Bài giảng Công nghệ CNC

Công nghệ
CNC
CNC Technology

TS. Nguyễn Công Nguyên


MỤC TIÊU MÔN HỌC
 Về

kiến thức
Cung cấp cho người học kiến thức cơ bản về máy điều
khiển theo chương trình số (máy tiện, máy phay,…)
Người học phân tích được cấu trúc động học của các
máy gia công kim loại.
Người học phân tích được cấu trúc hệ thống điều khiển
số cho máy gia công kim loại.
Cung cấp cho người học các nhóm lệnh lập trình cơ bản
trên máy CNC


MỤC TIÊU MÔN HỌC
 Về

kỹ năng:

Người học vận dụng các kiến thức mơn học có
thể tiếp cận được cơng nghệ gia cơng trên máy
CNC

Người học có khả năng lập trình trên máy CNC

GIỚI THIỆU VỀ MƠN HỌC
Tên mơn học: Cơng nghệ
CNC

Số tín chỉ: 02


Tài liệu
1.

Máy công cụ CNC – Tạ Duy Liêm – 1999

2.

Máy điều khiển theo chương trình số và Robot CN
- Tạ Duy Liêm - 2001.

3.

Điều khiển số và công nghệ trên máy điều khiển
số – Nguyễn Đắc Lộc. NXB KHKT Hà Nội 2002.

4.

Sổ tay lập trình CNC – Trần Thế San - NXB Đà
Nẵng 2006

5.

Công nghệ gia công trên máy điều khiển số - Trần
Xuân Việt - ĐHBKHN 2000

6.

Công nghệ CNC- Trần Văn Địch NXB KHKT 2007


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ
1. Lịch sử phát triển
2. Các khái niệm cơ bản về điều khiển số
3. Mã hóa thơng tin
4. Phân loại máy CNC
5. Các hệ điều khiển số
6. Các dạng điều khiển số


1. Lịch sử phát triển của máy CNC
Máy cắt kim loại được dùng
để gia công các chi tiết kim
loại bằng cách cắt hớt các lớp
kim loại thừa, để sau khi gia
cơng chi tiết có hình dáng gần
đúng u cầu (gia cơng thơ)
hoặc thỏa mãn hồn tồn u
cầu đặt hàng với độ chính xác
nhất định về kích thước và độ
bóng cần thiết của bề mặt gia

công (gia công tinh).


Đánh giá hiệu quả:

Q trình hình thành

Sử
dụng
các
máy
chép
Gia
hình cơ
cơng
thơ sơ: cấu
cam
Rèn,
hàn,
đúc

Ý
tưởng
về
điều
khiển
số
NC



Gia cơng thơ sơ: chất lượng,
năng xuất thấp, hình thức
xấu, giá thành cao…



Sử dụng máy chép hình: Độ
chính xác khơng cao (do
quán tính, sai số của mẫu..);
Năng suất thấp (do phải hạn
chế tốc độ trượt của đầu dò
trên mẫu); đắt và kém linh
hoạt (vì dưỡng mẫu là các chi
tiết cơ khí chính xác, vật liệu
đặc biệt)


Một số hình ảnh về gia cơng thơ sơ
Phương pháp cổ điển

Sử dụng máy chép
hình


1. Lịch sử phát triển của máy CNC


Thế kỷ 14: các chuông được điều khiển bằng trục đục lỗ



1863: Dùng các tấm tôn đục lỗ điều khiển máy dệt => Vật mang
tin đầu tin ra đời.



1938: E. Claude E. Shannon – tại MIT, tính tốn và truyền tải
nhanh dữ liệu có thể thực hiện duy nhất bằng mã nhị phân.



1949: Mẫu đầu tiên của máy NC do MIT thiết kế và chế tạo thành
công theo đặt hàng của Không lực Hoa Kỳ để chế tạo các chi tiết
máy bay.



1952: Chiếc máy phay đứng 3 trục điều khiển số đầu tiên được sản
xuất do hãng Cincinnati Hydrotel được trưng bày tại MIT.



1960: Các nhà chế tạo Đức đã trình bày những máy NC đầu tiên tại
hội chợ Hannovor


1. Lịch sử máy CNC
1970: Các linh kiện bán dẫn được sử dụng phổ biến trong công
nghiệp, tốc độ xử lý nhanh hơn, kích thước nhỏ gọn hơn, tiêu tốn ít

năng lượng hơn, các băng và bìa đục lỗ được thay bằng các đĩa từ.
Tuy nhiên máy NC vẫn chưa được cải thiện cho đến khi máy tính
được ứng dụng

CIM

FMS
CAD/CAM
CNC
NC

Ngày nay, máy CNC đã đạt độ chính xác cao,
cơng suất lớn, tốc độ cao, khả năng gia cơng đa
dạng hóa. Đóng góp to lớn cho sự phát triển của
ngành cơng nghiệp chế tạo.


