Nội dung

3/31/2010 N ỘI DUN G CAM – Computer Aided Manufacturing 1. ĐIỀU KHIỂN SỐ - SỰ KHỞI ĐẦU CỦA CAM 2. CÁC PHƯƠN G PHÁP LẬP TRÌN H N C 3. ĐIỀU KHIỂN MÁY CN C SẢN XUẤT NHỜ MÁY TÍNH N gười trình bày: HUỲN H HỮU N GHN Bộ môn: Chế Tạo Máy – Khoa Cơ Khí 1 CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H ĐIỀU KHIỂN SỐ - SỰ KHỞI ĐẦU CỦA CAM ĐIỀU KHIỂN SỐ - SỰ KHỞI ĐẦU CỦA CAM 1. Điều khiển số là gì? • N C = N umerical Control • CN C = Computer N umerical Control • Các hoạt động được điều khiển bằng cách nhập trực tiếp dữ liệu số • Một dạng tự động hoá lập trình vạn năng • Máy công cụ được điều khiển bằng hàng loạt các lệnh được mã hoá 1. Điều khiển số là gì? 2. Lịch sử phát triển của ĐKS 3. Các thành phần của hệ thống ĐKS 4. Thủ tục điều khiển số 5. Hệ toạ độ trên hệ thống ĐKS 6. Các phương pháp điều khiển chuyển động trong N C 7. Các ứng dụng của ĐKS 8. Ưu nhược điểm của ĐKS 3 ĐIỀU KHIỂN SỐ - SỰ KHỞI ĐẦU CỦA CAM Lịch sử phát triển của ĐKS 1725 – Phiếu đục lỗ được dùng để tạo mẫu quần áo 1808 – Phiếu đục lỗ trên lá kim loại được dùng để điều khiển tự động máy thêu 1863 – Tự động điều khiển chơi nhạc trên piano nhờ băng lỗ 1940 – John Parsons ñaõ saùng cheá ra phöông phaùp duøng phieáu ñuïc loã ñeå ghi caùc döõ lieäu veà vò trí toïa ñoä ñeå ñieàu khieån maùy coâng cuï. 1952 – Máy công cụ N C điều khiển số đầu tiên 1959 - N gôn ngữ APT được đưa vào sử dụng 1960s – Điều khiển số trực tiếp (DN C) 1963 - Đồ hoạ máy tính 1970s - Máy CN C được đưa vào sử dụng 1980s – Điều khiển số phân phối được đưa vào sử dụng CAD/CAM 4 CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H 2. Lòch söû phaùt trieån: – Maùy ñieàu khieån soá coå ñieån chuû yeáu döïa treân coâng trình cuûa moät ngöôøi coù teân laø John Parsons. – Töø nhöõng naêm 1940 Parsons ñaõ saùng cheá ra phöông phaùp duøng phieáu ñuïc loã ñeå ghi caùc döõ lieäu veà vò trí toïa ñoä ñeå ñieàu khieån maùy coâng cuï . Maùy ñöôïc ñieàu khieån ñeå chuyeån ñoäng theo töøng toïa ñoä, nhôø ñoù taïo ra ñöôïc beà maët caàn thieát cuûa caùnh maùy bay. 6 1 3/31/2010

CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H 2. Lòch söû phaùt trieån 2. Lòch söû phaùt trieån Naêm 1948 J. Parson giôùi thieäu hieåu bieát cuûa mình cho khoâng löïc Hoa Kyø. Cô quan naøy sau ñoù ñaõ taøi trôï cho moät loaït caùc ñeà taøi nghieân cöùu ôû phoøng thí nghieäm Servomechanism cuûa tröôøng Ñaïi hoïc kyõ thuaät Massachusetts (MIT). Coâng trình ñaàu tieân taïi MIT laø phaùt trieån moät maãu maùy phay NC baèng caùch ñieàu khieån chuyeån ñoäng cuûa ñaàu dao theo 3 truï toïa ñoä. Maãu maùy NC ñaàu tieân ñöôïc trieån laõm vaøo naêm 1952. Töø 1953 khaû naêng cuûa maùy NC ñaõ ñöôïc chöùng minh. • Moät thôøi gian ngaén sau, caùc nhaø cheá taïo maùy baét ñaàu cheá taïo