Bài giảng CAD/CAM/CNC - Bài 7: Điều khiển số (ĐKS) - Sự khởi đầu của cam

Nội dung text: Bài giảng CAD/CAM/CNC - Bài 7: Điều khiển số (ĐKS) - Sự khởi đầu của cam

1. PHẦN 4. CAM – Computer Aided Manufacturing SẢN XUẤT NHỜ MÁY TÍNH NỘI DUNG Mơn học: CAD/CAM/CNC – 1. ĐIỀU KHIỂN SỐ - SỰ KHỞI ĐẦU CỦA CAM Khí Khí ơ 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH NC 3. ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC Khoa C – ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 1
2. 4.1. ĐIỀU KHIỂN SỐ (ĐKS) - SỰ KHỞI ĐẦU CỦA CAM 1. Điều khiển số là gì? 2. Lịch sử phát triển của ĐKS Mơn học: CAD/CAM/CNC – 3. Các thành phần của hệ thống ĐKS Khí Khí 4. Thủ tục điều khiển số ơ 5. Hệ toạ độ trên hệ thống ĐKS Khoa C – 6. Các phương pháp điều khiển chuyển động trong NC 7. Các ứng dụng của ĐKS 8. Ưu nhược điểm của ĐKS ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 2
3. 1. Điều khiển số là gì ? • NC = Numerical Control Mơn học: CAD/CAM/CNC • CNC = Computer Numerical Control – Khí Khí • Các hoạt động được điều khiển bằng cách ơ nhập trực tiếp dữ liệu số Khoa C – • Một dạng tự động hố lập trình vạn năng • Máy cơng cụ được điều khiển bằng hàng loạt các lệnh được mã hố ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 3
4. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS 1. 1725 – Phiếu đục lỗ được dùng để tạo mẫu quần áo 2. 1808 – Phiếu đục lỗ trên lá kim loại được dùng để điều khiển tự động máy thêu 3. 1863 – Tự động điều khiển chơi nhạc trên piano nhờ băng lỗ Mơn học: CAD/CAM/CNC 4. 1940 – John Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu – đục lỗ để ghi các dữ liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy Khí Khí ơ công cụ. 5. 1952 – Máy cơng cụ NC điều khiển số đầu tiên Khoa C – 6. 1959 - Ngơn ngữ APT được đưa vào sử dụng 7. 1960s – Điều khiển số trực tiếp (DNC) 8. 1963 - Đồ hoạ máy tính 9. 1970s - Máy CNC được đưa vào sử dụng 10. 1980s – Điều khiển số phân phối được đưa vào sử dụng ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư CAD/CAM Tr 4
5. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS – Máy điều khiển số cổ điển chủ yếu dựa trên cơng trình của một người cĩ tên là John Parsons. Mơn học: CAD/CAM/CNC – Từ những năm 1940 Parsons đã sáng chế ra – phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi các dữ liệu Khí Khí ơ về vị trí tọa độ để điều khiển máy cơng cụ . Máy Khoa C được điều khiển để chuyển động theo từng tọa độ, – nhờ đĩ tạo ra được bề mặt cần thiết của cánh máy bay. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 5
6. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS ▪ Năm 1948 J. Parson giới thiệu hiểu biết của mình cho khơng lực Hoa Kỳ. Cơ quan này sau đĩ đã tài Mơn học: CAD/CAM/CNC trợ cho một loạt các đề tài nghiên cứu ở phịng thí – nghiệm Servomechanism của MIT (Masschusetts Khí Khí ơ Institute of Technology). Khoa C ▪ Cơng trình đầu tiên tại MIT là phát triển một mẫu – máy phay NC bằng cách điều khiển chuyển động của đầu dao theo 3 trục tọa độ. Mẫu máy NC đầu tiên được triển lãm vào năm 1952. Từ 1953 khả năng của máy NC đã được chứng minh. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 6
7. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS • Một thời gian ngắn sau, các nhà chế tạo máy bắt đầu chế tạo các máy NC để bán, và các nhà cơng nghiệp, Mơn học: CAD/CAM/CNC đặc biệt là các nhà chế tạo máy bay đã dùng máy NC – để chế tạo các chi tiết cần thiết cho họ. Khí Khí ơ • Hoa kỳ tiếp tục cố gắng phát triển NC bằng cách tiếp Khoa C tục tài trợ cho MIT nghiên cứu ngơn ngữ lập trình – để điều khiển máy NC. Kết qủa của việc này là sự ra đời của ngơn ngữ APT: Automatically Programmed Tools vào năm 1959 ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 7
8. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS • Mục tiêu của việc nghiên cứu APT là đảm bảo một phương tiện để người lập trình gia cơng cĩ thể nhập Mơn học: CAD/CAM/CNC các câu lệnh vào máy NC. Mặc dù APT bị chỉ trích là – thứ ngơn ngữ quá đồ sộ đối với nhiều máy tính, nĩ Khí Khí ơ vẫn là cơng cụ chính yếu và vẫn được dùng rộng rãi trong cơng nghiệp ngày nay và nhiều ngơn ngữ lập Khoa C – trình mới là dựa trên APT. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 8
9. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS C I M Mơn học: CAD/CAM/CNC – C A D / C A M Khí Khí ơ C A D F MS Khoa C – C N C N C 1950 1960 1970 1980 1990 ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 9
10. 3. Các thành phần cơ bản của hệ thống NC Hệ thống Chương trình điều khiển Máy cơng cụ Mơn học: CAD/CAM/CNC – Khí Khí ơ Khoa C – ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 10
11. Chương trình điều khiển • Là những tập hợp những câu lệnh điều khiển máy phải làm gì. Các lệnh này được mã hĩa ở dạng số và ký hiệu mà thiết bị điều khiển cĩ thể nhận dạng được. Chương trình đđiều khiển cĩ thể đđược lưu trữ trên phiếu đục lỗ, băng đục lỗ, băng từ. Thí dụ chương trình gia Mơn học: CAD/CAM/CNC cơng: – % Khí Khí G90 G40 G80 Dụng cụ ơ T2M06S3000 G0 Z1. Khoa C X2. Y2. – Z.1 G1 Z-1. F10. X6. Y6. G1 X3. G3X2.Y5.R1. G1Y2. Đường chạy dao G0 Z1. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư X0. Y0. Tr % 11
12. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Phiếu đụclỗ 12
13. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Băng Băng lỗ 13
14. Các phương pháp lập trình - Bằng tay Mơn học: CAD/CAM/CNC – - Bằng máy tính Khí Khí ơ Chương trình được chuẩn bị bởi lập trình viên, Khoa C – trong đĩ người lập trình chỉ ra từng bước theo trình tự cơng nghệ. Đối với máy cơng cụ, các bước cơng nghệ là các chuyển động tương đối giữa dụng cụ cắt và phơi. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 14
15. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC máyCNC nhập từng lệnh trên lập Người trình Lập trình bằng tay 15
16. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Lập trìnhnhờhệ thống CAD/CAM CAD CNC CAM 16
17. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Chạy kiểm tra chương trình trên máy tính trênmáy trình chương kiểmtra Chạy 17
18. Bộ điều khiển • Là thành phần thứ 2 của hệ thống điều Mơn học: CAD/CAM/CNC – khiển số. Khí Khí ơ • Nĩ bao gồm các bo mạch điện tử và phần Khoa C – cứng cĩ thể đọc và biên dịch chương trình điều khiển và truyền đến máy cơng cụ. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 18
19. Các phần tử cơ bản của bộ phận điều khiển - Bộ lưu dữ liệu - Bộ phân phối dữ liệu Mơn học: CAD/CAM/CNC – - Bộ liên hệ ngược Khí Khí ơ - Bộ điều khiển tuần tự để phối hợp hoạt động của các phần tử trên. Khoa C – • Cần phải lưu ý là gần như tất cả các máy NC hiện đại được bán là cĩ trang bị bộ điều khiển gọi là Microcomputer. Vì vậy mà chúng được gọi là máy CNC. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 19
