BAI GIANG cong nghe CNC tam 2016

ự xuất hiện của các máy CNC đã nhanh chóng thay đổi việc sản xuất công nghiệp. Các đường cong được thực hiện dễ dàng như đường thẳng, các cấu trúc phức tạp 3 chiều cũng dễ dàng thực hiện, và một lượng lớn các thao tác do con người thực hiện được giảm thiểu. Việc gia tăng tự động hóa trong quá trình sản xuất với máy CNC tạo nên sự phát triển đáng kể về chính xác và chất lượng. Kỹ thuật tự động của CNC giảm thiểu các sai sót và giúp người thao tác có thời gian cho các công việc khác. Ngoài ra còn cho phép linh hoạt trong thao tác các sản phẩm và thời gian cần thiết cho thay đổi máy móc để sản xuất các linh kiện khác. Trong môi trường sản xuất, một loạt các máy CNC kết hợp thành một tổ hợp, gọi là cell, để có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận. Máy CNC ngày nay được điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ do phần mềm CAM, vì thế một bộ phận hay lắp ráp có thể trực tiếp từ thiết kế sang sản xuất mà không cần các bản vẽ in của từng chi tiết. Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robot công nghiệp, tức là chúng được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác sản xuất (trong tầm giới hạn).

TS Bui Ngoc Tam

N Nội dung môn học

Chương 1: Tổng quan về céng nghé CNC

Chương 2: Đặc trưng của hệ điều khiễn CNC

Chuong 3: May cong cu CNC

Chuong 4: Hé dung cu trén may diéu khién sé

t Chương 1: Tổng quan về công nghệ CNC

1.1 lịch sử phát triển của máy công cụ CNC

"I8S08§ Joseph M Jacquard da dung bia ton co duc

16 dé diéu khién cac may dét

= 1952 Vién MIT cho ra doi may céng cu diéu khién

số đầu tiên (CINCINNATI HYDROTEL) gồm

nhiều đèn điện tử với chức năng nội suy đường

thang dong thoi theo 3 trục và nhận dữ liệu thông

qua băng đục lỗ mã nhị phân

# 1959 Triển lãm máy công cụ tại Paris, trinh bày

những máy NC dau tién cua Chau Au

= 1969 Nhiing gidi phap dau tién vé diéu khiên liên kết chung

từ một máy tinh trung tam DNC

= 1976 He vi xu ly tao ra mot cuộc cách mạng trong kỹ

thuat CNC

= 1978 Cac hé thong gia cong linh hoat (FMS) duoc tao lap

“ 1979 Những khớp nối liên hoàn CAD/CAM đầu tiên xuất

Ế_ 1.2 Khái niệm về điều khiển số

> Khi gia công trên máy công cụ thông thường, các bước gia công chỉ tiết do

người thợ thực hiện quá trình đó bằng tay như: Điều chỉnh sồ vòng quay,

lưượng chạy dao, kiểm tra vị trí dụng cụ cắt để đạt được kích thước cần gia

công trên bản vẽ

> Ngược lại trên máy điều khiển số thì quá trình gia công thực hiện một cách tự

động Trước khi gia công người ta phải đưa vào hệ thống điều khiển một

cương trình gia công dưới dạng một chuỗi các câu lệnh điều khiển Hệ thống

điều khiển số có khả năng thực hiện các lệnh điều khiển này và kiểm tra

chúng nhờ một hệ thống đo đường dịch chuyển bàn trượt của máy

> Dữ liệu cần thiết để tạo ra một chỉ tiết gọi là một chưương trình chỉ tiết (Part

program)

> Máy công cụ điều khiển theo chưương trình số gọi là máy công cụ NC và may céng cu CNC

f 13 Dac điểm về cấu trúc máy công cu CNC

> 1.3.1 Cầu trúc Câu tạo máy công cụ ƠNC về cơ bản giông máy công cụ truyền thông Sự khác nhau là ở chỗ các thiệt bị liên quan tới quá trình gia công đưược điều khiên bởi máy tính

> Hệ thống CNC gồm 6 phần:

" Chương trình gia công (part program)

" Thiết bị đọc chưương trinh (Program input device)

" Hệ điều khiển máy (MCU)

" Hệ thông truyền động (Drive System)

" Máy công cụ (Machine Tool)

" Hệ thông phản hồi (Feedback Svstem)

