Máy Công Cụ CNC, Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động, Linh Hoạt

BÀI 15

MÁY CÔNG CỤ CNC, DÂY
CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG,
LINH HOẠT


I/ Máy công cụ CNC

CNC – Computer Numerical Control: Hệ thống
dựa trên máy tính, chứa một hoặc
một vài máy tính (bộ vi xử lý) trong đó
phần mềm giữ chức năng thi hành
các thuật toán của việc điều khiển máy
công cụ
1/ Sự phát triển của máy CNC
a) Phân loại theo các phương pháp sản xuất
* Theo tính chất
- Sản xuất cổ điển: Các phương pháp truyền
thống (tiện, phay, bào..) được thể hiện trên các
máy vạn năng hay chuyên dùng


+ Đặc điểm: Quá trình sản xuất độc lập kế hoạch &
điều khiển dưới dạng các văn bản,
phiếu công nghệ →mất nhiều thời gian,
tốc độ phản hồi, trao đổi thông tin chậm
& nhiều khi sai lệch
+ Ví dụ: Truyền nội dung của một bản vẽ từ phòng
kỹ thuật →phân xưởng sản xuất (máy công
cụ) →từ phân xưởng này sang phân xưởng

khác
- Sản xuất hiện đại có xự hỗ trợ của kỹ thuật thông
tin & kỹ thuật điều khiển tự động dưới dạng số
(CAD/CAM/CNC/CAE…)


+ Đặc điểm: Quá trình sản xuất độc lập kế hoạch
& điều khiển dưới dạng các chương
trình điều khiển số →tiết kiệm thời
gian, nhanh & chính xác
* Theo công cụ sản xuất (máy công cụ)
- Máy cổ điển: các máy công cụ vạn năng,
chuyên dùng, tự động hoá loại 1,
2, 3 (các máy được điều khiển
bằng CAM)
- Máy công cụ điều khiển số: Máy CNC


M¸y phay cæ ®iÓn

M¸y phay CNC


Các giai đoạn phát triển của sản xuất
hiện đại
Máy NC hai
trục (1952)
Máy NC nhiều trục Máy CNC
(Hiện nay đã có các máy CNC 5 trục)

Máy CNC có trang bị cơ cấu thay
dao tự động ATC
Máy CNC có trang bị nhiều Pallet
và thay Pallet tự động (APC)
Máy CNC có trang bị
thêm Robot
Liên kết các máy CNC
thành hệ thống (FMS)


b) Xu hướng sản xuất hiện nay trên thế giới
- Xu hướng sản xuất:
+ Sản xuất đơn chiếc
+ Sản xuất loạt nhỏ
- Nguyên nhân:
+ Từ phía người tiêu dùng
+ Điều kiện kinh tế
+ Năng lực sản xuất
2/ Hệ thống điều khiển CNC
- Sơ đồ hệ thống









Điều khiển theo chương trình số là phương

pháp tự động điều hành các máy móc trong
đó hành động điều khiển được tiến hành trên
cơ sở cung cấp dữ liệu ở dạng mã hoá bao
gồm các chữ cái, chữ số, kí tự đặc trưng hợp
thành chương trình NC (Numerical control)
Điều khiển NC là phương pháp tự động hoá
các chức năng của máy với tính linh hoạt cao
Tính năng kỹ thuật của máy hoàn toàn mở
rộng về cấp tốc độ, thu thập & xử lí hiện
trạng của các cơ cấu chấp hành (tốc độ trục
chính, tốc độ chạy dao…)


3/ Các đặc trưng cơ bản của máy CNC
- Tính kinh tế cao:
cao
+ Tốc độ gia công cao, ổ chứa nhiều dao, tổ chức sản
xuất tốt → thời gian công tác, thời gian phụ giảm →
thời gian chu kì gia công nhỏ
+ Máy CNC phù hợp với dạng sản xuất vừa, nhỏ, kể
cả sản xuất đơn chiếc
- Độ chính xác gia công cao, chất lượng ổn định
+ Tối ưu chế độ cắt gọt, điều kiện gia công tốt nên ổn
định chất lượng của sản phẩm
+ Điều khiển NC là nguyên tắc cao nhất cho việc đảm
bảo chất lượng ổn định
+ Cấp chính xác của máy cao (0,001 hay 0,0005mm)