20. Máy cơng cụ hoặc quá trình được điều khiển khác – Máy cơng cụ bao gồm bàn máy và trục chính cũng như các mơ tơ và các bộ điều Mơn học: CAD/CAM/CNC – khiển cần thiết để máy hoạt động. Nĩ Khí Khí ơ cũng bao gồm những dụng cụ cắt, đồ gá và các thiết bị phụ khác cần cho việc gia Khoa C – cơng – Các máy NC rất đa dạng: từ những máy khoan lỗ, đục lỗ đơn giản đến các trung tâm gia cơng thơng minh. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 20
21. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Máy phay CNC Máy tiện CNC 21
22. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Máy cắt dây - WEDM 22
23. 4. Thủ tục điều khiển số (NC) 1.Lập kế hoạch gia cơng (Process Mơn học: CAD/CAM/CNC – Planning) Khí Khí ơ 2.Lập trình gia cơng NC (Part Khoa C – programming) 3.Kiểm tra chương trình 4.Thực hiện việc gia cơng trên máy CNC ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 23
24. 5. Hệ tọa độ trong NC • Cần thiết để người lập trình lên kế hoạch Mơn học: CAD/CAM/CNC – chuyển động cho dụng cụ so với chi tiết gia Khí Khí ơ cơng. • Khi lập trình chi tiết coi như đứng yên cịn Khoa C – dụng cụ thì di chuyển so với chi tiết gia cơng. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 24
25. Hệ tọa độ Đề-cạc 2D Y P2 Ví dụ: Mơn học: CAD/CAM/CNC – P1 Khí Khí P1 X = 80 Y = 40 ơ P2 X = -80 Y = 70 X Khoa C – P3 X = -50 Y = -40 P3 P4 X = 40 Y = -70 P4 ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 25
26. Hệ tọa độ Đề-cạc 3D Z Y Mơn học: CAD/CAM/CNC – P1 Ví dụ: Khí Khí ơ P1 X = 30 Y = 2 Z = 0 X Khoa C P2 X = 30 Y = 0 Z = -10 – P2 ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 26
27. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Quy tắc bàn tayphải 27
28. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Hệ tọa Hệ tọa trên máy phay CNC máy trên đ ộ máy và phơi ộ máy 28
29. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Hệ tọa độ máy và phơi trên máy tiện máy phơitrên và độmáy Hệ tọa 29
30. Điểm 0 cố định và điểm 0 di động 1/ Điểm 0 cố định: Gốc tọa độ luơn luơn khơng đổi trên bàn máy (Home). Mơn học: CAD/CAM/CNC – • 2. Điểm 0 di động: Nằm ở bất cứ vị trí nào của Khí Khí bàn máy, do người lập trình quy định khi lập ơ chương trình gia cơng. Điểm này thường là Khoa C – một điểm trên một gĩc phơi hoặc tâm phơi. • Khi so dao, cho dụng cụ di chuyển đến vị trí này và người vận hành xác định đĩ là điểm khơng của phơi. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 30
31. Vị trí tuyệt đối và tương đối Vị trí của dụng cụ so với điểm 0 cĩ thể là Mơn học: CAD/CAM/CNC – tuyệt đối hoặc tương đối. Khi ở vị trí tuyệt đối Khí Khí ơ tọa độ dụng cụ luơn luơn tính từ điểm 0 của gốc tọa độ. Khi ở vị trí tương đối, vị trí sau Khoa C – của dụng cụ luơn luơn được tính từ vị trí trước đĩ của dụng cụ ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 31
32. Vị trí tuyệt đối và tương đối B 70 Vị trí tiếp theo Mơn học: CAD/CAM/CNC – Vị trí hiện tại Khí Khí ơ 40 A Khoa C – 20 30 50 ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 32
