M¸y CNC
vµ
Robot c«ng nghiÖp
T¨ng Quèc Nam
Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù
Giíi thiÖu vÒ m«n häc
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1. Tªn m«n häc: M¸y ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè vµ robot c«ng
nghiÖp
2. Sè l−îng ®¬n vÞ häc tr×nh:
02 (30 tiÕt)
3. Môc tiªu cña m«n häc
* KiÕn thøc:
- Cñng cè c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ m¸y c¾t kim lo¹i ®iÒu khiÓn theo
ch−¬ng tr×nh sè
- HiÓu ®−îc cÊu tróc hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè cho
m¸y c¾t kim lo¹i
- BiÕt ®−îc cÊu tróc, ®éng häc vµ øng dông cña robot c«ng nghiÖp
* Kü N¨ng: VËn dông ®−îc c¸c kiÕn thøc ®Ó cã thÓ tiÕp cËn ®−îc c«ng
nghÖ gia c«ng trªn m¸y CNC.
1
Giíi thiÖu vÒ m«n häc
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
Tµi liÖu häc tËp
[1]. NguyÔn Ngäc CÈn - M¸y ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè
[2]. NguyÔn Ngäc CÈn - §iÒu khiÓn tù ®éng - NXB khoa häc kü thuËt
[3]. T¹ Duy Liªm - M¸y ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè vµ robot
c«ng nghiÖp – Tr−êng §HBK Hµ Néi - 1996
[4]. T¹ Duy Liªm - HÖ thèng ®iÒu khiÓn sè cho m¸y c«ng cô - NXB
khoa häc & kü thuËt – 1999
[5]. NguyÔn ThiÖn Phóc - Ng−êi m¸y c«ng nghiÖp - Tr−êng §HBK Hµ
Néi – 1995
[6] Bài giảng
Ch−¬ng 1.
M¸y c¾t kim lo¹i
®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè
(M¸y CNC)
# 1.1 LÞch sö m¸y CNC vµ c¸c kh¸i niÖm liªn quan
# 1.2 §iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè
# 1.3 KÕt cÊu m¸y CNC
# 1.4 HiÖu qu¶ sö dông m¸y CNC
2
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1.1. LÞch sö m¸y CNC vµ c¸c kh¸i niÖm liªn quan
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
Lµm thÕ nµo ®Ó gia c«ng c¸c chi tiÕt, khu«n mÉu phøc t¹p?
# Xa x−a
- §−îc chia thµnh c¸c phÇn ®¬n gi¶n h¬n ®Ó gia c«ng
- Sau khi gia c«ng xong, chóng míi ®−îc ghÐp l¹i víi nhau thµnh
chi tiÕt hoµn chØnh b»ng ph−¬ng ph¸p hµn, t¸n.
- C«ng nghÖ ®ã ®¾t vµ kh«ng ®¶m b¶o ®−îc ®é chÝnh x¸c vÒ kÝch
th−íc vµ h×nh häc mong muèn còng nh− sù ®ång ®Òu vÒ c¬ tÝnh vËt
liÖu.
# Sau nµy
- Dïng m¸y chÐp h×nh, ng−êi ta ®· chÕ t¹o ®−îc c¸c chi tiÕt phøc t¹p
h¬n.
- C«ng nghÖ gia c«ng trªn m¸y chÐp h×nh vÉn cßn nhiÒu nh−îc ®iÓm
• ®é chÝnh x¸c kh«ng cao (do qu¸n tÝnh cña hÖ thèng lín, do sai sè cña
mÉu,...),
• n¨ng suÊt thÊp (do ph¶i h¹n chÕ tèc ®é tr−ît cña ®Çu dß trªn mÉu),
• ®¾t vµ kÐm linh ho¹t (v× c¸c d−ìng mÉu lµ c¸c chi tiÕt c¬ khÝ chÝnh
x¸c, dïng vËt liÖu ®Æc biÖt nªn khã chÕ t¹o).
3
NC
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# NC = Numerical Control
# ý t−ëng vÒ ®iÒu khiÓn sè (NC)
- Cã thÓ h×nh dung m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè lµ mét m¸y chÐp h×nh,
nh−ng c¸c d−ìng, mÉu, cam,... c¬ khÝ ®−îc thay b»ng ch−¬ng tr×nh
m¸y tÝnh.
