BÀI GIẢNG Chương 9 Máy Điều Khiển Chương Trình Số ( Đồ Án Tốt Nghiệp)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Số 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
Tel: +84 8 7221223, Fax: +84 8 8960640

MÁY VÀ HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN SỐ


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

MÁY VÀ HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN SỐ


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ

CHƯƠNG 9: MÁY ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG
TRÌNH SỐ

Tp. Hồ Chí Minh, 7 - 2014


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Số 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
Tel: +84 8 7221223, Fax: +84 8 8960640
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

NỘI DUNG
9.1. Khái niệm
9.2. Đặc điểm của máy NC
9.3. Đặc điểm của máy CNC
9.4. Xu hướng phát triển các loại máy NC
9.5. Một số khái niệm và quy ước cơ bản trong máy NC và CNC

2014

Tr. 4


9.1. Khái niệm
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

 Máy công cụ truyền thống:


Được con người điều khiển trực tiếp



Thao tác chủ yếu bằng tay



Theo dõi và quan sát quá trình gia công bằng mắt
Với máy truyền thống thì thời gian phụ khá lớn
(chủ yếu là thời gian chỉnh máy) và phế phẩm

nhiều dẫn tới năng suất làm việc không cao.

2014

Tr. 5


9.1. Khái niệm
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

 Máy tự động:
Sử dụng chương trình điều khiển máy cứng như vấu
tỳ, công tắc hành trình, máy chép hình cam trên trục
phân phối.
 Ưu điểm: Giảm thời gian phụ
 Nhược điểm: Thay đổi mẫu mã, kích thước sản
phẩm thì tốn nhiều thời gian để thay đổi chương trình
Các máy tự động loại này chỉ thích hợp cho việc
sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.
2014

Tr. 6


9.1. Khái niệm
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

 Xã hội loài người càng phát triển, nhu cầu các sản phẩm
trở nên phức tạp hơn việc áp dụng các máy tự động trong
sản xuất không có hiệu quả kinh tế cao.

 Như vậy, cần phải có một loại máy có khả năng thay đổi
chương trình điều khiển một cách nhanh chóng hơn, dễ
dàng chuẩn bị, “mềm” và linh hoạt hơn so với cách điều
khiển “cứng” như trong máy tự động.
Máy điều khiển theo chương trình số (numerical control) ra
đời trong bối cảnh và yêu cầu thực tiễn này.
2014

Tr. 7


9.1. Khái niệm
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

 Các chương trình được mã hóa dưới dạng số này chứa
đựng tất cả các lệnh điều khiển các chuyển động và hoạt
động của máy NC.
 Thông qua bộ phận đọc chương trình, các câu lệnh sẽ
được đưa về bộ điều khiển để điều khiển một phần hay
toàn bộ quá trình hoạt động của máy NC.
 Các chương trình điều khiển máy NC có thể được ghi trên
băng đục lỗ, phim, băng từ, đĩa mềm, đĩa CD, đĩa cứng…

2014

Tr. 8


9.1. Khái niệm
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

a)

c)
b)

Hình 9. 1. Cơ cấu điều khiển; a – Vấu tì;
b – Công tắc hành trình; c – Cam
2014

Tr. 9


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.1. Đặc điểm sử dụng
 NC có thể thay đổi chương trình điều khiển một cách linh
hoạt, nhanh chóng, thuận tiện.
 Thời gian chuẩn bị chuẩn bị chương trình cho máy NC nhanh
chóng, đơn giản, không tốn nhiều chi phí.
 Cấu trúc máy NC phức tạp


Đòi hỏi người lập trình có trình độ lập trình cao



Giá thành máy NC cao

 Tính khả dụng


Thích hợp cho các loại chi tiết từ đơn giản đến phức tạp



Mẫu mã chi tiết thường thay đổi
2014

Tr. 10


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.1. Đặc điểm sử dụng

 A < N: máy NC

Giá thành chế tạo

chi phí thấp hơn

M áy NC

 B > N: máy tự động
có chi phí thấp hơn

M áy t ự đ ộng

a

A

B
N

Số lượng chi tiết

Hình 9.1. Tổn chi phí gia công
trên máy NC và máy tự động

a: chi phí ban đầu máy tự động
2014

Tr. 11


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.2. Đặc điểm cấu trúc

2014

Tr. 12


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.2. Đặc điểm cấu trúc
 Ưu điểm:


Không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển.
Người điều khiển chỉ theo dõi kiểm tra các chức năng
hoạt động của máy.



Chương trình điều khiển có thể thay đổi nhanh chóng, dễ
dàng và do đó rút ngắn được thời gian phụ



Giúp tăng khả năng tự động hóa quá trình sản xuất.

 Nhược điểm:
 Giá thành máy NC cao
2014

Tr. 13


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.3. Phân loại máy NC
 Về nguyên tắc máy NC có thể phân loại theo chức năng như

máy truyền thống:
 Máy tiện NC;
 Máy khoan – Doa NC;
 Máy phay NC.
 Ngoài ra, máy NC có thể phân loại theo đặc điểm chuyển
động của dao cắt:
 Máy NC có dao cắt đứng yên;
 Máy NC có dao cắt quay.

2014

Tr. 14


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.4. Máy tiện NC
9.2.4.1. Đặc điểm chung
 Là loại máy có số lượng nhiều nhất và đa dạng nhất trong
các loại máy NC.
 Hầu hết máy tiện NC đều sử dụng hộp tốc độ tự động với
động cơ điện một chiều, ly hợp điện từ, nên xích truyền
động ngắn và có thể tự thay đổi vận tốc cắt trong thời gian
gia công.