H1.1 Cấu trúc của may CNC

1.3.2 Dac diém vé cấu trúc của may cong cu CNC

phôi vào và đao cắt

Người thợ đặt các thông Bộ điều khiển NC sử lý các

số gia công (số vòng thông tin về đường chạy dao

quay, lượng dư , ) bằng và lượng dư rồi truyền các

tay tín hiệu đến máy

đầu vào : Các chương trình NC có thể được nhập vào bằng bàn phím , đĩa từ hoặc cáp truyền Bộ điều khiển lưu trữ chương trình ÑC trong bộ nhớ trên đĩa cứng

Điều khiển CNC:

Các chức năng điều khiển do máy vi tính tích hợp trong bộ điều khiển CNC ya phần mềm tương ứng đảm

nhận Bộ nhớ trong được dùng để

chứa các chương trình, chương

trình con, dữ liệu máy dao cắt và

bù dao, các chu trình gia cô

Phần mềm giám sát s

được tích hợp trong bộ điều khiển

N 3.2 Đặc điểm về cấu trúc của máy công cụ CNC

E 1.4 Cac hệ điều khiển sé

1.4.1 Hệ điều khiên số NC

> Khái niệm: Đặc tính của hệ điêu khiên này là “chương

trình hoá các mỗi liên hệ” trong đó môi mảng linh

kiện điện tử riêng lẻ được xác định một nhiệm vụ nhật

định

Liên hệ giữa chúng phải thông qua những dây nôi hàn

cứng trên các mạch logic điêu khiên

Chức năng điêu khiên được xác định chủ yêu bởi phân

cun: ga

Lưu giữ thông Lưu giữ lệnh

tin vị trí điều khiển máy: Điều khiển NC

E 1.4.2 Hé diéu khién s6 CNC

> Khai niém

Diéu khién CNC là một hệ điều khiển có thể lập trình và ghi

nhớ Nó bao hàm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý

kèm theo các bộ phận ngoại vĩ

Các chương trinh CNC va cac ham logic được lưu trên các vị

mạch máy tính đặc biệt (các thanh ghi bộ nhớ của máy tính)

dưới dạng các phân mêm thay vì được nỗi kết cứng (nồi dây)

do đó các chương trình làm việc có thể thiết lập trước

Chương trình điều hành bộ | Chương|

lưu giữ chương trình trình giai

“4.4.3 Hé diéu khién DNC (Direct Numerical

Đặc điểm : Hệ thống điều khiển trong đó nhiều máy CNC được nồi với một máy vi tính gia công trung tâm qua đường dân dữ liệu

Mỗi máy công cu CNC có hệ điều khiên CNC mà bộ tính toán của nó có nhiệm vụ chọn lọc và phân phôi các thông tin bộ tính toán được coi là

cầu nôi giữa máy công cụ và máy tính trung tâm

Máy tính trung tâm có thê nhận những thông tin từ các bộ phận điều

khiên ƠNC đề hiệu chỉnh chương trình hoặc có thê đọc những dữ liệu từ

máy công cụ

Trong một sô trường hợp máy tính đóng vai trò chỉ đạo trong việc lựa chọn những chi tiệt gia công theo thứ tự ưu tiên đê phân chia lượng gia

E 1.4.4 Hé diéu khién AC (diéu khién thich nghi)

“Hệ thống điều khiến thích nghi là hệ thống điều

khiển có tính đến tác động bên ngoài của hệ thông

công nghệ để điều chỉnh chu kỳ gia công (quá trình

gia công) nhằm loại bỏ ảnh hưởng của các yếu tô đó

tới độ chính xác gia công”

Hệ thống điều khiến thích nghĩ có thể ồn định được

kích thước gia công, công suât cắt, mômen cắt hay

nhiệt độ cắt

E14 4.5 Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS)

Hệ thông sản xuất linh hoạt là hệ thong sản xuất có mức

độ tự động hoá cao là tô hợp bao gồm của các máy gia công CNC tự động, hệ thong kiểm tra được liên kết với nhau thành một hệ thông nhất quán theo dòng vật liệu với sự trợ giúp của hệ thống vận chuyén-tich trữ phôi tự động và điều khiên nhờ máy tính dùng dé chế tạo nhiêu chủng loại chi tiệt với sản lượng vừa và nhỏ

E Phân loại hệ thống FMS

= Mire thi nhất: Modun sản xuất linh hoạt Là một may CNC nhiéu

nguyên công được trang bị cơ câu thay dao tự động

" Mức thứ hai: Tê bào sản xuât linh hoạt Bao gôm 2-3 máy CNC nhiêu nguyên công và được nôi kêt với nhau băng hệ thông vận chuyên

“ Mức thứ ba: Hệ thông sản xuât linh hoạt: Bao gôm một s6 may CNC nhiêu nguyên công được nôi kêt với nhau băng hệ thông vận chuyên tự động