- Thời gian vận hành máy cao

+ Tập trung nguyên công cao: thực hiện nhiều nguyên
công mà không cần thay đổi vị trí gá đặt
+ Các vận hành của máy được thực hiện hoàn toàn tự
động với tốc độ cao
+ Thay dao hoàn toàn tự động, thời gian ngắn: 3-14s
- Tính linh hoạt trong sản xuất cao
+ Thời gian chuẩn bị & kết thúc xản xuất ngắn: độc lập về
không gian & thời gian hay lập trình trực tiếp trên máy
+ Lưu trữ các chương trình gia công, các chương trình
con
+ Có khả năng chuẩn bị phôi & dụng cụ cắt độc lập, gá
lắp nhanh
- Tính năng tự động hoá cao:
cao các hoạt động của máy
hoàn toàn tự động ở mức độ cao được điều khiển bởi
máy tính với phần mềm tích hợp


4/ So sánh máy công cụ thường & máy CNC
a) Cấu trúc
- Các chuyển động tạo hình trên MCC thường &
MCC CNC cơ bản là giống nhau
- Khác nhau:
+ Các dịch chuyển của máy CNC được xác định
trong 1 hệ toạ độ có liên quan chặt chẽ tốt
nhất với máy & các trục của máy
+ Máy tính điều khiển mọi hoạt động của máy
+ Mỗi bộ phận có hệ thống đo & phản hồi các
trạng thái về hệ điều khiển

b) Chức năng
* Chức năng nhập dữ liệu
+ MCC thường: trên hình học & công nghệ của
chi tiết gia công ghi trên bản vẽ được người vận
hành máy đọc & nhớ, gá phôi &dụng cụ cắt, điều
chỉnh vị trí tương quan giữ dao &phôi
+ MCC NC: chương trình NC mang thông tin về
hình học & công nghệ của ctgc được nhập vào bộ
điều khiển thông qua bảng giấy đục lỗ
+ MCC CNC: Chương trình NC được nhập vào bộ
điều khiển bằng bàn phím, bảng điều khiển của
máy, đĩa mềm, ổ USB lưu trong bộ nhớ, đĩa
cứng, hay thông qua các cổng giao tiếp giữ liệu


* Chức năng điều khiển
+ MCC thường: người vận hành máy cài đặt các
tham số công nghệ (n,s,t) tiến hành gia công
bằng điều khiển các tay quay, tay gạt
+ NC: Bộ điều khiển NC xử lí thông tin về đường
dịch chuyển & chức năng máy trong chương trình
NC → phát tín hiệu điều khiển đến các cơ quan
cháp hành nhằm hình thành ctgc
+ CNC: máy tính & phần mềm tích hợp làm
nhiệm vụ điều khiển kết hợp sử dụng bộ nhớ lưu
trữ dữ liệu máy → tối ưu hoá quá tình điều khiển


* Chức năng kiểm tra

+ MCC thường: đo, kiểm tra chi tiết trong quá
trình gia công bằng tay, nếu cần thiết thì phải lặp
lại qtgc
+ NC: trong qtgc có sự phản hồi thường xuyên
của hệ thống về bộ điều khiển → đạt các kích
thước gia công đã lập trình NC
+ CNC:
/ Trong qtgc liên tục có phản hồi của các cảm
biến, hệ thống đo → đạt kích thước của ctgc với
độ chính xác cao, chất lượng bề mặt tốt nhất
/ Có kết hợp phân tích bù mòn dao trong qúa
trình gia công


II/ Dây chuyền sản xuất tự động linh hoạt
(FMS – Flexible Manufacturing System)
1/ Các thiết bị chính
a) Máy công cụ: là máy NC, CNC

Trung t©m gia c«ng

M¸y tiÖn CNC


b) Các thiết bị vận chuyển & tháo lắp chi tiết:
Băng tải + Rôbôt + Xe rùa


Băng tải

R«
bèt


c) Đồ gá:
- Các đồ gá tự động.
- Lực kẹp được tạo ra bởi thuỷ lực hay khí nén.
- Hoạt động của đồ gá được điều khiển bởi hệ thống
điều khiển của FMS

§å g¸ dïng trong FMS


e) Thiết bị điều khiển gồm: - Máy tính
- Các hệ PLC
2/ Dây chuyền linh hoạt