- Ch−¬ng tr×nh kh«ng bÞ mßn nh− c¸c d−ìng mÉu, mang ®i mang l¹i
dÔ dµng.
- ViÖc so¹n th¶o, söa ®æi ch−¬ng tr×nh l¹i dÔ, nhanh vµ rÎ h¬n nhiÒu
so víi chÕ t¹o cam, d−ìng,...
# 3 nguyªn t¾c ®èi víi m¸y NC c«ng nghiÖp
- Sö dông m¸y tÝnh ®Ó tÝnh to¸n quü ®¹o ch¹y dao vµ l−u d÷ liÖu vµo
b×a ®ôc lç.
- Dïng thiÕt bÞ ®äc t¹i m¸y ®Ó tù ®éng ®äc d÷ liÖu tõ b×a ®ôc lç.
- HÖ thèng ®iÒu khiÓn cã nhiÖm vô xö lý vµ liªn tôc ®−a ra th«ng tin
®iÒu khiÓn c¸c ®éng c¬ ®−îc g¾n lªn trôc vÝt me.
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
LÞch sö ph¸t triÓn NC
# 1949:
- MÉu ®Çu tiªn cña m¸y NC do MIT (ViÖn c«ng nghÖ Massachusetts) thiÕt
kÕ vµ chÕ t¹o theo ®Æt hµng cña Kh«ng lùc Hoa kú, ®Ó s¶n xuÊt c¸c chi tiÕt
phøc t¹p vµ chÝnh x¸c cña m¸y bay.
# 1952:
- chiÕc m¸y phay ®øng 3 trôc ®iÒu khiÓn sè cña h·ng Cincinnati Hydrotel
®−îc tr−ng bµy t¹i MIT.
# 1960’s:
- m¸y NC ®−îc s¶n xuÊt vµ sö dông trong c«ng nghiÖp.
- c¸c bé ®iÒu khiÓn sè ®Çu tiªn dïng ®Ìn ®iÖn tö nªn tèc ®é xö lý chËm,
cång kÒnh vµ tiªu tèn nhiÒu n¨ng l−îng.
- ch−¬ng tr×nh ®−îc chøa trong c¸c b¨ng vµ b×a ®ôc lç, khã hiÓu vµ kh«ng
söa ch÷a ®−îc.
- Giao tiÕp ng−êi - m¸y rÊt khã kh¨n v× kh«ng cã mµn h×nh, bµn phÝm.
# 1970’s:
- c¸c linh kiÖn b¸n dÉn ®−îc sö dông phæ biÕn trong c«ng nghiÖp
- m¸y NC gän h¬n, tèc ®é xö lý cao h¬n, tiªu tèn Ýt n¨ng l−îng h¬n,...
- c¸c b¨ng ®ôc lç sau nµy ®−îc thay b»ng b¨ng hoÆc ®Üa tõ,...
- tÝnh n¨ng sö dông cña c¸c m¸y NC vÉn ch−a ®−îc c¶i thiÖn ®¸ng kÓ, cho
®Õn khi m¸y tÝnh ®−îc øng dông.
4
CNC
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# CNC = Computer Numerical Control
# §Çu 1970’s, m¸y CNC ra ®êi:
- C¸c bé ®iÒu khiÓn sè trªn m¸y c«ng cô ®−îc tÝch hîp m¸y tÝnh vµ thuËt
ng÷ CNC ra ®êi.
# M¸y CNC −u viÖt h¬n m¸y NC th«ng th−êng vÒ nhiÒu mÆt
- tèc ®é xö lý cao, kÕt cÊu gän,...
- −u ®iÓm quan träng nhÊt cña chóng lµ ë tÝnh n¨ng sö dông, giao diÖn víi
ng−êi dïng vµ c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi kh¸c.
# C¸c m¸y CNC ngµy nay
- cã mµn h×nh, bµn phÝm vµ nhiÒu thiÕt bÞ kh¸c ®Ó trao ®æi th«ng tin víi
ng−êi dïng.