= Mire thi tư: Nhà máy sản xuât tự động hoá linh hoạt: Nhà máy này bao gôm nhiều thiệt bị khác nhau và tât cả các nguyên công đêu được thực

hiện một cách tự động đòi hỏi độ phức tạp rât cao của hệ thông điêu

Automatic

E

Chương II: Đặc trưng về máy điều khiến số

2.1 Các trục tọa độ và chiều chuyển động

2.2 Qui định các trục toạ độ trên các máy

2.3 Các điểm 0 và điểm chuẩn

2.4 Các phương pháp nội suy trong các máy công cụ NC

CNC

2.5 Các dạng điều khiến

N 2.1 Các trục tọa độ và chiều chuyển động

“2.1.2 Hé truc toa dé trén m6t s6 may - M6t s6 quy

dinh chung - TC DIN 66217

Trục Z:

“ Nếu máy có một trục chính cố định không xoay nghiêng

được thì trục Z nằm song song với trục chính hoặc chính là

đường tâm trục đó

"_ Nếu một trục chính xoay nghiêng được và chỉ có một vị trí

xoay nghiêng song song với một trục toạ độ nào đó thi

chính trục toạ độ đó la true Z

= Néu mot trục chính xoay nghiêng được song song với nhiêu

trục toạ độ khác nhau thì trục Z là trục vuông góc với bàn

kẹp chi tiết chính của máy

"“ Nếu máy có nhiêu trục chính công tác, †a sẽ chọn một trong

số đó là trục chính theo cách ưu tiên trục nào có đường tâm

== = voi ban sk chi tiét

t Truc X

Trục X là trục toạ độ nằm trên mặt định vị hay song song

với bề mặt kẹp chi tiết thường ưu tiên theo phương nằm

ngang

Trên các máy có dao quay tròn (ví dụ máy phay)

+ Nếu trục X đã nằm ngang thì chiều dương của trục X

hướng về bên phải nếu ta nhìn từ trục chính hướng vào

chỉ tiết

- Nếu trục X thắng đứng và máy chỉ có một thân máy thì

chiều dương của trục X hướng về bên phải khi ta nhìn từ trục chính hướng vào chỉ tiết

Trên các máy có chỉ tiết quay tròn (ví dụ máy tiện)

True X nằm theo phương hướng kính đi từ trục chỉ tiết đến

bàn = dao chinh

N Trục Y

Trục Y được xác định sau khi các trục X và Z đã được định nghĩa

Các trục phụ: Nếu ngoài các trục X Y, Z còn có các trục điều khiến

độc lập khác ta dùng kí hiệu U (// X), V (// Y) va W (//Z)

Các trục song song khác (so với toạ độ chính) nhận các ký hiệu tiếp

theo la P (// X), Q(// Y) vaR (// Z)

N

Các trục quay tương ứng với các trục X, Y, Z của bàn hoặc

ụ quay là các trục A, B, C

Nếu ta nhìn theo hướng dương của một trục thì

chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ là chiều

quay dương (cái đỉnh ốc)

N 2.2 Qui định các trục toạ độ trên các máy

2.2.1 Trên máy tiện

Trục chính mang chỉ tiết tròn xoay, dụng cụ cắt chuyên động tịnh tiến theo các hướng X và Z

N

> Trục Z chạy song song với trục chính của máy với quy

ước chiều dương chạy từ chỉ tiết đến dụng cụ

> Trục X chạy vuông góc với trục chính với quy ước chiều

dương chạy từ tâm chi tiết đến tâm giá dao

N 2.2.2 Trên máy phay

> Trục Z chạy song song với

trục chính của máy chiều

dương hướng từ chi tiết tới

dụng cụ cat

> Trục X Y thường nằm

7

Ad

Trén may phay ngang

Chiều đương của trục X quy ước chạy sang p

theo hướng từ trục chính đến chi tiết gia công

hải khi ta nhìn

ø của trục X quy ước

N

>Ngoài các trục tọa độ X Y

và Z còn có các trục tọa độ

khác song song với chúng

Các trục này được ký hiệu là vg

(song song với Z) Vi du:, `

trên trung tâm gia công có

các bộ phận trượt theo các

trục Vvà H/

N 2.3 Các điểm 0 và điểm chuẩn

t Điểm 0 của chỉ tiết (W)

