Phần II công nghệ CNC

Phần II : Công nghệ CNC
Chương 1
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ CNC
1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY CÔNG CỤ CNC.

 1938 Claude Shannon bảo vệ luận án tiến sỹ ở viện công nghệ MIT
nội dung tính toán chuyển giao dữ liệu dạng nhị phân - nền tảng cơ sở
của máy tính ngày nay.
 1946 tiến sỹ John W Mauchly đã cung cấp máy tính số điện tử đầu
tiên có tên ENIAC cho quân đội Mỹ
1952 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.


- 1957 Không quân Mỹ đã trang bị những máy NC đầu tiên ở
xưởng.
- 1958 Ngôn ngữ lập trình tự động hoá đầu tiên (APT) được giới
thiệu trong quan hệliên kết với máy tính IBM 704.
- 1960 Kỹ thuật bán dẫn thay thế cho hệ thống điều khiển xung
rơle, đèn điện tử.
- 1965 Giải pháp thay dụng cụ tự động ATC ( Automatic Tool
Changer).
- 1968 Kỹ thuật mạch tích hợp IC ra đời có độ tin cậy cao hơn.
- 1972 Hệ điều khiển NC đầu tiên có lắp đặt máy tính nhỏ…
- 1976 Hệ vi xử lý tạo ra một cuộc cách mạng trong kỹ thuật
CNC

 - 1978 Các hệ thống gia công linh hoạt (FMS) được tạo lập
 - 1979 Những giải pháp kết nối liên hoàn CAD/CAM đầu tiên
xuất hiện
 - 1985 Trung tâm gia công (MC) cơ khí đầu tiên là Máy có
tên"Milwaukee Magic" Công ty Carney & Treker (Mỹ) sản
xuất.
 - 1986/1987 Giải pháp tích hợp và tự động hoá sản xuất (CIM)
 - 1994 Khép kín chuỗi quá trình CAD/CAM-CNC
 Ngày nay các máy công cụ CNC đã hoàn thiện hơn với tính
năng vượt trội có thể gia công hoàn chỉnh chi tiết trên một máy
gia công, với số lần gá đặt ít nhất. Đặc biệt chúng có thể gia
công các chi tiết có bề mặt phức tạp .


2. KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU KHIỂN SỐ.
2.1 Điều khiển theo phương pháp truyền thống:
+ Điều khiển bằng cam
+ Điều khiển theo cữ hành trình
+ Điều khiển theo thời gian (tang trống quay theo t).
+ Điều khiển theo chu kỳ, kêt hợp cả theo quãng
đường và thời gian (Máy giặt ĐK cơ)


2.1 Các hệ điều khiển số.
 Trên máy điều khiển số thì quá trình gia công thực
hiện một cách tự động. Trước khi gia công người ta
phải đưa vào hệ thống điều khiển một chương trình
gia công dưới dạng một chuỗi các câu lệnh điều
khiển. Hệ thống điều khiển số có khả năng thực
hiện các lệnh điều khiển này và kiểm tra chúng nhờ

một hệ thống đo lượng dịch chuyển bàn máy.


 Hệ điều khiển số NC (Numerical Control)
 Hệ thống NC đầu tiên ra đời do sự cần thiết chế tạo
các chi tiết phức tạp của máy bay với số lượng ít.
Ngày nay các máy trang bị hệ điều khiển NC vẫn
còn sử dụng. Đây là hệ điều khiển đơn giản với số
lượng hạn chế các kênh thông tin. Trong hệ điều
khiển NC các thông số hình học của chi tiết gia
công và các lệnh điều khiển được cho dưới dạng
dãy các con số.


 * Nguyên tắc làm việc của hệ điều khiển NC.
 Sau khi mở máy các lệnh thứ nhất và thứ hai được
đọc. Chỉ sau khi quá trình đọc kết thúc máy mới
thực hiện lệnh thứ nhất. Trong thời gian này thông
tin của lệnh thứ hai nằm trong bộ nhớ của hệ thống
điều khiển. Sau khi hoàn thành việc thực hiện lệnh
thứ nhất máy bắt đầu thực hiện lệnh thứ hai lấy từ
bộ nhớ ra. Trong khi thực hiện lệnh thứ hai, hệ điều
khiển đọc lệnh thứ ba và đưa vào chỗ của bộ nhớ
mà lệnh thứ hai vừa được giải phóng ra.


 Nhược điểm chính của hệ điều khiển NC là khi gia
công chi tiết tiếp theo trong loạt hệ điều khiển lại
phải đọc tất cả các lệnh từ đầu và như vậy không
tránh khỏi những sai sót của bộ tính toán trong hệ

điều khiển. Do đó chi tiết gia công có thể bị phế
phẩm. Một nhược điểm nữa là do cần rất nhiều lệnh
chứa trong băng đục lỗ hoặc băng từ nên khả năng
mà chương trình bị dừng lại có thể xảy ra. Ngoài ra
với chế độ làm như vậy băng dục lỗ hoặc băng từ sẽ
nhanh chóng bị bẩn và mòn gây lỗi cho chương
trình.


