Tài liệu Lập trình gia công một số bề mặt phức tạp trên máy cnc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN QUÝ VINH LẬP TRÌNH GIA CÔNG MỘT SỐ BỀ MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY CNC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA NÔNG LÂM NGHIỆP Mà SỐ: 605214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. TRẦN VĂN ðỊCH HÀ NỘI - 2011 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, do chính tôi thực hiện dưới sự chỉ giáo của người hướng dẫn. Những số liệu và kết quả nghiên cứu ñược trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà nội, ngày 27 tháng 12 năm 2011 Học viên Nguyễn Quý Vinh. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. ii LỜI CẢM ƠN Với tình cảm chân thành của mình tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Lãnh ñạo nhà trường, Viện ñào tạo sau ñại học, Khoa cơ ñiện Trường ñại học nông nghiệp Hà nội, Trường ðH Bách Khoa Hà Nội, Trường Cao ñẳng nghề kỹ thuật công nghiệp Việt Nam - Hàn Quốc ñã tạo mọi ñiều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu ñể cho tôi ñược nâng cao trình ñộ và ñạt ñược kết quả như hôm nay, nhằm ñáp ứng ngày càng tốt hơn yêu cầu nhiệm vụ. Tôi xin chân thành cảm ơn GS-TS. Trần Văn ðịch, ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài, ñặc biệt là PGS-TS. ðào Quang kế cùng với các Thầy giáo, Cô giáo Khoa Cơ ñiện Trường ðại học nông nghiệp Hà Nội ñã hết lòng không quản thời gian giúp ñỡ ñể tôi thực hiện hoàn thành ñề tài ñúng tiến ñộ. Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, bản thân tôi ñã thực sự nỗ lực trong thực nghiệm, tìm hiểu nhiều tài liệu tham khảo, kết hợp với những kiến thức ñã ñược học ứng dụng vào ñề tài ñược giao ñể hoàn thành nội dung ñặt ra. Tuy nhiên, do năng lực và kinh nghiệm còn hạn chế nên nội dung của bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong ñược sự quan tâm, góp ý của quý Thầy, Cô giáo và các bạn ñồng nghiệp ñể bản luận văn ñược hoàn chỉnh hơn và có hướng khắc phục trong nghiên cứu tiếp theo. Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 27 tháng 12 năm 2011 Học viên Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. iii Nguyễn Quý Vinh Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. iv PHỤ LỤC MỞ ðẦU................................................................................................................ i Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ðIỀU KHIỂN SỐ VÀ CÔNG NGHỆ CNC .......... 2 1.1. Bản chất của ñiều khiển số......................................................................... 2 1.1.1. ðiều khiển không theo số.................................................................... 2 1.1.2. ðiều khiển số....................................................................................... 4 1.1.3. Mã hoá thông tin ................................................................................. 5 1.1.4. Máy công cụ ñiều khiển theo chương trình CNC ............................... 7 1.2. Lịch sử phát triển của các máy CNC ....................................................... 14 1.3. Hướng phát triển của máy CNC trên thế giới và Việt Nam..................... 17 1.3.1. Từ các máy CNC tới FMS ................................................................ 18 1.3.2. Tính ưu việc của máy CNC............................................................... 26 1.4 Kết luận ..................................................................................................... 27 Chương 2: GIỚI THIỆU TRUNG TÂM GIA CÔNG TNV-40A ...................... 