> Là điểm gốc của hệ tọa độ chỉ tiết Điểm W do người

lập trình tự lựa chọn sao cho quy đổi thuận tiện các

kích thước ghi trên bản vẽ thành các giá trị toạ độ

trong phạm vi không gian làm việc của máy

> Định hướng kẹp chặt, điều chỉnh, kiểm tra hệ thống

đo lường dịch chuyển thuận tiện

> Với các chỉ tiết đối xứng nên chọn điểm W tại trục đối

xứng

> Với các chỉ tiết phay nên chọn điểm W tại điểm góc

ngoài đường viền của chỉ tiết

> Nếu hệ thống toạ độ của chỉ tiết và hệ thống toạ độ

của máy khác loại thì các toạ độ của chỉ tiết phải

N

Điểm 0 của chỉ tiết (W) trên một số máy

Chỉ tiết tiện: Điểm W nằm trên đường tâm của chỉ tiết

hoặc ở đầu bên trái hoặc ở đầu bên phải

N

Chỉ tiết trên phay

>Điễm W thường nằm tại điểm góc phía dưới bên

trái của chỉ tiết (chỉ tiết không đối xứng)

>Diém W thường nằm trên đường tâm của chỉ tiết

(chỉ tiết đối xứng)

t

Nhiều điểm W trên một chỉ tiết

> Khi gia công chỉ tiết có nhiều hình đáng giống nhau và đối xứng với nhau thì người ta thường xác định trên chi tiết

nhiều hệ tọa độ khác nhau có các điểm 0 tương ứng của

chỉ tiết là W1, W2, W3

> Đơn giản hoá được khâu lập trình

Trên bàn máy của trung tâm gia công có thê gá nhiều phôi tối

đa là 6 phôi Điểm gốc toạ độ của phôi thứ nhất được xác định bằng G54, Diém gốc toa d6 cua phôi thứ hai được xác định

bằng G55 và đến phôi thứ 6 là G59 Giá trị toạ độ theo

phương X,Y và Z của các phôi được khai báo trong bảng:

WORK OFFSET

« Bảng khai báo gốc toa độ của phôi:

E

Diem 0 cia chwong trinh (PO)

> La diém dung cu cắt sẽ ở đó trước khi gia

công

> Nên chọn điểm 0 của chương trính sao cho

chi tiết gia công hoặc dụng cụ có thê thay

đổi một cách dễ dàng mà không ảnh hưởng

đến chi tiết hoặc đồ gá

t 2.3.2 Các điểm chuẩn

Điểm chuẩn của máy (R) Reference point

> Là một điểm xác định trong hệ thống toạ độ

máy dùng đề xác định vị trí của hệ toạ độ máy

trong một số trường hợp nhất định (vi du mat

điện khi gia công)

> Điểm chuẩn này có một khoảng cách xác định

so với điểm M của máy và đã được đánh dấu

trên bàn trượt của máy

N Điểm chuẩn của dao (P)

Là điểm đỉnh dao thực hoặc lý thuyết Dùng để tính

các quỹ đạo chuyển động của dao

> Điểm P với một số loại dao

+ Với dao tiện, mũi khoan điểm chuẩn là đỉnh dao

v_ Với mũi khoét, mũi doa, dao phay thì điểm chuẩn

P là tâm của mặt đầu của dao

E Điểm tỳ (A) - điểm gá đặt

> Là giao điểm của các đường trục và mặt phẳng tỳ

hay nói cách khác là điểm tỳ của bề mặt chỉ tiết

trên đồ gá

> Điểm tỳ A có thể trùng với điểm W của chỉ tiết hoặc

có thể chọn tuỳ ý trên mặt phẳng định vị của chỉ

tiết gia công

N Diém thay dao (Ww):

La diém dao phai chay dén

khi cần thay dao tự động đề

tránh va đập vào chi tiết gia

cônghay đồ định vị

N Điểm điều chinh dao (E)

>Là điểm được dùng

đề điều chỉnh kích

thước dao khi sử dụng

nhiều dao với các kích

Điểm gốc

P= Điểm cất

N Điểm chuẩn của giá dao (N)

Điểm chuẩn của giá dao (N) (Tool mount reference point)

Được dùng đề xác định hệ trục toạ độ của dao

Điểm điều chỉnh dao E phụ thuộc vào việc gá dao trên máy

Khi gá dao trên máy thì điểm E trùng với điểm gá dao N

Điểm điều chỉnh dao E và điểm gá dao N

t

Bảng ký hiệu các điểm chuân

w @ | Diém 0 cua chi tiét

MU, © | Diém 0 cua chương trình

R e | Diém tham chiéu cua may

Ww © | Điêm thay đôi dụng cụ

N ® | Diém ga dung cu

P o| Diém chuân của dụng cụ|