caùc maùy NC ñeå baùn, vaø caùc nhaø coâng nghieäp, ñaëc bieät laø caùc nhaø cheá taïo maùy bay ñaõ duøng maùy NC ñeå cheá taïo caùc chi tieát caàn thieát cho hoï. • Hoa kyø tieáp tuïc coá gaéng phaùt trieån NC baèng caùch tieáp tuïc taøi trôï cho MIT nghieân cöùu ngoân ngöõ laäp trình ñeå ñieàu khieån maùy NC. Keát quûa cuûa vieäc naøy laø söï ra ñôøi cuûa ngoân ngöõ APT: Automatically Programmed Tools vaøo năm 1959 7 8 CAM – SẢN XUẤT NHỜ MÁY TÍNH CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H 2. Lòch söû phaùt trieån: 2. Lòch söû phaùt trieån • Muïc tieâu cuûa vieäc nghieân cöùu APT laø ñaûm baûo moät phöông tieän ñeå ngöôøi laäp trình gia coâng coù theå nhaäp caùc caâu leänh vaøo maùy NC. Maëc duø APT bò chæ trích laø thöù ngoân ngöõ quùa ñoà soä ñoái vôùi nhieàu maùy tính, noù vaãn laø coâng cuï chính yeáu vaø vaãn ñöôïc duøng roäng raõi trong coâng nghieäp ngaøy nay vaø nhieàu ngoân ngöõ laäp trình môùi laø döïa treân APT. C IM CAD / CAM CAD F MS CNC NC 1950 1960 1970 1980 1990 9 CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H 10 CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H Chöông trình ñieàu khieån. 3. Caùc thaønh phaàn cô baûn cuûa heä thoáng NC Chöông trình Heä thoáng ñieàu khieån Maùy coâng cuï 11 Laø nhöõng taäp hôïp nhöõng caâu leänh ñieàu khieån maùy phaûi laøm gì. Caùc leänh naøy ñöôïc maõ hoùa ôû daïng soá vaø kyù hieäu maø thieát bò ñieàu khieån coù theå nhaän daïng ñöôïc. Chương trình ñiều khiển coù thể ñược lưu trữ treân phieáu ñuïc loã baêng ñuïc loã, baêng töø. 12 2 3/31/2010 CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H Chöông trình ñieàu khieån. Phiếu đục lỗ % G90 G40 G80 T2 M06 S3000 G0 Z1. X2. Y2. Z.1 G1 Z-1. F10. X6. Y6. G1 X3. G3 X2. Y5. R1. G1 Y2. G0 Z1. X0. Y0. % Duïng cuï Đường chạy dao 14 CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H Băng lỗ Đĩa từ 15 CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H 16 CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H Caùc phöông phaùp laäp trình: Lập trình bằng tay - Baèng tay - Baèng maùy tính Chöông trình ñöôïc chuaån bò bôûi laäp trình vieân, trong ñoù ngöôøi laäp trình chæ ra töøng böôùc theo trình töï coâng ngheä. Ñoái vôùi maùy coâng cuï, caùc böôùc coâng ngheä laø caùc chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa duïng cuï caét vaø phoâi. 17 N gười lập trình nhập từng lệnh trên máy CN C 18 3 3/31/2010 Lập trình nhờ hệ thống CAD/CAM CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H Chạy kiểm tra chương trình trên máy tính CAD CAM CN C CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H CAM – SẢN XUẤT N HỜ MÁY TÍN H Boä ñieàu khieån Caùc phaàn töû cô baûn cuûa boä phaän ñieàu khieån laø: • Laø thaønh phaàn thöù 2 cuûa heä thoáng ñieàu