Bài giảng Truyền động và điều khiển máy CNC: Chương 1 - TS. Đường Công Truyền

Bài giảng Truyền động và điều khiển máy: Chương 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm điều khiển số - NC; Lịch sử phát triển điều khiển số; Kỹ thuật NC và CNC; Gia công truyền thống và gia công CNC; Máy công cụ CNC dùng trong công nghiệp; Máy công cụ CNC dùng trong công nghiệp;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

MÁY CNC

(Driving and control for CNC machine tool)

Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM

Đường Công Truyền

Giới thiệu giảng viên

• Giảng viên: TS Đường Công Truyền

• Website:

https://sites.google.com/site/truyendc/

• Email: truyendc@gmail.com

Trang 2

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC TS Đường Công Truyền

Môn học trang bị cho sinh viên kiến thức về

điều khiển số, cấu trúc phần cứng và phần

điều khiển của máy công cụ CNC Từ đó, sinh

viên có thể vận dụng để tính toán, thiết kế

được các hệ thống truyền động trên máy

• Hệ dụng cụ trên máy công cụ CNC

• Truyền động máy công cụ CNC

• Tính toán truyền động máy công cụ CNC

• Điều khiển máy công cụ CNC

• Chương trình trên máy công cụ CNC

Trang 3

• Trình bày được khái niệm về điều khiển số (NC),

điều khiển số nhờ máy tính (CNC), điều khiển số

trực tiếp (DNC I), điều khiển số phân phối (DNC II),

hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS).

• Trình bày được kết cấu phần cơ khí và phần điều

khiển máy công cụ CNC.

• Tính toán lựa chọn được động cơ cho truyền động

chạy dao đơn giản trên máy công cụ CNC.

5

Tài liệu tham khảo

• Bài giảng của giảng viên.

• Suk-Han Suh, Theory and design of CNC systems,

Trang 4

• Học theo bài giảng của giảng viên

• Làm theo bài tập do giảng viên cung cấp

• Kiểm tra lấy điểm thường xuyên

• Kiểm tra giữa kỳ

• Thi cuối kỳ: tự luận, mở tài liệu

7

Hình thức đánh giá

• Điểm danh + Bài tập cá nhân + Bài tập nhóm:

20%

• Kiểm tra giữa kỳ: 30%

• Thi cuối kỳ (tự luận): 50%

Trang 5

Thank you!

9

Trang 6

TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

MÁY CNC

(Driving and control for CNC machine tool)

Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM

Đường Công Truyền

Điều khiển số

(Numerical control – NC)

Chương 1:

Trang 7

• Điều khiển số (Numerical Control-NC): là hoạt

thị đã được mã hoá đặc biệt, truyền đến hệ

thống điều khiển máy

3

Khái niệm điều khiển số - NC

• Chỉ thị (các lệnh điều khiển) là sự kết hợp của

các chữ cái, con số và ký tự đặc biệt như ( ), (

% ), hay ( ) , … được viết theo một trật tự logic

và theo các định dạng sẵn

• Tập hợp các chỉ thị cần thiết để gia công một

chi tiết gọi là chương trình NC, chương trình

CNC hay chương trình gia công chi tiết (Part

Program)

Trang 8

• Ví dụ một chương trình CNC như sau:

% (Chuong trinh khoan)

Khái niệm điều khiển số - NC

• Chương trình NC được lưu trữ để có thể gia

công chi tiết bất kỳ lúc nào, đảm bảo thu

được các chi tiết có kích thước và hình dáng

giống hệt nhau

Trang 9

• 1947: tập đoàn Parsons phát triển hệ thống

số đầu tiên để gia công các chi tiết phức tạp

của máy bay

• 1949: Parsons hợp tác với viện công nghệ

Massachusetts (MIT)

• 1951: máy công cụ NC đầu tiên được phát

triển bởi MIT

7

Lịch sử phát triển điều khiển số

• 1947: tập đoàn Parsons phát triển hệ thống

số đầu tiên để gia công các chi tiết phức tạp

của máy bay

• 1949: Parsons hợp tác với viện công nghệ MIT

(Massachusetts Institute Technology)

• 1951: máy công cụ NC đầu tiên được phát

triển bởi MIT

Trang 10

Bài giảng: Truyền động và điều khiển máy CNC TS Đường Công Truyền 9

• MIT (Massachusetts Institut Technology)

Kết cấu và Nguyên lý hoạt động của máy công cụ NC

Machine tool

(MCU)

