Đề Tài Sử Dụng CARD PCL832 Điều Khiển Máy CNC
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (934.84 KB, 140 trang )
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, việc chuyển giao công nghệ trên
lónh vực máy công cụ và thiết bò điều khiển theo chương trình số
CNC cho các xí nghiệp công nghiệp dân sự và quốc phòng ngày
một phát triển. Tuy nhiên một vấn đề đặt ra là việc chuyển đổi
từ máy cộng cụ thông thường hiện nay sang sử dụng máy CNC
rất tốn kém. Do đó yêu cầu đặt ra là việc cải tiến các máy công
cụ thông thường thành máy CNC để có thể tiết kiệm chi phí.
Đề tài luận văn: “SỬ DỤNG CARD PCL-832 ĐIỀU KHIỂN
MÁY CNC” trình bày một giải pháp cho vấn đề trên. Việc sử
dụng card Pcl-832 để điều khiển máy công cụ là nhằm tận dụng
những ưu điểm của máy vi tính trong điều khiển tự động. Với
máy vi tính, ta có thể tạo những chương trình có giao diện dễ sử
dụng, có thể chạy mô phỏng…giúp cho việc sử dụng các máy công
cụ được dễ dàng hơn và tăng độ chính xác trong quá trình vận
hành máy. Bên cạnh đó phần mềm đồ hoạ AutoCad ngày càng
trở nên phổ biến. Vì thế việc thiết kế trước chi tiết cần gia công
bằng AutoCad và sau đó thực hiện chuyển sang mã CNC giúp
người thiết kế tiết kiệm thời gian rất nhiều và có cái nhìn tổng
quan hơn về chi tiết đó.
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu
--------------------------------------------------
8
PHẦN I: THAM KHẢO LÝ THUYẾT
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
1
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
Chương I:
A.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
GIỚI THIỆU SƠ LƯC MÁY CNC -----------
10
MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG
TRÌNH SỐ---------------------------------------I.
10
Máy công cụ điều khiển theo chương trình
số( CNC)-----------------------------------------10
II.
Các dạng điều khiển khác-------------------
12
1.
Điều khiển trực tuyến DNC -----------------
12
2.
Điều khiển thích nghi AC--------------------
14
3.
Hệ thống gia công linh hoạt FMS-----------
16
III.
Đặc điểm cấu trúc của máy CNC-----------
17
IV.
Lập trình cho máy CNC-----------------------
20
B.
CÁC ĐIỂM CẦN QUAN TÂM KHI LẬP TRÌNH
TRÊN MÁY CNC--------------------------------
23
Hệ toạ độ----------------------------------------
23
1.
Điểm zero chương trình-----------------------
23
2.
Điểm khởi hành--------------------------------
24
3.
Hệ toạ độ gia công-----------------------------
24
4.
Điểm chuẩn-------------------------------------
25
5.
Lập trình theo toạ độ tuyệt đối và theo toạ độ gia
I.
số-------------------------------------------------25
II.
Điều khiển đường dòch chuyển trên máy CNC
26
1.
Những khái niệm liên quan đến phép đo vò trí
26
2.
Các phương pháp đo--------------------------
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
27
2
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
a. Phương pháp đo vò trí bàng đại lượng tương tự
27
3.
4.
b. Phương pháp đo vò trí bàng đại lượng số- -
27
c. Phương pháp đo vò trí trực tiếp--------------
28
d. Phương pháp đo vò trí không rực tiếp------
29
e. Phương pháp đo vò trí tuyệt đối-------------
30
f. Phương pháp đo vò trí theo chu kỳ----------
30
g. Phương pháp đo vò trí kiểu gia số-----------
31
Các dụng cụ đo vò trí -------------------------
31
a. Dụng cụ đo vò trí kiểu tương tự--------------
31
b. Dụng cụ đo vò trí kiểu số---------------------
33
Các loại dòch chuyển--------------------------
40
a. Điều khiển dòch chuyển điểm---------------
40
b. Điều khiển đoạn hay đường thẳng---------
40
c. Điều khiển biên dạng tuyến tính và phi tuyến
trong---------------------------------------------mặt phẳng hay trong không gian-----------
40
CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC
41
Bảng mã điều kiện dòch chuyển G-------
41
Ý nghóa một số chức năng-------------------
44
1.
Chọn mặt phẳng-------------------------------
44
2.
Thời gian duy trì-------------------------------
50
3.
Kiểm tra dừng chính xác---------------------
50
4.
Mode kiểm tra dừng chính xác và mode gia công
C.
I.
II.
cắt------------------------------------------------51
5.
Lập trình điểm zero tuyệt đối---------------
51
6.
Hệ toạ độ chi tiết------------------------------
52
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
3
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
7.
Thiết lập hệ toạ độ cục bộ-------------------
52
8.