khieån soá. • Noù bao goàm caùc bo maïch ñieän töû vaø phaàn cöùng coù theå ñoïc vaø bieân dòch chöông trình ñieàu khieån vaø truyeàn ñeán maùy coâng cuï. - Boä löu döõ lieäu - Boä phaân phoái döõ lieäu - Boä lieân heä ngöôïc - Boä ñieàu khieån tuaàn töï ñeå phoái hôïp hoaït ñoäng cuûa caùc phaàn töû treân. • Caàn phaûi löu yù laø gaàn nhö taát caû caùc maùy NC hieän ñaïi ñöôïc baùn laø coù trang bò boä ñieàu khieån goïi laø Microcomputer. Vì vaäy maø chuùng ñöôïc goïi laø maùy CNC. 21 22 Maùy coâng cuï hoaëc quùa trình ñöôïc ñieàu khieån khaùc Máy phay CN C Máy tiện CN C – Maùy coâng cuï bao goàm baøn maùy vaø truïc chính cuõng nhö caùc moâ tô vaø caùc boä ñieàu khieån caàn thieát ñeå maùy hoaït ñoäng. Noù cuõng bao goàm nhöõng duïng cuï caét, ñoà gaù vaø caùc thieát bò phuï khaùc caàn cho vieäc gia coâng – Caùc maùy NC raát ña daïng: töø nhöõng maùy khoan loã, ñuïc loã ñôn giaûn ñeán caùc trung taâm gia coâng thoâng minh kyø dieäu. 23 24 4 3/31/2010 Thuû tuïc ñieàu khieån soá (NC) Máy cắt dây WEDM 1. Laäp keá hoaïch gia coâng (Process Planning) 2. Laäp trình gia coâng NC (Part programming) 3. Kieåm tra chương trình 4. Thöïc hieän vieäc gia coâng treân maùy CNC 25 26 5. Heä toïa ñoä trong NC Heä toïa ñoä Ñeà-caïc 2D Y • Caàn thieát ñeå ngöôøi laäp trình leân keá hoaïch chuyeån ñoäng cho duïng cuï so vôùi chi tieát gia coâng. • Khi laäp trình chi tieát coi nhö ñöùng yeân coøn duïng cuï thì di chuyeån so vôùi chi tieát gia coâng. • Coù hai heä toïa ñoä cô baûn:  - Heä toïa ñoä Ñeà-caùc  - Heä toïa ñoä cöïc Ví duï: P2 P1 X P3 P1 X = 80 Y = 40 P2 X = -80 Y = 70 P3 X = -50 Y = -40 P4 X = 40 Y = -70 P4 27 28 Quy tắc bàn tay phải Heä toïa ñoä Ñeà-caïc 3D +Y Z Y Ví duï: P1 X = 30 P2 X = 30 P1 Y=2 Y=0 Z=0 Z = -10 +X X P2 +Z 29 30 5 3/31/2010 Heä toïa ñoä maùy vaø phoâi treân maùy phay CNC Heä toïa ñoä cöïc Y Y Z r X Z Y P α M α Y X W P r X X Heä toïa ñoä cöïc (goùc α aâm) Heä toïa ñoä cöïc (goùc α döông) 31 Ñieåm 0 coá ñònh vaø ñieåm 0 di ñoäng Hệ tọa độ máy và phôi trên máy tiện +X M W +Z M +Z W +X Chi tieát gia coâng tieän, ñaët trong heä toïa ñoä Ñeà-caïc 2 truïc vôùi duïng cuï caét naèm phía tröôùc taâm quay 32 Chi tieát gia coâng tieän, ñaët trong heä toïa ñoä Ñeà-caïc 2 truïc vôùi duïng cuï caét naèm phía sau taâm quay 33 Coù 2 phöông phaùp xaùc ñònh ñieåm 0 • 1/ Ñieåm 0 coá ñònh: Goác toïa ñoä luoân luoân khoâng ñoåi treân baøn maùy. Thöôøng laø ñieåm ôû cöïc Taây Nam cuûa baøn maùy vaø toaøn boä duïng cuï laø ñöôïc xaùc ñònh bôûi toïa ñoä döông cuûa truïc X vaø Y. • 2. Ñieåm 0 di ñoäng: Naèm ôû baát cöù vò trí naøo cuûa baøn maùy, do ngöôøi laäp trình quy ñònh khi laäp chöông trình gia coâng. Ñieåm naøy thöôøng laø moät ñieåm treân moät goùc phoâi hoaëc taâm phoâi, hoaëc laø moät choã naøo ñoù treân phoâi. • Khi so dao, cho duïng cuï di chuyeån ñeán vò trí naøy vaø ngöôøi vaän haønh xaùc ñònh ñoù laø ñieåm khoâng cuûa phoâi. 