28 2.1. Giới thiệu chung....................................................................................... 28 2.2. Phạm vi sử dụng....................................................................................... 29 2.3. Bảng ñiều khiển........................................................................................ 29 2.3.1. Cấu tạo............................................................................................... 29 2.3.2. Các phím ........................................................................................... 30 2.3.3. Các công tắc ...................................................................................... 30 2.4. Thông số kỹ thuật..................................................................................... 31 2.5. Các chuyện ñộng chính của máy.............................................................. 31 2.5.1. Chuyện ñộng chạy dao ...................................................................... 31 2.5.2. Các nhiệm vụ chuyển ñộng chạy dao................................................ 32 2.5.3. Kết cấu vít me - ðai ốc bi ................................................................. 33 2.5.4. Chuyển ñộng của ñầu trục chính....................................................... 34 2.6. Yêu cầu kĩ thuật của trục chính................................................................ 35 2.7. Cấu hình chuẩn......................................................................................... 35 2.8. Phần mềm ñiều khiển trên PC.................................................................. 36 2.8.1. Biên soạn chương trình ..................................................................... 36 2.8.2. Mô phỏng .......................................................................................... 36 2.8.3. Thực hiện gia công............................................................................ 36 2.8.4. Chế ñộ ñiều khiển bằng tay............................................................... 36 2.8.5. Chức năng ñặc biệt............................................................................ 36 2.9. Kết luận .................................................................................................... 37 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH TRÊN MÁY PHAY CNC.............. 38 3.1. Chuẩn bị lập trình..................................................................................... 38 3.1.1. Những yêu cầu ñối với người lập trình ............................................. 38 3.1.2. Các bước cần thiết khi lập một chương trình.................................... 38 3.1.3. Nhập chương trình vào máy.............................................................. 39 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. v 3.1.4. Các thuật ngữ trong lập trình ............................................................ 40 3.1.5. ðiều khiển và ñịnh hướng các trục ................................................... 41 3.1.6. ðiểm gốc phôi ................................................................................... 43 3.1.7. Tọa ñộ lập trình ................................................................................. 43 3.1.8. Xác ñịnh ñiều kiện cắt gọt................................................................. 46 3.1.9. Các dạng mã lệnh .............................................................................. 46 3.1.10. Mẫu cơ bàn của một chương trình .................................................. 