- nhê mµn h×nh, ng−êi dïng ®−îc th«ng b¸o th−êng xuyªn vÒ t×nh tr¹ng cña
m¸y, c¶nh b¸o b¸o lçi vµ nguy hiÓm cã thÓ x¶y ra, cã thÓ m« pháng ®Ó
kiÓm tra tr−íc qu¸ tr×nh gia c«ng,...
- cã thÓ lµm viÖc ®ång bé víi c¸c thiÕt bÞ s¶n xuÊt kh¸c nh− robot, b¨ng t¶i,
thiÕt bÞ ®o,... trong hÖ thèng s¶n xuÊt.
- cã thÓ trao ®æi th«ng tin trong m¹ng m¸y tÝnh c¸c lo¹i, tõ m¹ng côc bé
(LAN) ®Õn m¹ng diÖn réng (WAN) vµ Internet.
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
CNC vµ CAD/CAM
# CAD (Computer Aided Design) - "thiÕt kÕ cã trî gióp cña m¸y tÝnh“
- lµ mét lÜnh vùc øng dông cña CNTT vµo thiÕt kÕ.
- trî gióp cho c¸c nhµ thiÕt kÕ trong viÖc m« h×nh ho¸, lËp vµ xuÊt
c¸c tµi liÖu thiÕt kÕ dùa trªn kü thuËt ®å ho¹.
# CAM (Computer Aided Manufacturing) - "s¶n xuÊt cã trî gióp cña
m¸y tÝnh“
- xuÊt hiÖn do nhu cÇu lËp tr×nh cho c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn sè (m¸y
CNC, robot, thiÕt bÞ vËn chuyÓn, kho tµng, kiÓm tra) vµ ®iÒu khiÓn
chóng.
# CAD/CAM
- vèn xuÊt hiÖn ®éc lËp víi nhau, nh−ng ngµy cµng xÝch l¹i gÇn nhau.
- lµ thuËt ng÷ ghÐp, dïng ®Ó chØ mét m«i tr−êng thiÕt kÕ - s¶n xuÊt
víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh.
# Sù ph¸t triÓn cña m¸y CNC vµ c«ng nghÖ gia c«ng trªn m¸y CNC
liªn quan ®Õn:
- kü thuËt ®iÒu khiÓn tù ®éng,
- kü thuËt thiÕt kÕ vµ s¶n xuÊt cã trî gióp cña m¸y tÝnh (CAD/CAM).
5
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
CNC vµ FMS/CIM
# FMS
- Mét hÖ thèng s¶n xuÊt tù ®éng, cã kh¶ n¨ng tù thÝch øng víi sù
thay ®æi ®èi t−îng s¶n xuÊt ®−îc gäi lµ hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t
(Flexible Manufacturing System - FMS).
- FMS gåm m¸y c¸c CNC, robot, c¸c thiÕt bÞ vËn chuyÓn, thiÕt bÞ
kiÓm tra, ®o l−êng,... lµm viÖc d−íi sù ®iÒu khiÓn cña mét m¹ng
m¸y tÝnh.
# CIM
- Sù tÝch hîp mäi hÖ thèng thiÕt bÞ s¶n xuÊt vµ tÝch hîp mäi qu¸ tr×nh
thiÕt kÕ - s¶n xuÊt - qu¶n trÞ kinh doanh nhê m¹ng m¸y tÝnh víi c¸c
phÇn mÒm trî gióp c«ng t¸c thiÕt kÕ vµ c«ng nghÖ, kinh doanh,...
t¹o nªn hÖ thèng s¶n xuÊt tÝch hîp nhê m¸y tÝnh (Computer
Integrated Manufacturing - CIM).
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
LÞch sö ph¸t triÓn cña CNC
6
1.2. §iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1.2.1 Nguyªn t¾c cÊu tróc
1.2.2 C¸c d¹ng ®iÒu khiÓn
1. §iÒu khiÓn theo ®iÓm
2. §iÒu khiÓn theo ®−êng
3. §iÒu khiÓn theo phi tuyÕn (contour)
1.2.3 VËt mang tin vµ cèt m· ho¸
1.2.1 Nguyªn t¾c cÊu tróc
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# S¬ ®å khèi hÖ thèng ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè
7
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn CNC:
Bé ®iÒu khiÓn trung t©m (MCU
Machine Control Unit) ®¶m
nhiÖm viÖc ®iÒu khiÓn toµn
bé ho¹t ®éng cña hÖ thèng.
