Bài giảng CAD/CAM/CNC

1
1
GI
GI
Ớ
Ớ
I THI
I THI
Ệ
Ệ
U CHUNG V
U CHUNG V
Ề
Ề
MÔN H
MÔN H
Ọ
Ọ
C
C
CAD/CAM_CNC
CAD/CAM_CNC
Ths.Phùng Xuân Lan
Bộ môn CNCTM
Khoa Cơ Khí
2
2
Thông tin v
Thông tin v
ề
ề

môn h
môn h
ọ
ọ
c
c
 Tên môn học: CAD/CAM_CNC
 Số đơn vị học trình: 3đvht
 Thời gian lên lớp:
z Lý thuyết: 45 tiết
z Thực hành: 0
 Nhiệm vụ của sinh viên:
z Dự lớp
z Thí nghiệm
z Bài tập lớn
z Kiểm tra điều kiện
z Thi cuối kỳ
 Đánh giá sinh viên
z Thi cuối kỳ: 80%
z Kiểm tra: 10%
z Bài tập lớn: 0%
z Dự lớp: 10%
3
3
 Giáo viên
z Ths. Phùng Xuân Lan
z Bộ môn Công nghệ chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường ĐHBKHN
z Địa chỉ: Bộ môn CNCTM 212 C5
z Điện thoại: 0963662268
z Email:

Thông tin v
Thông tin v
ề
ề
môn h
môn h
ọ
ọ
c
c
 Mục tiêu của môn học
z Hiểu rõ các kiến thức cơ bản và cần thiết về kỹ thuật gia công trên máy điều
khiển số
z Có khả năng lập trình NC cho một số dạng chi tiết cơ bản bằng ngôn ngữ
lập trình thông dụng
 Tài liệu do giáo viên cung cấp
z Phần mềm Denford (phay+ tiện)
z Slide của bài giảng (qua email hoặc tài liệu photo)
z Các tài liệu hỗ trợ giảng dạy khác (ebook hoặc video tài liệu)
4
4
L
L
ị
ị
ch tr
ch tr
ì
ì
nh h

nh h
ọ
ọ
c
c
Tuần Nội dung
1 Giới thiệu chung về môn học, tổng quan về điều khiển số
7 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các lệnh lập trình cơ bản (1) và ví dụ
14
Độ chính xác gia công trên máy điều khiển số, phạm vi ứng dụng của công nghệ
CAD/CAM_CNC
15 Ôn tập
Thi cuối kỳ
9 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các lệnh chu trình và ví dụ
11 Kiểm tra điều kiện
13 Giới thiệu các phần mềm gia công trên máy điều khiển số
2 Các đặc điểm đặc trưng của máy điều khiển số
3 Giới thiệu các máy công cụ điều khiển số (1)
5 Giới thiệu một số hệ thống trong máy điều khiển số
6 Lập trình gia công trên máy điều khiển số - ISO
10 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các ví dụ điển hình
4 Giới thiệu các máy công cụ điều khiển số (2)
8 Lập trình bằng phần mềm Denford - Các lệnh lập trình cơ bản (2) và ví dụ
12 Giới thiệu về công nghệ CAD/CAM-CNC
5
5
Thông tin v
Thông tin v
ề
ề

môn h
môn h
ọ
ọ
c
c
 Tài liệu tham khảo
- GS.TS. Nguyễn Đắc Lộc
- Điều khiển số & Công nghệ
trên máy điều khiển số
- NXB KHKT 2002
- GS. TS. Trần Văn Địch
- Công nghệ CNC
- NXB KHKT 2007
-GV Trần Thế San
- Sổ tay lập trình CNC
- NXB ĐàNẵng 2006
-PGS Tạ Duy Liêm
- Hệ thống điều khiển số
cho máy công cụ CNC
- NXB KHKT 2001
- PGS.TS. Trần Xuân Việt
- Công nghệ gia công trên
máy điều khiển số
- ĐHBKHN 2000
6
6
Thông tin v
Thông tin v
ề