2. Các khái niệm cơ bản
2.1 Điều khiển: là quá trình xẩy ra trong một hệ
thống giới hạn, trong đó một hay nhiều đại lượng là
đại lượng đầu vào, các đại lượng khác là đại lượng
đầu ra, chúng tác động và ảnh hưởng đến hệ thống
theo một quy luật nhất định.
2.2 Điều khiển số NC:
Điều khiển số (Numerical Control) NC là phương
pháp điều khiển hoạt động của máy công cụ một
cách chính xác dựa vào một chuỗi các mã lệnh bao
gồm các ký tự số, chữ cái và các ký hiệu (mã nhị
phân) mà bộ điều khiển máy (machine control unit –
MCU ) có thể hiểu được.

Các mã lệnh điều khiển này được chuyển đổi
thành các xung điện điều khiển các  motor và
hướng dẫn bộ điều khiển thực hiện q trình gia
cơng các chi tiết một cách tự động.




2.3 Thơng tin hình học (Geometic information): là
Hệ thống thơng tin điều khiển các chuyển động tương đối
giữa dao cụ và chi tiết, liên quan trực tiếp đến quá trình
tạo hình bề mặt, cịn gọi là thơng tin về đường dịch
chuyển.



2.4 Thông tin công nghệ (Technological
information): là hệ thống thông tin cho phép thực hiện
gia công với những giá trị công nghệ yêu cầu: gốc tọa độ,
chiều sâu lát cắt, tốc độ chạy dao, tốc độ trục chính,
đóng ngắt mạch dung dịch trơn nguôi, đo lường kiểm
tra,...


2.5. CNC = Computer Numerical Control


Khoảng giữa năm 1970 thuật ngữ CNC xuất hiện. Bằng sự kết

hợp giữa các bộ điều khiển số máy cơng cụ với máy tính.



Máy CNC có nhiều ưu việt hơn máy NC: kết cấu nhỏ gọn, tốc
độ xử lý nhanh hơn… đặc biệt là khả năng sử dụng, giao tiếp
giữa người và máy và kết nối với các thiết bị ngoại vi khác. Có
khả năng kiểm tra lỗi, giám sát quá trình sản xuất liên tục, có
thể mơ phỏng, kiểm tra trước q trình gia cơng. Có thể đồng
bộ với các thiết bị khác như robot, băng tải…Có khả năng trao
đổi thơng tin trong mạng máy tính các loại: mạng cục bộ
(Lan), mạng diện rộng (WAN) hay mạng Internet.


2.6 CAD = Cumputer Aided Design
(Thiết kế có trợ giúp của máy tính)


Là một lĩnh vực ứng CNTT
vào thiết kế. Sử dụng các
phần mềm: Autocad,
Solidwork, NX, Catia…



Trợ giúp cho nhà thiết kế
trong việc mơ hình hóa, lập
và xuất các tài liệu thiết kế
dựa trên kỹ thuật đồ họa.

2.7 CAM = Computer Aided Manufacturing
(Sản xuất có sự trợ giúp của Máy tính)




CAD/CAM:



Bản chất là độc lập nhau, nhưng càng ngày càng xích lại gần
nhau, là thuật ngữ ghép dùng để chỉ q trình thiết kế - sản
xuất có sự trợ giúp của máy tính.



Sự phát triển của cơng nghệ CNC dựa trên sự phát triển của
Kỹ thuật điều khiển tự động và công nghệ CAD/CAM.



FMS = Flexible Manufacturing System:



Một hệ thống sản xuất tự động, có khả năng tự thích ứng với
sự thay đổi của đối tượng sản xuất được gọi là hệ thống sản
xuất linh hoạt.



FMS gồm các máy CNC, Robot, các thiết bị giám sát đo
lường…làm việc dưới sự điều khiển của mạng máy tính.




CIM = Computer Integrated Manufacturing:
Sự tích hợp mọi hệ thống thiết bị, tích hợp mọi q trình thiết
kế - sản xuất – quản trị kinh doanh nhờ mạng máy tính với các
phần mềm trợ giúp công tác thiết kế và cơng nghệ, kinh
doanh,…tạo nên hệ thống sản xuất tích hợp nhờ máy tính.


3. Mã hóa thơng tin


3.1 Mã thập phân: (hệ đếm cơ số 10)
là hệ đếm dùng số 10 làm cơ số. Đây là hệ
đếm được sử dụng rộng rãi nhất trong các
nền văn minh thời hiện đại.

VD: 123,456: lũy thừa của 10. Bên trái dấu
phảy, lũy thừa dương, bên phải lũy thừa âm.


3.2 Mã nhị phân (cơ số 2): các số là lũy
thừa của 2. Dùng 2 ký tự 0 và 1 :

1= 01, 2 =10, 3 =11, 4 =100, 5 =101, 6
=110
VD: 100 (10) = 1100100