# NhiÖm vô cña MCU:
- §äc, gi¶i m· c¸c lÖnh trong ch−¬ng tr×nh NC,
- Läc vµ xö lý c¸c th«ng tin h×nh häc vµ th«ng tin c«ng nghÖ, tÝnh
to¸n c¸c th«ng sè ®iÒu khiÓn,
- XuÊt c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cho c¸c c¬ cÊu t−¬ng øng: trôc chÝnh,
ch¹y dao, thay dao vµ c¸c thiÕt bÞ phô trî kh¸c;
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
- Gi¸m s¸t qu¸ tr×nh ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu c«ng nghÖ vµ sù an toµn cña
thiÕt bÞ. Chøc n¨ng gi¸m s¸t vµ mét phÇn chøc n¨ng ®iÒu khiÓn
th−êng ®−îc thùc hiÖn th«ng qua PLC.
# NhËp d÷ liÖu vµo bé nhí cña m¸y:
- bµn phÝm
- c¸c ph−¬ng tiÖn ®äc kh¸c, nh−: ®äc ®Üa, ®äc b¨ng.
- trao ®æi d÷ liÖu víi c¸c thiÕt bÞ l−u tr÷ bªn ngoµi
qua giao diÖn truyÒn th«ng chuÈn, nh− RS 232, RS
485.
8
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# Xö lý d÷ liÖu:
- Do bé xö lý trung t©m
(CPU) thùc hiÖn.
- Trªn c¬ së c¸c d÷ liÖu
trong ch−¬ng tr×nh, CPU
tÝnh to¸n c¸c th«ng sè
®iÒu khiÓn hÖ thèng.
- TÝnh to¸n c«ng nghÖ (2): C¸c th«ng tin c«ng nghÖ, nh− chän dao,
chiÒu vµ tèc ®é quay trôc chÝnh, t−íi dung dÞch hoÆc dõng,... ®−îc
chuyÓn tíi hÖ thèng t−¬ng øng th«ng qua bé hiÖu chØnh (4), th−êng
lµ PLC.
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
- TÝnh to¸n h×nh häc (3): Th«ng tin h×nh häc cña ®−êng ch¹y dao
(d¹ng, h−íng, tèc ®é) ®−îc ph©n tÝch thµnh chuyÓn ®éng ®éc lËp
cña c¸c trôc. Bé phËn thùc hiÖn viÖc ®ã gäi lµ bé néi suy (3).
# §iÒu khiÓn trôc (®iÒu khiÓn vÞ trÝ)
- LÖnh ch¹y dao tõ bé néi suy ®−îc ®−a ®Õn m¹ch ®iÒu khiÓn
vÞ trÝ (Position Control Loop)
- gåm c¸c bé ®iÒu khiÓn ®éng c¬, ®éng c¬, thiÕt bÞ ®o vÞ trÝ,
m¹ch ph¶n håi vÞ trÝ.
9
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# S¬ ®å cña mét hÖ ®iÒu khiÓn vÞ trÝ cho 1 trôc.
- NhËn tÝn hiÖu (lÖnh chuyÓn ®éng) tõ bé néi suy, so s¸nh víi tÝn
hiÖu ph¶n håi tõ sensor gi¸m s¸t vÞ trÝ thùc cña dao.
- Chªnh lÖch gi÷a 2 tÝn hiÖu trªn ®−îc dïng lµm tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn,
qua khuyÕch ®¹i ®iÒu khiÓn vµ khuyÕch ®¹i c«ng suÊt, biÕn ®æi
thµnh ®¹i l−îng t−¬ng tù (®iÖn ¸p), lµm cho ®éng c¬ chuyÓn ®éng.