ề
môn h
môn h
ọ
ọ
c
c
 Tài liệu tham khảo
- Warren Seames
- Computer Numerical Control -
Concepts and Programming 3rd
-Demar Publishers 1995
- G.E.Thyer
- Computer Numberical
Control of Machine Tool 2nd
- Newnes 1991
- James V. Valentino
- Introduction to Computer
Numerical Controls
- Prentice Hall 1993
- Tien-Chien Chang
- Computer Aided
Manufacturing 2nd
- Prentice Hall 1998
1
1
T
T
Ổ
Ổ

NG QUAN V
NG QUAN V
Ề
Ề
ĐI
ĐI
Ề
Ề
U KHI
U KHI
Ể
Ể
N S
N S
Ố
Ố
Ths.Phùng Xuân Lan
Bộ môn CNCTM
Khoa Cơ Khí
2
2
N
N
ộ
ộ
i dung c
i dung c
ủ
ủ
a b

a b
à
à
i gi
i gi
ả
ả
ng
ng
 Bản chất của điều khiển số
 Bước phát triển của điều khiển số
 Tính năng và ứng dụng của điều khiển số so với điều khiển
thông thường
 Các hệ thống điều khiển số
3
3
B
B
ả
ả
n ch
n ch
ấ
ấ
t c
t c
ủ
ủ
a đi
a đi

ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
 Điều khiển số
z
“Điều khiển số (Numerical Control) là một quá trình tự động điều
khiển các hoạt động của máy trên cơ sở các dữ liệu số được mã hoá
đặc biệt tạo nên một chương trình làm việc của thiết bị hay hệ
thống”
z Máy hiểu theo nghĩa rộng bao gồm: các máy cắt kim loại, robot,
băng tải vận chuyển phôi liệu hoặc chi tiết gia công…
z Dữ liệu số được mã hoá bao gồm: các chữ số, số thập phân, các
chữ cái và một số các ký tự đặc biệt.
z Các chữ số và ký tự đó đại diện cho các đặc tính gia công như kích
thước của chi tiết, các dụng cụ được yêu cầu, dung dich trơn nguội,
tốc độ vòng quay trục chính, tốc độ chạy dao và được tổ hợp thành
câu lệnh
4
4
B
B
ả
ả

n ch
n ch
ấ
ấ
t c
t c
ủ
ủ
a đi
a đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
 Điều khiển số
z Dữ liệu đầu vào bao gồm:


C
C
á
á
c thông tin h
c thông tin h

ì
ì
nh h
nh h
ọ
ọ
c: L
c: L
à
à
h
h
ệ
ệ
th
th
ố
ố
ng thông tin đi
ng thông tin đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n c
n c
á
á

c chuy
c chuy
ể
ể
n
n
đ
đ
ộ
ộ
ng tương đ
ng tương đ
ố
ố
i gi
i gi
ữ
ữ
a dao v
a dao v
à
à
chi ti
chi ti
ế
ế
t, liên quan tr
t, liên quan tr
ự
ự

c ti
c ti
ế
ế
p đ
p đ
ế
ế
n qu
n qu
á
á
tr
tr
ì
ì
nh t
nh t
ạ
ạ
o
o
h
h
ì
ì
nh b
nh b
ề
ề

m
m
ặ
ặ
t (th
t (th
ể
ể
hi
hi
ệ
ệ
n d
n d
ị
ị
ch chuy
ch chuy
ể
ể
n d
n d
ụ
ụ
ng c
ng c
ụ
ụ
)
)



C
C
á
á
c thông tin công ngh
c thông tin công ngh
ệ
ệ
: L
: L
à
à
h
h
ệ
ệ
th
th
ố
ố
ng thông tin đi
ng thông tin đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể

n c
n c
á
á
c ch
c ch
ứ
ứ
c
c
năng v
năng v
ậ
ậ
n h
n h
à
à
nh c
nh c
ủ
ủ
a m
a m
á
á
y như đ
y như đ
ó
ó

ng m
ng m
ở
ở
tr
tr
ụ
ụ
c ch
c ch
í
í
nh m
nh m
á
á
y,
y,
đ
đ
ó
ó
ng m
ng m
ở
ở
dung
dung
dich trơn ngu
dich trơn ngu

