BÀI GIẢNG Chương 11 Hệ Thống Điều Khiển Máy NC và CNC ( 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 11: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC
VÀ CNC

Tp. Hồ Chí Minh, 4 - 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
11.1. CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG CNC
11.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC
11.3. THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC/CNC
11.4. PHẦN MỀM TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC

2014

Tr. 4


10.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI TÍN HIỆU
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

 Phân theo chức năng chính, hệ thống CNC bao
gồm các bộ phận MMI, bộ phận NCK, và các bộ
phận PLC

Các thành phần của hệ
thống CNC

2014

Tr. 5


11.1. CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.1.1. Chức năng của MMI
 Phân theo chức năng chính, hệ thống CNC bao gồm các bộ
phận MMI, bộ phận NCK, và các bộ phận PLC

Giao diện ManMachine (HiTrol-M100)

2014

Tr. 6


11.1. CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.1.2. Chức năng của NCK
 Bộ NCK có nhiệm vụ là phụ trách của servo và kiểm soát
truyền động

Chức năng của
NCK

2014

Tr. 7


11.1. CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.1.3. Chức năng của PLC

 Một hệ thống PLC có thể được xác định như một bộ điều
khiển logic dựa trên phần mềm.
 Tính linh hoạt: Điều khiển logic có thể được thay đổi bằng cách
thay đổi một chương trình.
 Khả năng mở rộng: Việc mở rộng của hệ thống là có thể bằng
cách thêm các mô-đun và thay đổi chương trình.
 Hiệu quả kinh tế: Giảm chi phí có thể bằng cách giảm trong quá
trình thiết kế thời gian, độ tin cậy cao, và bảo trì dễ dàng.
 Thu nhỏ: Kích thước cài đặt nhỏ hơn so với một hộp điều khiển
relay.
 Độ tin cậy: Khả năng thất bại xảy ra do tiếp xúc xấu giảm vì sử
dụng chất bán dẫn.
 Hiệu suất: Chức năng nâng cao như phép tính số học và hiệu
chỉnh dữ liệu là có thể.
2014

Tr. 8


11.1. CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.1.4. Hệ thống điều khiển thời gian thực
 Trong một hệ thống NC, bộ NCK, bộ PLC, và bộ MMI phải
được thực hiện trong khoảng thời gian liên tục. Với tính
chất này, hệ thống NC là một hệ thống thời gian thực phức
tạp.

Quy trình công việc
trong một hệ thống NC

2014

Tr. 9


11.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.2.1. Hệ thống điều khiển theo điểm và theo đoạn
1. Điều khiển theo điểm
Hệ thống điều khiển điểm được ứng dụng trong các máy
khoan lỗ, hàn điểm, đột lỗ, đánh dấu định tâm….

Sơ đồ điều2014
khiển điểm

Tr. 10


11.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.2.1. Hệ thống điều khiển theo điểm và theo đoạn
1. Điều khiển theo đoạn
Loại điều khiển này dùng cho dùng cho các máy phay rãnh,
khoan, tiện trụ có bậc.

Sơ đồ điề
u khiển đoạn
2014

Tr. 11


11.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.2.1. Hệ thống điều khiển theo điểm và theo đoạn

Sơ đồ cấu trúc điều khiển
theo điểm và đoạn

2014

Tr. 12


11.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.2.2. Hệ thống điều khiển theo đường
Hệ thống điều khiển theo đường là hệ thống điều khiển có sự
phối hợp chuyển động giữa các bàn máy hay giữa các trục để
tạo nên một chuyển động tương đối giữa phôi và dao theo một
đường có hình dáng bất kỳ.

Điều khiển theo đường
2014

Tr. 13

11.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.2.2. Hệ thống điều khiển theo đường

Sơ đồ cấu trúc điều
khiển theo đường

2014

Tr. 14


11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.1. Dữ liệu gia công
11.3.1.1 Xác định số liệu hình dáng
 Dựa trên số liệu hình dáng, tức các kích thước chi tiết, ta
xác định tọa độ các điểm, đoạn hay các đường quĩ đạo gia
công.
 Trên cơ sở những yêu cầu đối với chi tiết gia công và dựa
vào các điều khiển đã có của máy, dao cắt và đồ gá, ta thiết
kế qui trình công nghệ gia công.
 Trong khi lập qui trình này, ta lập thành bảng các số liệu cần
thiết để gia công, tức là lập chương trình điều khiển quá
trình gia công dưới dạng các mã hiệu.