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1.2.2 C¸c d¹ng ®iÒu khiÓn
# §iÒu khiÓn ®iÓm - ®iÓm (®iÒu khiÓn ®iÓm)
- Lµ kiÓu ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n nhÊt: dông cô
(dao) ®−îc ®iÒu khiÓn ch¹y nhanh – kh«ng
c¾t (víi tèc ®é quy ®Þnh tr−íc, kh«ng ®iÒu
khiÓn ®−îc tõ ch−¬ng tr×nh) theo ®−êng
th¼ng tõ ®iÓm nµy tíi ®iÓm kia.
- Qu¸ tr×nh c«ng t¸c (c¾t) chØ thùc hiÖn t¹i
c¸c ®iÓm dõng.
- Môc ®Ých chÝnh lµ c¸c kÝch th−íc ®Þnh vÞ
®iÓm ph¶i ®¹t ®−îc chÝnh x¸c, kh«ng quan
t©m ®Õn quÜ ®¹o.
- KiÓu ®iÒu khiÓn nµy dïng trªn c¸c m¸y
khoan, ®ét lç, hµn ®iÓm,...
10
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
- C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn
• §iÒu khiÓn ®ång thêi theo 2 trôc (a)
• §iÒu khiÓn ®éc lËp (b)
# §iÒu khiÓn ®−êng (tuyÕn tÝnh)
- KiÓu ®iÒu khiÓn nµy cho phÐp ch¹y dao
cã gia c«ng (®iÒu khiÓn ®−îc tèc ®é tõ
ch−¬ng tr×nh) theo tõng trôc.
- T¹i mét thêi ®iÓm chØ cã thÓ ch¹y dao tù
®éng theo mét trôc, nªn chØ gia c«ng tù
®éng theo c¸c ®−êng song song víi c¸c
trôc to¹ ®é.
- øng dông trªn c¸c m¸y phay, tiÖn ®¬n
gi¶n.
- VÝ dô: ®iÒu khiÓn ®−êng
• (a) m¸y tiÖn
• (b) m¸y phay
11
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# §iÒu khiÓn theo contour (biªn d¹ng, phi tuyÕn)
- §iÒu khiÓn cã gia c«ng ®ång thêi theo nhiÒu trôc kh¸c nhau.
- Nhê vËy cã thÓ gia c«ng ®−êng th¼ng hoÆc ®−êng cong bÊt kú.
- PhÇn lín c¸c bé ®iÒu khiÓn trong c«ng nghiÖp hiÖn nay lµ ®iÒu
khiÓn contour.
- Bé ®iÒu khiÓn contour cã thÓ lµm ®−îc c¸c viÖc cña 2 kiÓu ®iÒu
khiÓn tr−íc (®iÓm, ®−êng).
- C¸c bé ®iÒu khiÓn contour ®−îc ph©n lo¹i theo sè sè trôc cã thÓ
®iÒu khiÓn ®ång thêi: 2D,
,3D hoÆc nhiÒu h¬n.
# §iÒu khiÓn 2D
- M¸y cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn ®ång thêi 2
trôc. V× vËy chØ cã thÓ gia c«ng ®−êng
th¼ng hoÆc ®−êng cong trong mét mÆt
ph¼ng.
- VD: m¸y cã thÓ ®iÒu khiÓn ®ång thêi 2
trôc X, Y. Ch¹y dao theo trôc Z ph¶i thùc
hiÖn b»ng tay hoÆc sau khi dõng 2 trôc
kia.
12
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# §iÒu khiÓn
- T−¬ng tù nh− ®iÒu khiÓn 2D, t¹i mét thêi ®iÓm m¸y chØ cã thÓ ®iÒu
khiÓn ®ång thêi 2 trôc.
- §iÓm kh¸c lµ cã thÓ thay ®æi ph−¬ng trôc dao, nghÜa lµ cã thÓ gia
c«ng trong mÆt ph¼ng X-Y, X-Z, Y-Z.
- Trôc thø ba cã thÓ ®−îc ®iÒu khiÓn tù ®éng khi dõng 2 trôc kia.
# §iÒu khiÓn 3D
- Bé ®iÒu khiÓn 3D cã thÓ ®iÒu khiÓn ®ång thêi 3 trôc.