34 Vị trí tuyệt đối và tương đối Vò trí tuyeät ñoái vaø töông ñoái Vò trí cuûa duïng cuï so vôùi ñieåm 0 coù theå laø tuyeät ñoái hoaëc töông ñoái. Khi ôû vò trí tuyeät ñoái toïa ñoä duïng cuï luoân luoân tính töø ñieåm 0 cuûa goác toïa ñoä. Khi ôû vò trí töông ñoái, vò trí sau cuûa duïng cuï luoân luoân ñöôïc tính töø vò trí tröôùc ñoù cuûa duïng cuï B 70 Vò trí tieáp theo Vò trí hieän taïi 40 A 20 30 35 50 36 6 3/31/2010 Caùc daïng ñieàu khieån chuyển động trong hệ thống NC    Ñieàu khieån ñieåm Ñieàu khieån ñieåm. Ñieàu khieån ñoïan. Ñieàu khieån ñöôøng - Ñieàu khieån 2D. - Ñieàu khieån 2½D. - Ñieàu khieån 3D. 37 38 Ñieàu khieån ñöôøng Ñieàu khieån ñoaïn Tuøy theo soá löôïng caùc truïc ñöôïc ñieàu khieån ñoàng thôøi maø ta chia ra: - Ñieàu khieån 2D. - Ñieàu khieån 2½D. 39 Ñieàu khieån 2D. - Ñieàu khieån 3D. 40 Ñieàu khieån 2½D 41 7 3/31/2010 Ñoä chính xaùc cuûa ñöôøng cong Ñieàu khieån 3D Ñöôøng cong hieän taïi Dung sai trong Ñöôøng cong hieän taïi Dung sai ngoaøi Tröôøng dung sai Giôùi haïn dung sai trong Ñöôøng cong hieän taïi Giôùi haïn dung sai ngoaøi 43 44 Heä thoáng ñieàu khieån NC cuõng ñöôïc duøng trong caùc lónh khaùc Caùc öùng duïng cuûa ñieàu khieån soá • Ñöôïc öùng duïng roäng raõi hieän nay ñaëc bieät laø trong gia coâng kim loaïi: • • • • • • Phay Khoan vaø caùc nguyeân coâng töông töï Tieän trong (boring) Tieän Maøi Caét daây • • • • • • Maùy daäp Maùy haøn In baûn veõ töï ñoäng Maùy laép raùp Maùy uoán oáng Maùy caét gioù ñaù • • • • • • Maùy caét baèng Plasme Caùc coâng ngheä Laser Maùy ñan töï ñoäng (theâu) Maùy caét quaàn aùo Maùy taùn ñònh töï ñoäng Maùy buoäc daây 45 Ñaëc ñieåm chung cuûa caùc loaïi saûn phaåm laøm treân maùy NC 1/ Caùc chi tieát thöôøng ñöôïc gia coâng vôùi soá löôïng nhoû. 2/ Hình daïng phöùc taïp 3/ Coù nhieàu nguyeân coâng phaûi ñöôïc thöïc hieän 4/ Nhieàu kim loaïi phaûi loaïi boû 5/ Thieát keá kyõ thuaät gioáng nhau 6/ Chi tieát phaûi coù yeâu caàu chính xaùc cao 7/ Laø loaïi saûn phaåm ñaét tieàn neân moät sai laàm nhoû coù theå traû giaù lôùn 8/ Caùc saûn phaåm yeâu caàu phaûi kieåm tra 100%. 9/ Thöôøng loaït saûn xuaát khoaûng 50 caùi hoaëc nhoû hôn. Saûn xuaát loaït nhoû vaø loaït vöøa laø lyù töôûng ñeå duøng maùy NC. 47 46 Ưu nhược ñiểm cuûa ñieàu khieån soá Öu ñieåm cuûa NC - Giaûm thôøi gian chaïy khoâng - Giaûm thôøi gian gaù ñaët - Giaûm thôøi gian gia coâng - Saûn xuaát meàm deûo hôn - Naâng cao chaát löôïng saûn phaåm - Giaûm toàn kho - Giaûm dieän tích maët baèng Nhöôïc ñieåm cuûa NC - Gía thaønh ñaàu tö cao - Giaù thaønh baûo trì cao - Phaûi choïn vaø huaán luyeän ñoäi nguõ NC 48 8