33. 6. Các dạng điều khiển chuyển động trong hệ thống NC ➢ Điều khiển điểm. Mơn học: CAD/CAM/CNC – ➢ Điều khiển đọan. Khí Khí ➢ Điều khiển đường ơ - Điều khiển 2D. Khoa C - Điều khiển 2½D. – - Điều khiển 3D. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 33
34. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Điều khiển đ iểm 34
35. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Điều khiển đ oạn 35
36. Điều khiển đường Tùy theo số lượng các Mơn học: CAD/CAM/CNC trục được điều khiển – đồng thời mà ta chia ra: Khí Khí ơ - Điều khiển 2D. Khoa C – - Điều khiển 2½D. - Điều khiển 3D. ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 36
37. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Điều khiển2D 37
38. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Điều khiển 2½D Điều khiển 38
39. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Mơn học: CAD/CAM/CNC Điều khiển3D 39
40. Độ chính xác của đường cong Đường cong hiện tại Dung sai trong Đường cong hiện tại Mơn học: CAD/CAM/CNC – Khí Khí ơ Dung sai ngồi Đường cong hiện tại Khoa C – Giới hạn dung sai ngồi Trường dung sai Giới hạn dung sai trong ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 40
41. 7. Các ứng dụng của điều khiển số • Được ứng dụng rộng rãi hiện nay đặc biệt là trong gia cơng kim loại: Mơn học: CAD/CAM/CNC – • - Phay Khí Khí ơ • - Khoan và các nguyên cơng tương tự Khoa C • - Tiện – • - Mài • - Cắt dây • - Bắn điện ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 41
42. Hệ thống điều khiển NC cũng được dùng trong các lĩnh khác • - Máy dập • - Máy cắt bằng Plasme Mơn học: CAD/CAM/CNC • - Máy hàn • - Các cơng nghệ Laser – Khí Khí • - In bản vẽ tự động • - Máy đan tự động (thêu) ơ • - Máy lắp ráp • - Máy cắt quần áo Khoa C – • - Máy uốn ống • - Máy tán đinh tự động • - Máy cắt giĩ đá • - Máy buộc dây ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 42
43. Đặc điểm chung của các loại sản phẩm làm trên máy NC 1/ Các chi tiết thường được gia cơng với số lượng nhỏ. 2/ Hình dạng phức tạp 3/ Cĩ nhiều nguyên cơng phải được thực hiện Mơn học: CAD/CAM/CNC – 4/ Nhiều kim loại phải loại bỏ Khí Khí ơ 5/ Thiết kế kỹ thuật giống nhau 6/ Chi tiết phải cĩ yêu cầu chính xác cao Khoa C – 7/ Là loại sản phẩm đắt tiền nên một sai lầm nhỏ cĩ thể trả giá lớn 8/ Các sản phẩm yêu cầu phải kiểm tra 100%. 9/ Thường loạt sản xuất khoảng 50 cái hoặc nhỏ hơn. Sản xuất loạt nhỏ và loạt vừa là lý tưởng để dùng ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư máy NC. Tr 43
44. 8. Ưu nhược điểm của điều khiển số Ưu điểm của NC • Nhược điểm của NC - Giảm thời gian chạy khơng - Gía thành đầu tư cao Mơn học: CAD/CAM/CNC – - Giảm thời gian gá đặt - Giá thành bảo trì cao Khí Khí ơ - Giảm thời gian gia cơng - Phải chọn và huấn - Sản xuất mềm dẻo hơn luyện đội ngũ NC Khoa C - Nâng cao chất lượng sản – phẩm - Giảm tồn kho - Giảm diện tích mặt bằng ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 44
45. Tĩm lược Qua bài này chúng ta đã xem xét các vấn đề sau: 1. Điều khiển số là gì? 2. Lịch sử phát triển của ĐKS Mơn học: CAD/CAM/CNC – 3. Các thành phần của hệ thống ĐKS Khí Khí 4. Thủ tục điều khiển số ơ 5. Hệ toạ độ trên hệ thống ĐKS Khoa C 6. Các phương pháp điều khiển chuyển động trong NC – 7. Các ứng dụng của ĐKS 8. Ưu nhược điểm của ĐKS ờng ĐHBK TP.HCM TP.HCM ờngĐHBK ư Tr 45