ộ
ộ
i,
i,
đ
đ
ó
ó
ng m
ng m
ở
ở
h
h
ộ
ộ
p ch
p ch
ạ
ạ
y dao, h
y dao, h
ộ
ộ
p tr
p tr
ụ
ụ
c ch
c ch

í
í
nh c
nh c
ủ
ủ
a m
a m
á
á
y l
y l
ự
ự
a
a
ch
ch
ọ
ọ
n chi
n chi
ề
ề
u sâu c
u sâu c
ắ
ắ
t, t
t, t

ố
ố
c đ
c đ
ộ
ộ
ch
ch
ạ
ạ
y dao, s
y dao, s
ố
ố
vòng quay tr
vòng quay tr
ụ
ụ
c ch
c ch
í
í
nh,
nh,
z Định dạng tín hiệu đầu vào chứa các thông tin điều khiển số để
điều khiển máy CNC nói chung là một chuỗi các xung điện.


C
C

á
á
c xung đư
c xung đư
ợ
ợ
c s
c s
ắ
ắ
p x
p x
ế
ế
p theo c
p theo c
á
á
c m
c m
ẫ
ẫ
u kh
u kh
á
á
c nhau. M
c nhau. M
ỗ
ỗ

i m
i m
ẫ
ẫ
u đ
u đ
ạ
ạ
i di
i di
ệ
ệ
n cho
n cho
m
m
ộ
ộ
t k
t k
í
í
t
t
ự
ự
hay con s
hay con s
ố
ố

c
c
ụ
ụ
th
th
ể
ể
n
n
à
à
o đ
o đ
ó
ó
. V
. V
à
à
c
c
á
á
c m
c m
ẫ
ẫ
u xung kh
u xung kh

á
á
c nhau đư
c nhau đư
ợ
ợ
c
c
g
g
ọ
ọ
i l
i l
à
à
code.
code.


V
V
ớ
ớ
i m
i m
ụ
ụ
c đ
c đ

í
í
ch đi
ch đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n, ch
n, ch
ỉ
ỉ
7
7
trong 8 xun
trong 8 xun
g đư
g đư
ợ
ợ
c s
c s
ử
ử
d
d
ụ
ụ

ng cho vi
ng cho vi
ệ
ệ
c bi
c bi
ể
ể
u
u
di
di
ễ
ễ
n gi
n gi
á
á
tr
tr
ị
ị
nh
nh
ị
ị
phân
phân
Æ
Æ

Tương đương v
Tương đương v
ớ
ớ
i 127 code c
i 127 code c
ó
ó
th
th
ể
ể
đư
đư
ợ
ợ
c bi
c bi
ể
ể
u
u
di
di
ễ
ễ
n. Con s
n. Con s
ố
ố

n
n
à
à
y vư
y vư
ợ
ợ
t qu
t qu
á
á
s
s
ố
ố
code yêu c
code yêu c
ầ
ầ
u cho đi
u cho đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s

ố
ố
l
l
à
à
52.
52.
5
5
B
B
ả
ả
n ch
n ch
ấ
ấ
t c
t c
ủ
ủ
a đi
a đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể

n s
n s
ố
ố
6
6
B
B
ả
ả
n ch
n ch
ấ
ấ
t c
t c
ủ
ủ
a đi
a đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố

7
7
B
B
ả
ả
n ch
n ch
ấ
ấ
t c
t c
ủ
ủ
a đi
a đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
8
8
B
B

ả
ả
n ch
n ch
ấ
ấ
t c
t c
ủ
ủ
a đi
a đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
NC code tape
NC program tape
9
9
B
B
ả
ả

n ch
n ch
ấ
ấ
t c
t c
ủ
ủ
a đi
a đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
10
10
B
B
ả
ả
n ch
n ch
ấ
ấ

t c
t c
ủ
ủ
a đi
a đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
 Phương pháp truyền thông tin đầu vào
z Những thông tin cần thiết để gia công một chi tiết nào đó được tập
hợp một cách hệ thống thành chương trình gia công chi tiết và có
thể:


Thông qua c
Thông qua c
á
á
c v
c v
ậ
ậ

t mang tin như băng đ
t mang tin như băng đ
ụ
ụ
c l
c l
ỗ
ỗ
, gi
, gi
ấ
ấ
y đ
y đ
ụ
ụ
c l
c l
ỗ
ỗ