49 3.2. Mã lệnh G................................................................................................. 50 3.2.1. Danh sách các mã G.......................................................................... 50 3.2.2. Các dạng tọa ñộ (G90, G91) ............................................................. 54 3.2.3. Lựa chọn tọa ñộ phôi G54-G59 ........................................................ 55 3.2.4. Bù chiều dài dụng cụ G53, G44, G49 ............................................... 57 3.2.5. Lựa chọn mặt phẳng gia công G17, G18, G19 ................................. 61 3.2.6. Di chuyển dụng cụ với tốc ñộ chạy không cắt G00 .......................... 63 3.2.7. Di chuyển dụng cụ theo ñường thẳng với tốc ñộ chạy dao cắt gọt .. 64 3.2.8. Di chuyển dụng cụ theo cung tròn với tốc ñộ tiến dao cắt gọt ......... 65 3.2.9. Lệnh dừng tạm thời G04 ................................................................... 68 3.2.10. Trở về ñiểm gốc chính của máy hoặc gốc thứ 2, 3, 4 ..................... 69 3.2.11. Bù bán kính dụng cụ G40, G41và G42........................................... 70 3.3.12. Lựa chọn hệ tọa ñộ máy G53 .......................................................... 71 3.3. Bảng mã M ............................................................................................... 72 3.3.1. Dừng chương trình và dừng lựa chọn M00, M01 ............................. 75 3.3.2. M02, M30 kết thúc chương trình và lặp lại chương trình................. 76 3.3.3. Quay và dừng trục chính M03, M04, M05 ....................................... 77 3.3.4. ðổi dụng cụ M06 .............................................................................. 77 3.3.5. Bật tắt dung dịch trơn nguội M08, M09 ........................................... 78 3.3.6. Khóa trục chính M19 ........................................................................ 78 3.3.7. Tắt nguồn tự ñộng M20..................................................................... 78 3.3.8. Chu trình cất dụng cụ M33................................................................ 79 3.3.9. Bật và tắt quá trình thổi khí M51, M59 ............................................ 79 3.3.10. Gọi chương trình con và trở về từ chương trình con M98, M99 .... 79 3.4. Mã lệnh T, S và F ..................................................................................... 80 3.4.1. Mã lệnh T .......................................................................................... 80 3.4.2. Mã lệnh S .......................................................................................... 80 3.4.3. Mã lệnh F .......................................................................................... 81 3.5. Mã lệnh D và H ........................................................................................ 81 3.5.1. Mã lệnh D.......................................................................................... 81 3.5.2. Các thuật ngữ giải thích chức năng bù bán kính dụng cụ................. 82 3.5.3. Mã lệnh H.......................................................................................... 82 3.6. Kết luận .................................................................................................... 83 Chương 4: LẬP TRÌNH GIA CÔNG BỀ MẶT MẶT PHỨC TẠP TRÊN MÁY PHAY CNC......................................................................................................... 84 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. vi 4.1. Sử dụng phần mềm Inventor tạo sản phẩm có bề mặt phức tạp .............. 