnh 1.21: Vị trớ cỏc điểm chuẩn và điểm 0 trờn mỏy tiện

Những khỏi niệm cơ bản về điều khiển số trong mỏy cụng cụ CNC, sự khỏc biệt giữa mỏy cụng cụ thụng thường và mỏy cụng cụ điều khiển số CNC, những ưu điểm, chức năng của mỏy cụng cụ CNC Những vấn đề trờn được trỡnh bày trong chương I, giỳp ta hỡnh dung, hiểu sõu về hệ thống điều khiển số trờn mỏy cụng cụ

Ta nhận thấy rằng, khi gia cụng trờn mỏy cụng cụ thụng thường, cỏc bước gia cụng chi tiết do người thợ thực hiện bằng tay như: điều khiển số vũng quay, lượng chạy dao, kiểm tra vị trớ của dụng cụ cắt để đạt được kớch thước cần gia cụng trờn bản vẽ… Chất lượng của chi tiết gia cụng phụ thuộc nhiều tay nghề của người thợ, thời gian gia cụng chi tiết nhiều hơn,…

Mỏy cụng cụ điều khiển theo chương trỡnh số thỡ quỏ trỡnh gia cụng thực hiện một cỏch tự động, trước khi gia cụng người điều khiển mỏy đưa vào hệ thống điều khiển một chương trỡnh gia cụng dưới dạng một chuỗi cỏc lệnh điều khiển được mó hoỏ

Hệ thống điều khiển số cho khả năng thực hiện cỏc lệnh này và kiểm tra chỳng nhờ một hệ thống đo dịch chuyển trờn cỏc bàn trượt của mỏy

Tớnh tối ưu hoỏ của điều khiển số trong mỏy cụng cụ là lập cỏc chương trỡnh để thực hiện một loạt cỏc hoạt động ở một chế độ được xỏc định trước nhằm tạo ra chi tiết cú cỏc kớch thước và cỏc thụng số vật lý cú thể hoàn toàn dự bỏo trước Ưu điểm của mỏy cụng cụ điều khiển số nú cú thể thay đổi được chương trỡnh gia cụng, cú

F

Điểm O của máy

Điểm tỳ

Điểm chuẩn của máy

Điểm O của chi tiết

Điểm O của chương trình

Điểm thay đổi dụng cụ

Điểm điều chỉnh của dụng cụ

Điểm đón dụng cụ

Điểm cắt của dụng cụ

Điểm chuẩn của bàn trượt

Điểm chuẩn của dao

F T

E

W

A M

R

M W PO R W

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	1,09 MB