Thay đổi hệ thống đo lường Inch/ met- - - -
53
9.
Bù trừ chiều dài dao--------------------------
53
10.
Bù trừ Offset dao theo chiều dòch chuyển-
53
11.
Bù trừ dao phía bên trái/ phải--------------
61
Chương II: ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
I.
II.
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ-------------------------
57
Đặc tính cơ tónh của đông cơ một chiều---
57
Sơ lược các phương pháp điều khiển tốc độ
đọâng cơ
một chiều----------------------------------------
61
1.
Điều khiển điện áp phần ứng---------------
61
2.
Điều khiển từ thông---------------------------
62
3.
Điều khiển hỗn hợp điện áp phần ứng và từ thông
kích từ-------------------------------------------
62
Điều khiển điện trở phần ứng---------------
63
III.
Khởi động động cơ một chiều------------
64
IV.
Các trạng thái hãm------------------------
65
1.
Hãm tái sinh------------------------------------
65
2.
Hãm động năng--------------------------------
66
3.
Hãm ngược--------------------------------------
69
4.
V.
Hệ truyền động động cơ một chiều kích từ độc
lập
có hãm ------------------------------------------
70
Chương III: GIỚI THIỆU VỀ CARD PCL-832
I.
Giới thiệu chung--------------------------------
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
72
4
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
1.
Các đặc điểm chung của Card Pcl-832- - - -
73
2.
ng dụng----------------------------------------
73
3.
Các đặc điểm chi tiết-------------------------
73
4.
Tính năng chung-------------------------------
73
Cài đặt-------------------------------------------
74
1.
Thiết lập các DipSwitch và Jumper--------
74
2.
Bộ nhân ngõ vào-------------------------------
74
3.
Mức ngắt tràn Counter và thời gian DDA-
75
4.
Mức trạng thái đợi I/O------------------------
75
Chức năng các chân giao tiếp ngoài-------
76
1.
Cổng DB-25( ngõ vào tín hiệu phản hồi)- -
76
2.
Cổng DB-9 (ngõ ra tín hiệu điều khiển)- - -
76
3.
Kết nối tín hiệu--------------------------------
77
4.
Các đầu Test và các biến trở chỉnh tầm- -
77
IV.
Nguyên lý hoạt động của Card Pcl-832----
78
1.
Phân tích vi phân số--------------------------
78
2.
Điều khiển vò trí hồi tiếp vòng kín---------
79
3.
Quá trình hoạt đôïng---------------------------
79
4.
Thời gian trong chu kỳ DDA-----------------
80
5.
Vùng đệm chứa xung DDA-------------------
81
6.
Scaling Gain-------------------------------------
81
7.
Error Counter-----------------------------------
81
8.
Điện áp D/A converter------------------------
82
9.
Thanh ghi trạng thái--------------------------
82
10.
Bộ biến đổi tần số sang điện áp------------
83
Cấu trúc các thanh ghi-----------------------
83
Chức năng các thanh ghi---------------------
83
II.
III.
V.
1.
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
5
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
2.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Nội dung thanh ghi----------------------------
84
Chương IV: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM AUTOCAD VÀ DẠNG
THỨC .DXF
I.
Giới thiệu phần mềm Autocad và dạng thức .Dxf
91
II.
Cấu trúc file .Dxf-------------------------------
92
PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
Chương I:
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
I.
Mô hình------------------------------------------
99
II.
Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vò trí- - - - -
100
III.
Mạch động lực----------------------------------
100
1.
Khối tạo xung tam giác----------------------
102
2.
Khối so sánh------------------------------------
103
3.
Khối xác đinh chiều quay--------------------
104
4.
Khối cách ly-------------------------------------
106
5.
Sơ đồ nguyên lý mạch công suất và mạch điều
khiển---------------------------------------------106
Chương II: THIẾT KẾ PHẦN MỀM
I.
Tính toán khi thay đổi hệ toạ độ chi tiết-
107
1.
Dùng trong lệnh G92--------------------------
107
2.
Dùng trong các lệnh G54-G59---------------
107
II.
Thuật toán giải tìm tâm cung tròn khi dữ liệu đầu
vào
là điểm đầu, điểm cuối và bán kính-------
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
108
6
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
III.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Tính toán cung tròn khi biết tâm cung tròn và
chiều---------------------------------------------chạy dao-----------------------------------------
113
IV.
Tính toán khi chuyển sang toạ độ cực-----
116
V.
Thuật toán bù trừ dao trái /phải-----------
117
1.
Bù dao trái /phải đơn giản------------------
117
2.
Bù dao trái /phải phức tạp------------------
121
VI.
Tính toán nội suy đoạn thẳng theo lượng chạy dao
F125
VII.
Di chuyển quãng đường dài L trên một trục với
lượng
chạy dao F--------------------------------------
VIII.