- Nhê vËy cã thÓ gia c«ng c¸c ®−êng, mÆt kh«ng gian, vÝ dô mÆt cÇu,
mÆt xo¾n vÝt trô.
- Tuy nhiªn, trªn mét sè m¸y chØ cã thÓ gia c«ng ®−êng th¼ng 3D,
®−êng xo¾n èc (néi suy cung trßn theo 2 trôc vµ ®−êng th¼ng theo
trôc thø ba).
- Chó ý: sè trôc ®−îc ®iÒu khiÓn ®ång thêi kh«ng nhÊt thiÕt b»ng sè
trôc cña m¸y.
13
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# §iÒu khiÓn 4D, 5D
- §iÒu khiÓn dÞch chuyÓn theo 3 trôc (3D)
- Cã thªm 1 – 2 chuyÓn ®éng quay cña dao (hoÆc chi tiÕt) xung
quanh 1 trôc nµo ®ã.
-
øng dông
- trong gia c«ng c¸c bÒ mÆt kh«ng gian phøc t¹p
- ®Ó duy tr× chÕ ®é c«ng nghÖ: tèc ®é c¾t kh«ng ®æi,...
# C¸c d¹ng ®iÒu khiÓn
- §iÒu khiÓn ®iÓm - ®iÓm
- §iÒu khiÓn ®−êng
- §iÒu khiÓn contour
(b)
(a)
• 2D
• 2
• 3D
• 4D, 5D
(d)
(c)
# Lùa chän kiÓu ®iÒu khiÓn
phô thuéc vµo h×nh d¸ng
bÒ mÆt cÇn gia c«ng
# M¸y phøc t¹p h¬n cã thÓ
thùc hiÖn ®−îc vai trß cña
m¸y ®¬n gi¶n h¬n
(e)
(g)
(f)
(h)
14
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1.2.3 VËt mang tin vµ cèt m· ho¸
# VËt mang tin (phÇn tö mang ch−¬ng tr×nh)
- B¨ng ®ét lç
- B¨ng tõ
- §Üa tõ
# Cèt m· ho¸ (m· ho¸ th«ng tin)
- M· sè ISO
- NhÞ ph©n
Th¶o luËn
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# Ph©n biÖt NC vµ CNC?
# T¹i sao ng−êi ta hay dïng kh¸i niÖm CAD/CAM/CNC?
# Ph©n tÝch cÊu tróc bé ®iÒu khiÓn CNC
15
Th¶o luËn
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# Ph©n tÝch luång th«ng tin ®iÒu khiÓn vÞ trÝ?
Th¶o luËn
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# C¸c h×nh sau t−¬ng øng víi d¹ng ®iÒu khiÓn nµo, trªn m¸y nµo?
(b)
(a)
(d)
(e)
(c)
(f)
(g)
(h)
16
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
Ch−¬ng 1.
M¸y c¾t kim lo¹i
®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè
(M¸y CNC)
# 1.1 LÞch sö m¸y CNC vµ c¸c kh¸i niÖm liªn quan
# 1.2 §iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè
# 1.3 KÕt cÊu m¸y CNC
# 1.4 HiÖu qu¶ sö dông m¸y CNC
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1.3 KÕt cÊu m¸y CNC
# VÒ kÕt cÊu chung, m¸y th«ng th−êng, m¸y NC vµ m¸y CNC ®Òu
cã:
- phÇn c¬ së (th©n m¸y, bµn m¸y, hÖ thèng truyÒn ®éng trôc chÝnh,
hÖ thèng ch¹y dao, hÖ thèng ®iÒu khiÓn, hÖ thèng g¸ kÑp
- c¸c thiÕt bÞ phô trî (lµm m¸t, b«i tr¬n, chiÕu s¸ng,...).
# Tuy nhiªn, kÕt cÊu cña tõng hÖ thèng cña m¸y CNC cã nhiÒu ®iÓm
kh¸c so víi m¸y th«ng th−êng.