86 4.1.1. Bản vẽ khuôn giầy, chuột máy tính................................................... 86 4.1.2. Thiết kế khuôn trên phần mềm Inventor profession 2008. ............... 87 4.2. Sử dụng phần mềm MasterCam ñể lập trình............................................ 88 4.2.1. Chọn máy và ñịnh nghĩa phôi ........................................................... 88 4.2.2. Chọn dao và chế ñộ cắt ..................................................................... 93 4.2.3. Mô phỏng trong MasterCam ........................................................... 104 4.3. Gia công trên máy phay CNC ................................................................ 106 4.3.1. Gia công khuôn giầy ....................................................................... 106 4.3.2. Gia công chuột máy tính ................................................................. 108 4.4. Kiểm tra sản phẩm ................................................................................. 110 4.5. Kết luận .................................................................................................. 110 KẾT LUẬN - KIẾN NGHI ............................................................................... 112 Kết luận ......................................................................................................... 112 Kiến nghị ....................................................................................................... 112 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. vii Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. viii MỞ ðẦU Với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học – công nghệ, ñặt biệt trong lĩnh vực ñiều khiển số và tin học, ñã cho phép các nhà chế tạo máy nói chung chế tạo máy công cụ nói riêng, thiết kế các hệ thống ñiều khiển ngày càng tin cậy hơn. Máy ñiều khiển số CNC (Computer Numerical Control) ñóng vai trò quan trọng trong sản xuất linh hoạt, sử dụng máy ñiều khiển số CNC cho phép giảm khối lương, thời gian gia công chi tiết, nâng cao ñộ chính xác gia công và ñạt hiểu quả kinh tế ñồng thời rút ngắn chu kỳ sản xuất. Chính vì vậy, ngành cơ khí chế tạo phát triển rất mạnh trên thế giới cũng như trong nước ta hiện nay, ñầu tư các dây chuyền, các trung tâm CNC là một vấn ñề thiết yếu cho sử phát triển của nước ta. Tài chính không còn là vấn ñề quan trong ñối với các doanh nghiệp khi ñầu tư vào máy công cụ ñiều khiển theo chương trình số. Nhưng ñể sử dụng hiệu quả các máy công cụ CNC trong gia công một số chi tiết có bề mặt phức tạp là vấn ñề cấp thiết mà nhiều doanh nghiệp mong muốn các nhà khoa học tham gia giải quyết. Từ những cấp thiết trên chúng tôi ñã tiến hành nghiên cứu với ñề tài “Lập trình gia công một số bề mặt phức tạp trên máy CNC” và mục tiêu ñặt ra là nghiên cứu phương pháp lập trình và thực hiên cắt thử chi tiết có bề mặt phức tạp trên máy phay CNC. Tác giả ñi sâu giải quyết các vấn ñề chính sau: Chương 1. Tổng quan về ñiều khiển số và công nghệ CNC Chương 2. Giới thiệu trung tâm gia công TNV-40A Chương 3. Phương pháp lập trình trên máy phay CNC Chương 4. Lập trình gia công bề mặt phức tạp trên máy phay CNC Xin chân thành cảm ơn GS TS. Trần Văn ðịch người ñã tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Viện ñào tạo sau ñại học, Khoa cơ ñiện, Bộ môn công nghệ cơ khí Trường ðH Nông Nghiệp Hà Nội. Xin chân thành cảm ơn Trường Cð Việt Nam - Hàn Quốc, Khoa cơ khí ñã tạo ñiều kiện cho tác giả hoàn thành ñề tài này. Tác giả rất mong muốn nhận ñược sự góp ý của quý thầy cô và các ñồng nghiệp ñể công trình ñược hoàn thiện hơn. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ðIỀU KHIỂN SỐ VÀ CÔNG NGHỆ CNC 1.1. Bản chất của ñiều khiển số Khi gia công trên các máy công cụ, thì chi tiết và các dụng cụ cắt thực hiện các chuyển ñộng tương ñối với nhau. Những chuyển ñộng (hay dịch chuyển) tương ñối ñược lặp lại nhiều lần khi gia công mỗi chi tiết ñược gọi là chu kỳ gia công. ðể có một chu kỳ gia công ta phải xác ñịnh một ñại lượng và một thứ tự của hành trình. Phần "thứ tự" ñược gọi là phần ñiều khiển. Thật vậy, chương trình làm việc của bất kỳ một máy tự ñộng nào cũng cần có hai loại thông tin: Về kích thước (xác ñịnh hành trình của chu kỳ), về ñiều khiển (xác ñịnh thứ tự của hành trình theo thời gian) [11]. Người ta chia các hệ thống ñiều khiển máy công cụ ra hai loại: - ðiều khiển không theo số (hay còn gọi là ñiều khiển truyền thống, ñiều khiển liên tục); - ðiều khiển số. 1.1.1. ðiều khiển không theo số Hệ thống ñiều khiển không theo số có các loại như sau: ñiều khiển bằng các cam, ñiều khiển bằng quãng ñường, ñiều khiển theo thời gian và ñiều khiển theo chu kỳ [7]. * Hệ thống ñiều khiển theo cam Theo hệ thống này thì quãng ñường (hành trình) L ñược xác ñịnh theo công thức: L = S0.K (1.1) Ở ñây: So - khoảng nâng Prôfin của cam (mm) K - Tỷ số truyền trung gian (trên hình 1.1 ta có K = L2/L1) Hình 1.1 ðiều khiển theo cam Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 2 * Hệ thống ñiều khiển theo quãng ñường Hình 1.2 ðiều khiển theo quãng ñường Ở ñây, ñại lượng hành trình của cơ cấu chấp hành ñược giới hạn bởi hai bộ chuyển hành trình KBB và KBH: KBB giới hạn di chuyển của cơ cấu chấp hành về bên trái hay về phía trước; KBH giới hạn di chuyển cơ cấu chấp hành về bên phải hay phía sau. ðại lượng hành trình L ñược xác ñịnh như sau [10]: L = b - a = b1 + b2 - a2 + a1 (1.2) Ở ñây: a1, a2, b1, b2 - toạ ñộ của các chốt và các bộ chuyển hành trình (mm); a - Khoảng cách giữa các chốt trên cơ cấu chấp hành; b - Khoảng cách giữa hai bộ chuyển hành trình. * Hệ thống ñiều khiển thời gian Trong hệ thống ñiều khiển này thì cơ cấu chấp hành ñược ñiều khiển bằng bộ ñiều khiển. Bộ ñiều khiển ở ñây là một chi tiết hình tang trống mà trên nó có một số ñường rãnh nhất ñịnh. Trên các ñường rãnh này có gá các cam. Các cam này ñược lắp với các cữ hành trình (bộ chuyển hành trình). Cữ hành trình ñiều khiển mỗi Hình 1.3. ðiều khiển thời gian chu kỳ gia công theo các lệnh ñiều khiển "dịch chuyển về bên trái" (theo cữ KBH) hoặc ñiều khiển "dịch chuyển về bên phải" (theo cữ KBK). Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 3 Chiều dài hành trình ñược xác ñịnh theo công thức: L= α .V .T (1.3) 360 Ở ñây: T - thời gian quay một vòng của bộ ñiều khiển (ph); α- góc gá cam (0); V - tốc ñộ trung bình của cơ cấu chấp hành (m/ph). * Hệ thống ñiều khiển theo chu kỳ Hệ thống ñiều khiển này là tổng hợp của hai hệ thống ñiều khiển theo quãng ñường và thời gian. Ở ñây ñại lượng hành trình ñược xác ñịnh bằng các cữ hành trình trong hệ thống ñiều khiển theo quãng ñường hoặc bởi bộ ñiều khiển trong hệ thống ñiều khiển thời gian. Trên (hình 1.4) ta thấy, khi bộ ñiều khiển tác ñộng Hình 1.4 ðiều khiển theo chu kỳ vào rơ le "tiến" thì cơ cấu chấp hành dịch chuyển phía trước, khi bộ ñiều khiển tác ñộng vào rơ le "lùi" thì cơ cấu chấp hành dịch chuyển sang phía sau (về bên phải). Dĩ nhiên, bộ ñiều khiển chỉ tác ñộng vào rơ le "lùi" khi cơ cấu chấp hành chạm vào cữ hành trình KBB. Khi cơ cấu chấp hành dịch chuyển về bên phải thì rơ le "tiến" không làm việc. Rơ le "tiến" chỉ hoạt ñộng khi cơ cấu chấp hành chạm vào cữ hành trình KBH và lúc ấy chu kỳ mới ñược lặp lại. Ta thấy các hệ thống ñiều khiển trên ñây tuy không giống nhau nhưng ñại lượng hành trình lại ñược ñiều khiển giống nhau (liên tục). ðiều ñó có nghĩa là ñiều khiển theo chương trình số [8]. 