Trang 11

Nguyên lý điều khiển chuyển động của trục trên

máy công cụ NC

11

Quy trình gia công trên máy công cụ NC

Trang 12

– APT được phát triển để đơn giản hóa lập trình

trên máy gia công 3 trục phức tạp, chủ yếu sử

dụng trong ngành công nghiệp hàng không

Trang 13

• Ngôn ngữ APT sử dụng những từ bằng tiếng Anh để

mô tả hình dáng hình học và sự chuyển động của

dao cắt trong quá trình gia công chi tiết

• Ví dụ định nghĩa điểm trong hệ tọa độ Đề các bằng

Trang 14

• Ví dụ định nghĩa điểm từ tâm hình tròn bằng

ngôn ngữ APT

➢ Ngôn ngữ lập trình APT:

17

➢ Điều khiển số trực tiếp - DNC

• Giữa 1960: Điều khiển số trực tiếp (Direct

Numerical Control – DNC): giao tiếp- kết nối giữa

máy công cụ và máy tính ở cự ly xa

• Trong DNC, khối lệnh gia công truyền từ máy tính

đến máy công cụ với tốc độ tương thích Phương

thức giao tiếp này trở nên phổ biến loại bỏ băng từ

và tăng chiều dài chương trình

Trang 15

• DNC: sử dùng 1 máy tính điều khiển đồng thời

nhiều máy công cụ NC

➢ Điều khiển số trực tiếp - DNC

19

➢ Điều khiển số nhờ máy tính - CNC

• Cuối 1960: máy công cụ được điều khiển

bằng máy tính (Computer Numerical Control)

được phát triển nhằm thay thế cho máy công

cụ NC dùng băng đột lỗ (có nhược điểm cồng

kềnh dễ gãy)

Trang 16

➢ Điều khiển số nhờ máy tính - CNC

• Xử lý dữ liệu trên máy công cụ CNC điều khiển vòng kín

Trang 17

➢ Điều khiển số phân phối - DNC II

• 1970s: Điều khiển số phân phối (Distributed

Numerical Control – DNC II) ra đời: chương trình

lưu trữ trên máy chủ (host computer) kết nối với

máy tính khu vực (local computer) truyền đến một

hay nhiều máy CNC

• Cách thức này cho phép gia tăng dung lượng bộ

nhớ cho điều khiển CNC và việc quản lý sản xuất

thuận tiện hơn

23

➢ DNC II

Trang 18

➢ Hệ thống sản xuất linh hoạt - FMS

• 1980s: FMS (Flexible Manufacturing System)

-hệ thống sản xuất linh hoạt phát triển mạnh

và được ứng dụng thành công tại Mỹ

• FMS là sự tích hợp hoàn toàn quá trình sản

xuất bao gồm các thành phần: máy CNC, DNC,

Trang 19

➢ Hệ thống sản xuất tích hợp nhờ máy

tính - CIM

• 1990s CIM ( Computer Intergrated Manufacturing)

-hệ thống sản xuất tích hợp nhờ máy tính phổ biến ở

Mỹ

• CIM Là hệ thống tích hợp toàn bộ các quá trình sản

xuất được xử lý và điều khiển bởi máy tính ngay cả

đến việc phân tích thị trường, kiểm tra chất lượng

sản phẩm, tổ chức phân phối

Trang 20

– Cùng thực hiện các nhiệm vụ giống nhau, còn gọi

là xử lý dữ liệu để gia công chi tiết

– Cùng thiết kế bên trong của hệ thống điều khiển

bao gồm các chỉ thị logic để xử lý dữ liệu

Trang 21

• Khác nhau:

– Hệ thống NC sử dụng các hàm logic cố định được

gắn cố định bên trong bộ điều khiển

– Người lập trình hay vận hành máy không thể thay

– Hệ thống NC có thể hiểu một chương trình gia

công chi tiết bằng bộ điều khiển của nó, nhưng

không cho phép có bất cứ một thay đổi nào đối

Trang 22

• Khác nhau:

– Hệ thống CNC hiện đại sử dụng bộ vi xử lý gắn

bên trong nó

– Máy tính này bao gồm các thẻ nhớ chứa rất

nhiều các chương trình cho phép biến đổi các

hàm logic

– Người lập trình hay người vận hành máy có thể

thay đổi chương trình ngay tại máy

33

Kỹ thuật NC và CNC

• Khác nhau:

– Chương trình gia công và các hàm logic được lưu

trữ trong máy tính đặc biệt, giống như các câu

lệnh của phần mềm

– Hệ thống CNC  thuật ngữ “ softwired ”

Trang 23

• Lưu ý:

– Khi đề cập đến một vấn đề cụ thể có liên quan

đến kỹ thuật NC và CNC, thường thì có thể dùng

NC hoặc CNC đều được

– NC là một kỹ thuật ra đời trước và lạc hậu hơn

CNC

– Tất cả các hệ thống điều khiển hiện nay đều

là hệ thống CNC

35

Gia công truyền thống và gia công CNC

• Phương pháp chung khi gia công một chi tiết

Trang 24

• Trong gia công truyền thống :