Đư
Đư
ợ
ợ
c so
c so

ạ
ạ
n th
n th
ả
ả
o v
o v
à
à
lưu tr
lưu tr
ữ
ữ
trong v
trong v
ậ
ậ
t mang tin (
t mang tin (
băng t
băng t
ừ
ừ
,
,
đ
đ
ĩ
ĩ

a t
a t
ừ
ừ
ho
ho
ặ
ặ
c đ
c đ
ĩ
ĩ
a
a
compact CD) v
compact CD) v
à
à
đư
đư
ợ
ợ
c đưa v
c đưa v
à
à
o h
o h
ệ
ệ

đi
đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
qua c
qua c
ử
ử
a n
a n
ạ
ạ
p tương
p tương
th
th
í
í
ch.
ch.



Đư
Đư
ợ
ợ
c đưa v
c đưa v
à
à
o h
o h
ệ
ệ
đi
đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
thông qua c
thông qua c
á
á
c n
c n

ú
ú
t b
t b
ấ
ấ
m b
m b
ằ
ằ
ng tay trên
ng tay trên
b
b
ả
ả
ng đi
ng đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n.
n.


Đư
Đư

ợ
ợ
c chuy
c chuy
ể
ể
n tr
n tr
ự
ự
c ti
c ti
ế
ế
p t
p t
ừ
ừ
b
b
ộ
ộ
nh
nh
ớ
ớ
c
c
ủ
ủ

a m
a m
ộ
ộ
t m
t m
á
á
y t
y t
í
í
nh đi
nh đi
ề
ề
u h
u h
à
à
nh ch
nh ch
ủ
ủ
sang
sang
h
h
ệ
ệ

đi
đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
c
c
ủ
ủ
a t
a t
ừ
ừ
ng tr
ng tr
ạ
ạ
m gia công (nguyên t
m gia công (nguyên t
ắ
ắ
c v
c v

ậ
ậ
n h
n h
à
à
nh DNC)
nh DNC)
11
11
Bư
Bư
ớ
ớ
c ph
c ph
á
á
t tri
t tri
ể
ể
n c
n c
ủ
ủ
a đi
a đi
ề
ề

u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
12
12
Bư
Bư
ớ
ớ
c ph
c ph
á
á
t tri
t tri
ể
ể
n c
n c
ủ
ủ
a đi
a đi
ề
ề

u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
 1808
z
Joseph M. Jacquard
đã dùng bìa tôn có đục lỗ để điều khiển các
máy dệt
 1938
z
Claude E. Shannon
(MIT) tính toán và chuyển giao nhanh dữ liệu ở
dạng nhị phân có vận dụng lý thuyết đại số và xác nhận công tắc
điện tử - nền tảng cơ sở của máy tính ngày nay.
 1952
z
Viện MIT
cho ra đời máy công cụ điều khiển số đầu tiên
(CINCINNATI HYDROTEL) gồm nhiều đèn điện tử với chức năng
nội suy đường thẳng đồng thời theo 3 trục và nhận dữ liệu thông
qua băng đục lỗ mã nhị phân.
 1958
z Ngôn ngữ lập trình biểu tượng hoá đầu tiên (APT) được giới thiệu
trong quan hệ liên kết với máy tính IBM 704.
13

13
Bư
Bư
ớ
ớ
c ph
c ph
á
á
t tri
t tri
ể
ể
n c
n c
ủ
ủ
a đi
a đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
 1959

z Triển lãm máy công cụ tại Paris, trình bày những máy NC đầu tiên
của Châu Âu
 1960
z Các hệ điều khiển NC trong kỹ thuật đèn bán dẫn đã thay thế các
hệ thống điều khiển cũ dùng đèn điện tử
 1965
z Giải pháp thay dụng cụ tự động đã nâng cao trình độ tự động hoá
khâu gia công
 1969
z Những giải pháp đầu tiên về điều khiển liên kết chung từ một máy
tính trung tâm DNC
 1970
z Giải pháp thay/bệ gá phôi tự động
14
14
Bư
Bư
ớ
ớ
c ph
c ph
á
á
t tri
t tri
ể
ể
n c
n c
ủ