1.1.2. ðiều khiển số ðiều khiển số là hệ thống ñiều khiển mà mỗi hành trình ñược ñiều khiển theo số. Mỗi thông tin ñơn vị ứng với một dịch chuyển gián ñoạn của cơ cấu chấp hành. ðại lượng này có tên gọi là "khả năng giải quyết" của hệ thống hay là giá trị xung. Cơ cấu chấp hành có thể dịch chuyển với một ñại lượng bất kỳ Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 4 nào ứng với giá trị xung. Như vậy, khi biết giá trị xung q và ñại lượng dịch chuyển L của cơ cấu chấp hành, ta có thể xác ñịnh số lượng xung N cần thiết tác ñộng ñể có lượng dịch chuyển L: L = q.N. (1.4) Số lượng xung N ñược ghi trên kênh thông tin ñược gọi là một chương trình xác ñịnh ñại lượng thông tin kích thước. Các thông tin cần thiết ñược ghi trên băng ñục lỗ hoặc băng từ. Số lượng thông tin ñược ghi trong một hệ thống mã hoá nhất ñịnh [9]. 1.1.3. Mã hoá thông tin Con người và máy quan hệ với nhau bằng một ngôn ngữ mà máy có thể hiểu ñược. Máy phải ñọc ñược chương trình do con người ghi và thực hiện theo chương trình ñó. Khi cơ cấu ñiều khiển số bị hỏng, chương trình có sai sót thì ñiều khiển số sẽ truyền thông tin về nguyên nhân ngừng hoạt ñộng. * Chữ cái Chữ cái của mã số là tập hợp các ký hiệu ñược dùng khi mã hoá. Các phần tử mới hiện nay của tự ñộng hoá chỉ có hai trạng thái ổn ñịnh: Công tắc kín hoặc công tắc hở, trong mạng của băng ñục lỗ có thể có hoặc không có lỗ.... Một trạng thái ứng với ký hiệu 1 (cấp dòng năng lượng chẳng hạn), còn trạng thái khác ứng với ký hiệu 0 (ngắt dòng năng lượng chẳng hạn). Vì vậy chữ cái của mã số chỉ chứa hai ký hiệu {0,1} [11]. * Mã thập phân Cơ sở của hệ thập phân (mã thập phân) là số 10. Hệ thống này có 10 ký tự: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Người ta chọn hệ thập phân ñể tính là xuất phát từ lịch sử tính toán bằng 10 ngón tay. Theo hệ thập phân thì số 3807,45 ñược viết như sau: 3.103 + 8.102 + 0.101 + 7.100 + 4.10-1 + 5.10-2. Ta thấy, ví trị ñầu tiên bên trái dấu phẩy ứng với số mũ 0 ñi vè bên trái của dấu phẩy, các số mũ luỹ thừa tăng dần (2,3). ði về bên phải của dấu phẩy số mũ lũy thừa giảm dần: - 1, -2, -3... Ví dụ, trong trường hợp phân tích số 3807,45 thì số mũ luỹ thừa giảm như sau: -1, -2 (bằng các chữ số Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 5 ñứng ñằng sau dấu phẩy). Mã số thập phân tuy chứa ñược nhiều dung lượng nhưng lại rất phức tạp khi tính toán [7]. * Mã số ñơn vị Mã số ñơn vị là một loại mã số trong ñó mỗi số ñược biểu thị bằng số lượng các ký hiệu chữ số 1. Ví dụ: 1 1 5 11111 9 111111111 2 11 6 111111 10 1111111111 3 111 7 1111111 4 1111 8 11111111 Hệ thống mã số ñơn vị có ưu ñiểm là ñơn giản, dễ sử dụng. Nó ñược sử dụng ñể ghi số lượng các xung trên băng từ. Tuy nhiên, mã số ñơn vị có nhược ñiểm là cồng kềnh, phức tạp. Ví dụ ñể biểu diễn số trong hệ thập phân 358610 bằng mã số ñơn vị thì phải cần tới 3586 ký hiệu 111....111....111 [8]. * Mã nhị phân Cơ sở của mã nhị phân là số 2. ða số 2 lên cấp có số mũ nguyên dương (0,1,2,3...) ta sẽ ñược dãy số 20, 21, 23, 24... ứng với dãy số 1,2,3,4,8,16... Bất kỳ một số nào trong hệ nhị phân là tổ hợp của chữ số 0 và 1 [11]. ðể chuyển số từ hệ tính thập phân sang hệ tính nhị phân cần phải chia tuần tự