2014

Tr. 15


11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.1. Dữ liệu gia công
11.3.1.2 Xác định số liệu công nghệ
 Số liệu công nghệ là những số liệu bổ sung cần thiết để tạo
nên hình dáng của chi tiết gia công, trong đó bao gồm cả
những số liệu về tính năng kỹ thuật của máy. Trên cơ sở
đó, ta có thể xác định các chế độ cắt để gia công chi tiết.
 Tất cả những số liệu hình dáng và số liệu công nghệ được
tổng hợp lại trong một bảng kê chương trình có số cột và số
hàng được qui chuẩn hóa, để tiến hành biến đổi các số liệu
thành mã hiệu.

2014

Tr. 16


11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.2. Chương trình NC
 Một chương trình NC bao gồm một chuỗi các lệnh mà
máy công cụ CNC sẽ được hướng dẫn để sản xuất ra một
công cụ nhất định.
 Đối với mỗi quá trình gia công trên một máy công cụ CNC,
chương trình NC có một lệnh với các thông tin có liên
quan. Các lệnh này được mã hóa, chúng bao gồm chữ
cái, số và ký tự.

2014

Tr. 17


11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.2. Chương trình NC
11.3.2.1Chương trình NC tiêu chuẩn
 Tiêu chuẩn ISO-6983 đạt tiêu chuẩn lập trình NC của máy
trong các khu vực sản xuất.
 Tuy nhiên điều này sẽ giới hạn tiêu chuẩn hóa các lệnh
nhất định cũng như các cấu trúc chung của một chương
trình NC.
 Các nhà sản xuất bộ điều khiển CNC có quyền tự do đáng
kể cho kết hợp lệnh NC của mình trong điều khiển của họ.

2014

Tr. 18


11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.2. Chương trình NC
11.3.2.2 Cấu trúc của một chương trình NC

Cấu trúc của chương trình NC
2014

Tr. 19


11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.2. Chương trình NC
11.3.2.3 Cấu trúc của một khối chương trình

Cấu trúc của khối chương trình

2014

Tr. 20

11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.2. Chương trình NC
11.3.2.2 Cấu trúc chữ chương trình

Cấu trúc chữ chương trình

2014

Tr. 21


11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.2. Chương trình NC
11.3.2.2 Cấu trúc chữ chương trình

Trình tự chữ chương trình
2014

Tr. 22


11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.3. Cơ cấu mang chương trình
11.3.3.1 Bìa đục
 Bìa đục lỗ là một dạng thiết bị nhớ mà trên đó nó lưu trữ
chương trình gia công.
 Các vị trí có lỗ tương đương với tín hiệu 1 và các vị trí không
có lỗ tương đương với tín hiệu 0.
 Trên bìa đục lỗ, ngoài những dữ liệu về tọa độ gia công, còn
có cả các thông tin về lượng chạy dao và vận tốc vòng trục
chính .

2014

Tr. 23


11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.3. Cơ cấu mang chương trình
11.3.3.2 Băng đục lỗ
 Băng đục lỗ cũng là một dạng thiết bị nhớ
tương tự như bìa đục lỗ và được sử dụng
rộng rãi trong những thập niên trước đây.
 Băng đục lỗ có thể được chế tạo từ giấy,
nhựa, kim loại với kích thước được tiêu
chuẩn hoá: ví dụ: băng 5 hàng lỗ có kích
thước 17,4mm (châu Âu) và băng 8 hàng
lỗ có kích thước 24,5mm (Mỹ).

 Ưu điểm cơ bản của loại thiết bị nhớ này
là rẻ, các tín hiệu dễ kiểm tra, khả năng
chứa tín hiệu lớn hơn và kích thước nhỏ
hơn bìa đục lỗ.
2014

Tr. 24


11.3 Các thành phần trong hệ thống điều khiển
máy NC/CNC
Khoa Cơ Khí Máy - Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy

11.3.3. Cơ cấu mang chương trình
11.3.3.3 Băng từ
 Băng từ có mật độ chứa tín hiệu cao hơn nhiều so với bìa
và băng đục lỗ. Nó thường được làm bằng nhựa có tráng
một lớp chất nhiễm từ.
 Ưu điểm của loại cơ cấu mang chương trình này là dễ dàng
tẩy xóa và ghi lại, dung lượng chứa lớn.
 Tuy nhiên nó dễ bị nhiễm bẩn, và môi trường làm việc cũng
phải có tính chống bụi cao và khó kiểm tra các sai sót.
 Việc đọc tín hiệu trên băng từ là quá trình ngược lại của quá
trình ghi.

2014

Tr. 25