ủ
a đi
a đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
 1972
z Những hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp đặt máy tính nhỏ - hệ điều
khiển số dùng máy tính nhỏ CNC
 1976
z Hệ vi xử lý tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ thuật CNC
 1978
z Các hệ thống gia công linh hoạt (FMS) được tạo lập
 1979
z Những khớp nối liên hoàn CAD/CAM đầu tiên xuất hiện
 1986/1987
z Giải pháp tích hợp và tự động hoá sản xuất (CIM)
 1993
z Sự xuất hiện của các trung tâm gia công (MC)
 1994
z Khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM-CNC
15
15

C
C
á
á
c h
c h
ệ
ệ
đi
đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
 Hệ điều khiển số NC (Numerical Control)
z Đặc tính của hệ điều khiển này là “chương trình hoá các mối liên hệ”
trong đó mỗi mảng linh kiện điện tử riêng lẻ được xác định một
nhiệm vụ nhất định, liên hệ giữa chúng phải thông qua những dây
nối hàn cứng trên các mạch logic điều khiển
z Chức năng điều khiển được xác định chủ yếu bởi phần cứng
16
16
C
C

á
á
c h
c h
ệ
ệ
đi
đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
 Hệ điều khiển số NC (Numerical Control)
Băng đục lỗ
Tính toán, kiểm tra, giải mã
Lưu giữ thông
tin vị trí
Lưu giữ lệnh
điều khiển máy
Bộ so sánh trị số thực
và trị số cho trước
Bộ nội suy
Bộ khuyếch đại các thông tin dịch chuyển
và điều khiển máy

Bộ thích nghi
Hệ thống đo
dịch chuyển
Hệ thống
truyền động
Lệnh điều khiển máy
Trị số cho trước
Điều khiển NC
Máy NC
Trị số
thực
17
17
C
C
á
á
c h
c h
ệ
ệ
đi
đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s

n s
ố
ố
 Hệ điều khiển số CNC (Computer Numerical Control)
z Điều khiển CNC là một hệ điều khiển có thể lập trình và ghi nhớ. Nó
bao hàm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý kèm theo các bộ
phận ngoại vi
z Các chương trình CNC và các hàm logic được lưu trên các vi mạch
máy tính đặc biệt (các thanh ghi bộ nhớ của máy tính) dưới dạng
các phần mềm thay vì được nối kết cứng (nối dây) do đó các
chương trình làm việc có thể thiết lập trước.
18
18
C
C
á
á
c h
c h
ệ
ệ
đi
đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s

n s
ố
ố
 Hệ điều khiển số CNC (Computer Numerical Control)
Đĩa mềm, CD Đưa dữ liệu vào từ bàn phím
Chương trình vào/ra
Chương trình giải mã
Chương trình điều hành bộ
lưu giữ chương trình
Bộ khuyếch đại các thông tin
dịch chuyển và điều khiển máy
Bộ thích nghi
Điều khiển CNC
Máy NC
Trị số
thực
Chương trình in
Chương trình nội suy
Lưu giữ chương trình
Chương
trình gia
công
NC
19
19
C
C
á
á
c h

c h
ệ
ệ
đi
đi
ề
ề
u khi
u khi
ể
ể
n s
n s
ố
ố
 Hệ điều khiển DNC (Direct Numerical Control)
z Hệ thống điều khiển trong đó nhiều máy CNC được nối với một
máy vi tính gia công trung tâm qua đường dẫn dữ liệu
z Mỗi máy công cụ CNC có hệ điều khiển CNC mà bộ tính toán của
nó có nhệm vụ chọn lọc và phân phối các thông tin, bộ tính toán
được coi là cấu nối giữa máy công cụ và máy tính trung tâm.
z Máy tính trung tâm có thể nhận những thông tin từ các bộ phận
điều khiển CNC để hiệu chỉnh chương trình hoặc có thể đọc những
dữ liệu từ máy công cụ
z Trong một số trường hợp máy tính đóng vai trò chỉ đạo trong việc
lựa chọn những chi tiết gia công theo thứ tự ưu tiên để phân chia
lượng gia công tới các máy khác nhau