 Cấu trúc của hệ NC:


1- Dữ liệu vào: Còn gọi là chương trình lệnh, được
ghi lại và lưu trữ bằng nhiều cách nhờ phần tử
mang chương trình. (băng, thẻ, đĩa, bộ nhớ…)


 2- Bộ điều khiển (MCU): ….

 3- Máy công cụ( thiết bị được điều khiển)…


 MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CHÍNH MÁY CÔNG CỤ NC.

Sơ đồ cơ cấu servo.


 Hệ điều khiển Direct Numerical Control (DNC)
Vào cuối những năm 60, sự phát triển của kỹ thuật time-sharing trên các
máy tính lớn đã mở ra hướng điều khiển một loạt máy NC bằng một

máy tính lớn.


 Hệ điều khiển số CNC (Computer Numerical Control)
Đến 1970 máy PC trở thành phổ biến và rẻ, không cần phải sử
dụng chung máy tính nữa. Mỗi máy NC được trang bị một máy
PC.
 Hệ điều khiển CNC cho phép thay đổi và hiệu chỉnh các
chương trình gia công chi tiết và cả chương trình hoạt động của
bản thân nó. Trong hệ CNC các chương trình gia công có thể
được ghi nhớ lại. Trong hệ điều khiển CNC chương trình có thể
được nạp vào bộ nhớ toàn bộ một lúc hoặc từng lệnh. Các lệnh
điều khiển được viết không chỉ cho từng chuyển động riêng lẻ
mà còn cho nhiều chuyển động cùng một lúc. Điều này cho phép
giảm số câu lệnh của chương trình và như vậy có thể nâng cao
độ tin cậy làm việc của máy.


 Hệ điều khiển Distributed Numerical control (DNC).
Ngày nay khái niệm ban đầu của DNC đã được thay đổi bởi
sự phát triển của hệ điều khiển CNC.
Việc bổ xung các máy tính thứ cấp giữa máy công cụ và máy
chủ nhằm:
- Tăng tốc độ toàn hệ thống
- ….
* Ưu điểm của các hệ thống DNC:


 - Hệ điều khiển thích nghi(Adaptive control):

 Tế bào gia công.


 - Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS


 Hệ thống tích hợp CIM (Computer Integrated Manufacturing)


ẹũnh nghúa ve CIM (tieỏp)
Một hệ thống CIM được tạo
thành từ các phân hệ sau:
CAD, CAM, CAP, CAPP.
Các tế bào gia công
Hệ thống cấp liệu
Hệ thống lắp ráp linh hoạt
Hệ thống kiểm tra và các
thành phần khác.


Chương 2 MÁY CÔNG CỤ CNC

 - Máy Công cụ thông thường:
 Thao tác gia công bằng tay
· Thao tác máy phải có tay nghề phù hợp.
· Lỗi của người vận hành và đọc sai số kích thước có thể xuất hiện.
· Khó khăn trong việc duy tri độ chính xác, và chất lượng thay đổi
nhiều .
· Người điều khiển luôn phải theo sát máy. Không thể gia công được

hình dạng phức tạp.
· Cần sử dụng nhiều đồ gá.
· Sản xuất đa dạng.



 - Máy CNC.
· Các thao tác phải làm chỉ là quan sát quá trình gia công bởi vì quá
trình gia công được thực hiện tự động bởi số liệu NC
· Không có sai số do đọc kích thước sai.
· Khi sản phẩm đầu tiên đã đạt yêu cầu, việc kiểm tra đối với những
chi tiết kế tiếp nhiều khi không cần thiết.
· Độ chính xác gia công cao có ổn định, chất lượng của sản phẩm có
thể luôn được đảm bảo, ít phụ thuộc tay nghề của công nhân.
· Tự động hoá cao. Một người có thể vận hành được nhiều máy vì
có hệ điều khiển máy tiên tiến.
· Chi phí cho trang bị công nghệ thấp hơn vì không cần nhiều đồ gá
nhất là khi bàn máy có thể quay được.
· Có thể dự đoán chính xác thời gian gia công.



 · Quá trình gia công cũng có thể lặp lại với các số liệu NC được
lưu giữ.
 · Tính linh hoạt cao (tính thích nghi nhanh với sự thay đổi đối
tượng gia công, thích hợp với sản xuất loạt nhỏ)
 · Khả năng tập trung nguyên công cao (gia công nhiều bề mặt trên
chi tiết trong một lần gá phôi)
 · Tốc độ chạy dao và tốc độ cắt lớn. Năng suất gia công cao
 · Chuẩn bị công nghệ để gia công khác với máy thường là phải

lập trình NC để điều khiển máy theo ngôn ngữ mà hãng chế tạo
máy đã đặt trong hệ điều hành của máy
 · Máy CNC đắt tiền. Không thể loại trừ hoàn toàn các lỗi. Người
vận hành có thể vẫn bấm nhầm nút điều khiển hoặc gá đặt chi tiết
không hợp lý.
 · Chi phí chọn lựa và đào tạo những ngư-ời lập trình và bảo trì
máy cao.