2014

Tr. 15

9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.4. Máy tiện NC
9.2.4.2. Máy tiện NC 16K20T1
Đặc tính kỹ thuật:
 Đường kính lớn nhất có thể gia công:
- Trên thân máy:
400 mm
- Trên bàn máy: 215 mm
 Chiều dài đường kính lớn nhất có thể gia công:
l = 900 mm
 Đường kính lỗ của trục chính:
53 mm
 Số vòng quay của trục chính:
n = 22,4 ÷ 2240 v/ph
 Lượng chạy dao dọc:
s1 = 0,01 ÷ 2,8 mm/v
 Lượng chạy dao ngang:
s2 = 0,005 ÷ 1,4 mm/v
 Lượng di động bàn máy trên một xung dọc:
s1n = 0,01 mm
 Lượng di động bàn máy trên một xung ngang:
s2n = 0,005
mm
 Bước ren có thể cắt:
tp = 0,01 ÷ 40,96
mm
 Công suất động cơ chính:

Nđc = 11 Tr.
kW16
2014


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.4. Máy tiện NC
9.2.4.2. Máy tiện NC 16K20T1

Hình 9. 4. Máy 16K20T1
2014

Tr. 17


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.4. Máy tiện NC
9.2.4.2. Máy tiện NC 16K20T1

Hình 9. 5. Sơ đồ máy 16K20T1
2014

Tr. 18


9.2. Đặc điểm cảu máy NC

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.5. Máy khoan – doa NC
9.2.5.1. Đặc điểm
 Máy khoan- doa NC phát triển với nhiều dạng khác nhau:
 Máy khoan: khoan đứng, khoan cần, khoan revolver, khoan
nhiều trục,…;
 Máy doa: doa ngang, doa tọa độ, doa giường;
 Trung tâm gia công: tổ hợp của máy khoan-doa, hoặc khoandoa-phay với những cơ cấu cấp dao tự động.
Với việc sử dụng máy khoan-doa NC, năng suất lao động
tang lên từ 1,5÷2 lần. Và nếu sử dụng thêm cơ cấu thay dao tự
động, năng suất có thể tăng lên từ 3÷4 lần.

2014

Tr. 19


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.5. Máy khoan – doa NC
9.2.5.2. Máy khoan đứng NC 2P135∅ 2
 Đặc tính kỹ thuật
 Đường kính lớn nhất của mũi khoan:
∅ 35 mm
 Ren lớn nhất có thể cắt:
M24
 Đường kính lớn nhất của dao phay:
∅100 mm

 Lượng di động lớn nhất của đầu revolver: 560 mm
 12 cấp vòng quay trục chính:
n = 31,5 ÷ 1400 v/ph
 18 cấp lượng chạy dao theo trục Z:
s = 10÷500 mm/ph
 Lượng chạy dao nhanh theo trục Z:
3850 v/ph
 Lượng chạy dao nhanh theo trục X’, Y’: 3800 mm/ph
 Kích thước bàn máy:
400 x 360 mm
2014

Tr. 20


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.5. Máy khoan – doa NC
9.2.5.2. Máy khoan đứng NC 2P135∅ 2

Hình 9. 1. Máy khoan đứng NC 2P135∅2
2014

Tr. 21


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.6. Máy phay NC
9.2.6.1. Đặc điểm
 So với máy phay truyền thống máy phay NC có những ưu
điểm sau:
 Năng suất gia công cao hơn gấp 3 lần.
 Rút ngắn được chu kì gia công và thời gian chuẩn bị sản
xuất.
 Giảm các công việc phải làm bằng tay, đặc biệt trong những
công việc tinh xác.

2014

Tr. 22


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.6. Máy phay NC.
9.2.6.2. Máy phay UWF802M
 Đặc tính kỹ thuật
 Động cơ chính (động cơ điện xoay chiều 3 pha)
- Công suất:
3 kW
- Tốc độ động cơ:
1420 v/ph
- Cấp số vòng quay trục chính:
18
 Động cơ điện một chiều (servo)
- Tốc độ lớn nhất:

3000 v/ph
- Momen động cơ truyền động cho các trục:
5000 Nm
- Bàn máy trượt dọc (X):
2÷1600 mm/ph
- Đầu trược ngang (Y):
2÷1600 mm/ph
- Tốc độ chạy dao vô cấp của bàn máy trượt đứng: 2÷1600 mm/ph
 Khối lượng:
1800 kG
 Kích thước dài × rộng × cao:
3,38 × 2,80 × 1,95 m
2014

Tr. 23


9.2. Đặc điểm cảu máy NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.2.6. Máy phay NC
9.2.6.2. Máy phay UWF802M

Hình 9.2. Máy phay UWF802M
2014

Tr. 24


9.3. Đặc điểm cảu máy CNC

Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

9.3.1. Đặc điểm chung
 Là hệ thống máy công cụ điều khiển theo chương trình viết
bằng mã ký tự số, chử cái và các ký tự chuyên dụng khác.
 Ưu điểm của máy CNC:
 So với các máy công cụ điều khiển tay, kết quả làm việc của
máy CNC không phụ thuộc vào tay nghề thuần thục của
người điều khiển.
 Máy CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, tiết
kiệm được thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao
ngay cả với loạt sản phẩm nhỏ.
 Ưu điểm chỉ có trong máy CNC đó là phương thức làm việc
với hệ thống xử lý thông tin “điện tử - số hóa”

2014

Tr. 25