- HÖ thèng ®iÒu khiÓn trôc chÝnh
- HÖ thèng ®iÒu khiÓn ch¹y dao
- HÖ thèng g¸ kÑp chi tiÕt
- HÖ thèng thay dao
1
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1.3.1 §Æc ®iÓm kÕt cÊu chung
# HÖ truyÒn ®éng c¬ khÝ ®−îc chÕ t¹o cøng v÷ng, chÝnh x¸c, gi¶m
thiÓu ma s¸t. C¸c ®−êng tr−ît th−êng ®−îc nhiÖt luyÖn, phñ hîp
kim gi¶m ma s¸t vµ mµi mßn hoÆc dïng con l¨n.
# C¸c truyÒn ®éng vÝt me th−êng ®−îc dïng vÝt me - ®ai èc bi ®Ó
gi¶m ma s¸t vµ triÖt tiªu khe hë.
# HÖ thèng hé sè, hép tèc ®é gÇn nh− kh«ng cßn v× c¸c ®éng c¬ ®Òu
®−îc ®iÒu khiÓn v« cÊp.
# Vïng lµm viÖc cña m¸y CNC th−êng ®−îc bao kÝn ®Ó ®¶m b¸o an
toµn tèi ®a cho ng−êi sö dông.
# ViÖc thay dao, thay vµ kÑp ph«i, t¶i phoi,... th−êng ®−îc thùc hiÖn
tù ®éng.
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1.3.1 §Æc ®iÓm kÕt cÊu chung
# M¸y CNC hÇu nh− kh«ng cßn c¸c tay quay, cÇn g¹t c¬ khÝ v× c¸c
chøc n¨ng thay ®æi chÕ ®é gia c«ng, dÞch chuyÓn bµn m¸y (hoÆc
dao) ®Òu ®−îc thùc hiÖn tù ®éng hoÆc dïng c¸c phÝm ®iÒu khiÓn,
tay quay ®iÖn tö.
# Thay v× kÕt cÊu ®óc, hÖ thèng khung s−ên cña m¸y CNC th−êng cã
kÕt cÊu khung hµn, cho phÐp gi¶m khèi l−îng, Ýt bÞ biÕn d¹ng nhiÖt
mµ vÉn cøng v÷ng vµ æn ®Þnh.
# C¸c m¸y vµ c¸c trung t©m gia c«ng CNC th−êng ®−îc trang bÞ c¸c
hÖ thèng thay dao tù ®éng, cÊp ph«i tù ®éng, t¶i phoi tù ®éng.
# VÞ trÝ cña ®µi dao th−êng ®−îc chuyÓn vÒ phÝa sau m¸y ®Ó thuËn
tiÖn cho ®iÒu khiÓn vµ kh«ng c¶n trë quan s¸t cña c«ng nh©n.
# B¨ng m¸y tiÖn th−êng ®−îc ®Æt nghiªng ®Ó t¨ng ®é æn ®Þnh, gi¶m
kÝch th−íc chiÒu ngang vµ dÔ tho¸t phoi.
2
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1.3.2 HÖ thèng ®iÒu khiÓn trôc chÝnh
# Còng nh− trªn c¸c m¸y th«ng th−êng, trôc chÝnh trªn m¸y CNC
®¶m b¶o chuyÓn ®éng c¾t chÝnh.
- Trªn m¸y phay, ®ã lµ trôc mang dao phay,
- Trªn m¸y tiÖn lµ trôc mang ph«i.
- Trªn m¸y mµi, trôc chÝnh mang ®¸ mµi.
# Trôc chÝnh lµ bé phËn tiªu tèn n¨ng l−îng nhiÒu nhÊt trªn m¸y. V×
vËy c«ng suÊt trôc chÝnh th−êng ®−îc dïng lµm chØ tiªu ®¸nh gi¸
c«ng suÊt gia c«ng cña m¸y.
# Yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi trôc chÝnh lµ cã kho¶ng thay ®æi sè vßng
quay réng, víi momen lín, æn ®Þnh vµ kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cao.
# Trªn c¸c m¸y th«ng th−êng: dïng ®éng c¬ xoay chiÒu kh«ng ®ång
bé hoÆc ®ång bé kÌm hép sè c¬ khÝ cã cÊp vµ v« cÊp.