số thập phân cho 2 như ví dụ cho số 43 sau ñây: 43: 2 = 21 lẻ 1 21: 2 = 10 lẻ 1 10:2 = 5 lẻ 0 5: 2 = 2 lẻ 1 2: 2 = 1 lẻ 0 1: 2 = 0 lẻ 1 Vậy giá trị số tương ứng trong hệ nhị phân số 4310 ñược diễn là 1101011. Ngược lại, số trong hệ nhị phân 1010112 có thể biểu diễn sang hệ thập phân như sau: Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 6 1010112 = 1.25 + 0.24 + 1.23 + 0.22 + 1.21 + 1.20 = 43 1.1.4. Máy công cụ ñiều khiển theo chương trình CN Là máy công cụ ñược ñiều khiển theo chương trình viết bằng chữ mã ký tự số. Chữ cái và các kí tự chuyên dụng khác trong ñó hệ thống ñiều khiển có cài ñặt các bộ vi xử lý UP (Micro processor) làm việc với các chu kỳ thời gian từ 1 ñến 20 và có bộ nhớ tổi thiểu 4KByte, ñảm nhiệm các chức năng cơ bản của chương trình ñiều khiển số như: Tính toán toạ ñộ trên các trục ñiều 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 ñiều khiển quỹ ñạo biên dạng, thực hiện so sánh các cặp giá trị cần và giá trị thực (Hình 1.5) là sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của máy gia công CNC [9]. Hình 1.5. Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của máy gia công CNC * Hệ thống ñiều khiển NC Hệ thống NC ñầu tiên ra ñời do nhu cầu chế tạo các chi tiết phức tạp với số lượng ít. Trong hệ thống NC các thông số hình học của chi tiết và các lệnh ñiều khiển máy ñược cho dưới dạng dãy các con số. + ðưa dữ liệu vào hệ thống Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 7 Toàn bộ các chỉ dẫn gia công ñược in vào băng ñục lỗ dưới dạng các câu lệnh của chương trình. Mỗi câu lệnh ñược ñọc trong hệ thống ñiều khiển NC, ñồng thời ñưa vào các bộ phận hiệu chỉnh dụng cụ cần thiết và xê dịch các ñiểm (0). + Xử lý dữ liệu và ñưa dữ liệu ra Các thông tin ñưa vào hệ thống ñiều khiển ñược mã hoá và tách thành thông tin hình học và thông tin công nghệ (hình 1.5). Các thông tin hình học dịch chuyển dụng cụ. Các thông tin công nghệ ñiều khiển các chức năng vận hành máy. Hình 1.6. Chu trình ñiều khiển trong các hệ ñiều khiển NC Mỗi một bàn trượt của máy có trang bị một hệ thống dò dịch chuyển ñể xác ñịnh vị trí của bàn trượt và báo cho thiết bị so sánh giá trị thực với giá trị ñã cho trong bộ so sánh của hệ thống ñiều khiển, sai lệch này sẽ ñược biến ñổi thành các tác ñộng ñiều khiển cụm chạy dao. Khi sai lệch ñiều khiển bằng 0 tức là ñã ñạt ñược vị trí ñã cho, ñộng cơ chạy dao sẽ dừng. Chu trình ñiều khiển tốc ñộ cũng dựa trên cơ sở của chu trình ñiều khiển vị trí. Số vòng quay thực ñược xác ñịnh nhờ máy phát ño tốc ñộ lắp trong ñộng cơ chạy dao. + Bộ thích nghi Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 8 Các thông tin hình học và thông tin công nghệ chuyển qua bộ thích nghi. Bộ thích nghi có chức năng như một mắt xích nối giữa máy CNC và hệ thống ñiều khiển. Kết nối các lệnh ñiều khiển NC với các thông báo từ máy trở lại. Chúng có chức năng chính như là các chuyển ñổi liên ñộng, cho khả năng tránh ñược việc thực hiện các lệnh không hợp lý. Ví dụ: khi mâm cặp của máy tiện chưa kẹp chặt. Bộ thích nghi không phát lệnh chạy dao mặc dù hệ thống ñiều khiển có phát lệnh dịch chuyển [3]. * Hệ thống ñiều khiển CNC ðiều khiển NC có nhược ñiểm là kém linh hoạt, tốn thời gian trong việc thay ñổi chương trình vì phải sửa lại các băng ñục lỗ. Ngày nay hệ thống ñiều khiển NC ñược thay thế rộng rãi bằng các hệ thống ñiều khiển CNC là có sự can thiệp của máy tính. Trong các hệ thống ñiều khiển này có một chương trình hệ thống CNC do nhà chế tạo cài ñặt trong máy tính. Thông qua các phần mềm riêng lẻ, ví dụ: chương trình giải mã và hệ ñiều hành chương trình mà các chức năng CNC riêng lẻ ñược thực hiện. + ðưa dữ liệu vào hệ thống Trong hệ thống NC thông thường chương trình gia công làm chỉ một lần trên băng ñục lỗ và nằm trong bộ phận lưu giữ chương trình. Hệ thống ñiều khiển CNC chương trình gia công có thể ñưa vào trong hệ thống ñiều khiển của hệ ñiều khiển số khi lập trình, xử lý dữ liệu và ñưa dữ liệu ra. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 9 Hình 1.7. Các dòng thông tin trong ñiều khiển CNC Chương trình gia công ñược ñưa vào có thể gọi ra bất cứ lúc nào từ bộ phận lưu trữ chương trình gia công. Việc sửa chữa, thay ñổi và tối ưu một chưng trình có thể tiến hành bất kỳ lúc nào ngay tại máy. Việc kiểm tra tính toán nhận biết mã và tách ra thành các dự liệu hình học, dữ liệu công nghệ là do chương trình ñiều hành ñối với bộ phận lưu giữ chương trình sẽ ñiều khiển bộ chỉ dẫn các câu lệnh, chỉ dẫn các câu lệnh, chỉ dẫn các chương trình con và nội dung các chương trình gia công ñang có trong bộ lưu giữ chương trình. ðiều khiển CNC hiện ñại có một màn hình ñồ hoạ, mô phỏng ñộng học quá trình cắt gọt. Nhờ bàn phím và giao diện trực tiếp với hệ thống ñiều khiển cho phép ñưa chương trình vào một cách nhanh chóng và tránh ñược các sai sót. + Bộ thích nghi Bộ thích nghi trong hệ ñiều khiển NC thông thường là một bộ chuyển ñổi liên ñộng. Trong hệ ñiều khiển CNC bộ chuyển ñổi liên ñộng ñược thay thế bằng bộ ñiều khiển chương trình lưu trữ, bộ ñiều khiển chương trình ñã ñược lưu Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 10 trữ sẽ theo dõi và ghép nối chức năng vận hành máy ñến từ hệ ñiều hành khiển CNC và máy. + Sơ ñồ hệ ñiều khiển CNC Các hệ ñiều khiển CNC hiện nay ñược cấu tạo ñể khi mở rộng hệ ñiều khiển có thể bổ sung thêm cho các chức năng ñã có các mô ñun mở rộng. Vì vậy các hệ ñiều khiển ñược thiết kế thích hợp cho việc lắp vào phần mềm hoặc sử dụng các linh kiện ñiện tử hiện ñại thích hợp. Trong các hệ ñiều khiển nhiều bộ vi xử lý thường sử dụng cả phần cứng lẫn phần mềm. * Hệ thống DNC DNC viết tắt (Direct Numerial Control) ñể biểu thị một hệ thống trong ñó nhiều máy CNC ñược nối với một máy tính gia công. Các chương trình NC sẽ ñược sử dụng, lưu giữ trên các ñĩa cứng của các máy tính, bố trí trên hệ thống DNC và có thể gọi ra trực tiếp tuỳ theo nhu cầu của từng máy. Hình 1.8. Phương án nhiều bộ vi xử lý Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 11 Trong các phân xưởng có hệ thống DNC các chương trình NC ñược lập và ñưa thẳng vào trong máy tính. Phần lớn các hệ ñiều khiển CNC có các ngôn ngữ lập trình khác nhau vì vậy khi lập trình bằng tay cần có phần mềm tương ứng cho việc biên dịch DNC cung cấp cho cho các máy CNC riêng biệt các thông tin ñiều khiển. Hình 1.9. Hệ thống DNC NC lập trình bằng máy ñòi hỏi ñối với từng kiểu ñiều khiển một chương trình dịch riêng (Postprocessor). Trong phân xưởng có nhiều máy CNC, các trang bị công nghệ ñược lưu giữ và ñiều hành trong một ngân hàng giữ liệu trung tâm của máy tính [4]. Nhờ ñó, các dữ liệu về dụng cụ và trang thiết bị công nghệ ñược gọi ra trên màn hình. Các hệ thống DNC có các ưu ñiểm sau: - Có một ngân hàng dữ liệu trung tâm cho biết các thông tin của chương trình, chi tiết gia công và dụng cụ; - Truyền dữ liệu nhanh, tin cậy phát huy tốt hiệu quả của các máy CNC; - ðiều khiển và lập kế hoạch gia công; - Có khả năng ghép nối vào hệ thống gia công linh hoạt. * ðiều khiển thích nghi AC (Adaptive Control) Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………….. 12