– Người vận hành máy thiết lập các thông số gia

công và di chuyển dụng cụ cắt để tạo ra chi tiết

yêu cầu

– Cần nhiều đồ gá như đòn kẹp, bánh răng và vành

chia độ,…

– Người vận hành phải thực hiện các thao tác lặp

lại khi gia công loạt các chi tiết

– Người vận hành không thể thực hiện các thao tác

hoàn toàn giống nhau trong mọi thời điểm

37

• Trong gia công CNC:

– Loại bỏ phần lớn những nhược điểm trên

– Không còn phụ thuộc vào thao tác của con người

– Có thể được sử dụng nhiều lần một chương trình

gia công và luôn cho kết quả như nhau

Gia công truyền thống và gia công CNC

Trang 25

• Giảm thời gian gá lắp và chuẩn bị chương

trình

• Tăng độ chính xác và tính lặp lại

• Gia công các chi tiết có hình dáng phức tạp

• Đơn giản hoá dao cụ và đồ gá kẹp

• Giảm thời gian gia công và tăng năng suất

39

Nhược điểm của CNC

• Chi phí đầu tư ban đầu cao

• Chi phí lập trình và máy tính kèm theo

• Chi phí bảo trì cao và cần phải có thợ bảo trì

chuyên nghiệp

Trang 26

• Máy phay CNC

41

Máy phay CNC 5 trục điển hình

Trang 27

• Máy tiện CNC

43

Máy tiện CNC điển hình

Trang 28

• Máy khoan CNC

45

Máy công cụ CNC dùng trong công nghiệp

Máy gia công bằng tia lửa điện

(Electrical Discharge Machining

-EDM) dùng điện cực (Die-sink -EDM)

Trang 29

Máy gia công bằng tia lửa điện

(Electrical Discharge Machining

-EDM) dùng dây cắt (Wire-cut -EDM)

Trang 30

• Máy đo tọa độ 3 chiều

-CMM (Coordinate

Measuring Machine)

Trang 31

• Hệ tọa độ máy phay CNC

Hệ tọa độ trên máy công cụ CNC

Trang 32

• Điểm chuẩn trên máy phay CNC

53

• Hệ tọa độ máy tiện CNC

Trang 33

• Điểm chuẩn trên máy tiện CNC

55

• Hệ tọa độ máy cắt dây CNC

Trang 34

• Các dạng máy công cụ khác nhau, các dạng bề

mặt tạo hình khác nhau đòi hỏi những chuyển

động tương đối giữa dao và phôi khác nhau

• Các dạng điều khiển số:

– Điều khiển điểm – điểm (point to point)

– Điều khiển theo đoạn thẳng (straight line)

– Điều khiển theo biên dạng (contouring)

57

➢ Điều khiển điểm - điểm (point to point)

• Dao di chuyển theo đoạn thẳng tới vị trí yêu cầu

• Thường dùng để di chuyển nhanh hay định vị

Trang 35

– Di chuyển hướng trục:

dao di chuyển tuần tự

theo các trục X, Y hay

ngược lại

• Ưu điểm: hệ điều khiển đơn

giản do di chuyển theo các

trục hoàn toàn độc lập

59

– Di chuyển theo phương vuông góc 45 độ: cho đến

khi đạt một trong hai thành phần toạ độ, sau đó di

chuyển theo một trục đến khi đạt toạ độ yêu cầu

• Là phương thức điều khiển theo điểm thông dụng khi

không yêu cầu về tốc độ di chuyển

450

Các dạng điều khiển số

Trang 36

– Di chuyển trực tiếp: d ao được di chuyển theo

hành trình ngắn nhất tới điểm đích

• Yêu cầu bộ điều khiển điều chỉnh tốc độ từng trục để

dao di chuyển trên đường thẳng

61

➢ Điều khiển theo đoạn thẳng (straight line)

• Dao chuyển động thẳng trên một trục với tốc

độ cắt gọt (tương ứng mã lệnh G01)

Các dạng điều khiển số

Trang 37

• Dao di chuyển theo biên dạng với tốc độ cắt gọt (tương

ứng mã lệnh G01, G02, G03, …)

• Biên dạng là chuỗi các đường cơ bản: đoạn thẳng, cung

tròn, elíp, parabol, hyperbol, đường cong bậc ba

• Các di chuyển cơ bản này được gọi là chuyển động nội suy

Trang 38

Lập trình điều khiển theo

Trang 39

Thank you!

67

Tiêu đề	Truyền động và điều khiển máy CNC
Tác giả	Đường Công Truyền
Trường học	Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM
Thể loại	bài giảng
Năm xuất bản	2021
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	1,98 MB