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1.3.2 HÖ thèng ®iÒu khiÓn trôc chÝnh
# Trªn m¸y CNC, tèc ®é trôc chÝnh cÇn ®−îc ®iÒu khiÓn v« cÊp, tù
®éng theo ch−¬ng tr×nh, trong ph¹m vi réng.
- RÊt cÇn thiÕt khi thay ®æi ®−êng kÝnh dao phay hoÆc ®−êng kÝnh
ph«i tiÖn mµ l¹i cÇn duy tr× vËn tèc c¾t kh«ng ®æi.
- Gia c«ng ren b»ng ®Çu ta r« cøng, gia c«ng ren nhiÒu ®Çu mèi,...
cßn ®ßi hái ph¶i ®Þnh vÞ chÝnh x¸c gãc trôc chÝnh.
# Sö dông c¸c lo¹i ®éng c¬ dÔ ®iÒu khiÓn tù ®éng tèc ®é:
- ®éng c¬ mét chiÒu, xoay chiÒu ®ång bé.
- ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®iÒu khiÓn b»ng biÕn tÇn ®−îc sö dông
réng r·i.
- khi cÇn ®Þnh vÞ gãc trôc chÝnh, ng−êi ta g¾n encoder lªn trôc ®éng
c¬.
# So víi trôc chÝnh cña m¸y th«ng th−êng, trôc chÝnh cña m¸y CNC
lµm viÖc víi tèc ®é cao h¬n (tíi hµng v¹n v/ph), th−êng xuyªn cã
gia tèc lín. V× vËy, yªu cÇu c©n b»ng, b«i tr¬n ®Æc biÖt cao ë c¸c
m¸y CNC.
3
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
1.3.3 HÖ thèng ®iÒu khiÓn ch¹y dao
# HÖ thèng ch¹y dao ®¶m b¶o chuyÓn ®éng t¹o h×nh, nªn nã quyÕt
®Þnh kh¶ n¨ng c«ng nghÖ (tøc lµ kÝch th−íc, h×nh d¹ng, ®é chÝnh
x¸c cña bÒ mÆt gia c«ng) cña m¸y.
# Trªn thùc tÕ, chuyÓn ®éng t¹o h×nh cã thÓ do dao hoÆc ph«i thùc
hiÖn, nh−ng ng−êi ta quy −íc trong mäi tr−êng hîp coi ph«i ®øng
yªn, cßn dao chuyÓn ®éng.
# So víi c¸c hÖ thèng kh¸c, hÖ thèng ch¹y dao cña m¸y CNC cã
nhiÒu thay ®æi nhÊt so víi m¸y th«ng th−êng.
- Sù thay ®æi râ nhÊt lµ mçi trôc ch¹y dao ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng mét
®éng c¬ riªng.
- Sù phèi hîp gi÷a c¸c chuyÓn ®éng t¹o h×nh theo c¸c ph−¬ng lµ do
bé ®iÒu khiÓn ®¶m nhiÖm.
- HÖ thèng truyÒn ®éng c¬ khÝ liªn kÕt ®éng häc gi÷a c¸c trôc, kÓ c¶
c¸c tay quay lµ kh«ng cÇn thiÕt.
C¸c trôc ®−îc ®iÒu khiÓn
T.Q. Nam. Bµi gi¶ng M¸y CNC vµ RBCN
# Trªn m¸y phay, th−êng cã 3 trôc ®−îc ®iÒu khiÓn lµ X, Y, Z.
# Trªn m¸y tiÖn, sè trôc ®iÒu khiÓn th−êng lµ 2 - trôc X vµ Z .
# C¸c m¸y hiÖn ®¹i vµ c¸c trung t©m gia c«ng th−êng cã tíi 4, 5, 6
trôc ®iÒu khiÓn hoÆc h¬n.
# Theo tiªu chuÈn quèc tÕ, ng−êi ta ®Æt tªn 3 trôc quay quanh c¸c
trôc X, Y, Z lµ A, B, C. NÕu cã c¸c trôc tÞnh tiÕn song song víi X,
Y, Z th× ng−êi ta gäi chóng lµ U, V, W.
4
- Xem thêm -