125
Di chuyển quãng đường dài L trên ba trục với
lượng
VIII.
PHẦN III:
A.
chạy dao F--------------------------------------
127
Thuật giải di chuyển dao về điểm chuẩn- -
129
PHỤ LỤC
CÁC GIAO DIỆN SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG
TRÌNH--------------------------------------------
133
1.
Giao diện chính--------------------------------
133
2.
Giao diện chuyển mã từ AutoCad sang bảng mã
của
B.
CNC-----------------------------------------------
134
3.
Giao diện cài đặt thông số cho máy CNC-
135
4.
Giao diên chạy máy CNC---------------------
136
CHƯƠNG TRÌNH--------------------------------
137
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
7
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
PHẦN I:
THAM KHẢO LÝ THUYẾT
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
8
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU SƠ LƯC MÁY CNC
A. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG
TRÌNH SỐ (CNC)
I. MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ
(MÁY CNC):
Là thế hệ máy công cụ được điều khiển theo chương trình
viết bằng mã ký tự số, chữ cái và các ký tự chuyên dụng khác,
trong đó hệ thống điều khiển có cài đặt các bộ vi xử lý µP
(Microprocessor) làm việc với các chu kỳ thời gian từ 1 đến 20 µs
và có bộ nhớ tối thiểu 4 Kbyte, đảm nhiệm các chức năng cơ bản
của chương trình điều khiển số như: tính toán tọa độ trên các
trục điều khiển theo thời gian thực, giám sát các trạng thái của
máy, tính toán các giá trò bù trừ dao cụ, tính toán nội suy trong
điều khiển quỹ đạo biên dạng (tuyến tính và phi tuyến), thực
hiện so sánh các giá trò mong muốn _ thực tế…
Ưu điểm cơ bản của máy CNC:
- So với các máy công cụ điều khiển bằng tay, sản phẩm từ máy
CNC không phụ thuộc vào tay nghề của người điều khiển mà phụ
thuộc vào nội dung chương trình được đưa vào máy. Người điều
khiển chỉ chủ yếu là theo dõi kiểm tra các chức năng hoạt độùng
của máy.
Độ chính xác làm việc cao. Thông thường các máy CNC có
độ chính xác máy là 0.001mm, do đó có thể đạt được độ chính
xác cao hơn.
Chất lượng gia công ổn đònh, độ chính xác lặp lại cao.
- Tốc độ cắt cao.Nhờ cấu trúc cơ khí bền chắc của máy, những
vật liệu cắt hiện đại như kim loại cứng hay gốm oxit có thể được
sử dụng tốt hơn.
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
9
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
-
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Thời gian gia công ngắn hơn.
Các ưu điểm khác:
- Máy CNC có tính linh hoạt cao trong công việc lập trình, tiết
kiệm thời gian chỉnh máy, đạt được tính kinh tế cao ngay cả
trong việc gia công hàng loạt các sản phẩm nhỏ.
Ít phải dừng máy vì kỹ thuật, do đó chi phí do dừng máy nhỏ
Tiêu hao do kiểm tra ít, giá thành đo kiểm giảm.
Thời gian hiệu chỉnh máy nhỏ.
Có thể gia công hàng loạt.
Nhược điểm:
-
Giá thành chế tạo máy cao hơn.
Giá thành bảo dưỡng, sửa chữa máy cũng cao hơn.
Vận hành và thay đổi người đứng máy khó khăn hơn.
Trình độ hiện tại của máy CNC:
Các chức năng tính toán trong hệ thống CNC ngày càng hoàn thiện và đạt
tốc độ xử lý cao do tiếp tục ứng dụng những thành tựu phát triển của các bộ vi
xử lý µP . Các hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý
đa chức năng, dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau. Vật mang tin từ
băng đục lỗ, băng từ, đóa từ và tiến tới đóa CD có dung lượng ngày càng lớn, độ
tin cậy và tuổi thọ cao.
Việc cài đặt các cụm vi tính trực tiếp vào hệ NC để trở thành hệ CNC
(Computerized Numerical Control) đã tạo điều kiện ứng dụng máy công cụ CNC
ngay cả trong xí nghiệp nhỏ, không có phòng lập trình riêng, nghóa là người điều
khiển máy có thể lập trình trực tiếp trên máy. Dữ liệu nhập vào, nội dung lưu
trữ, thông báo về tình trạng hoạt động của máy cùng các chỉ dẫn cần thiết khác
cho người điều khiển đều được hiển thò trên màn hình.
Màn hình ban đầu chỉ là đen trắng với các ký tự chữ cái và các con số nay
đã dùng màn hình màu đồ hoạ, độ phân giải cao (có thêm toán đồ và hình vẽ mô
phỏng tónh hay động), biên dạng của chi tiết gia công, chuyển động của dao cụ
đều được hiển thò trên màn hình.
Các hệ CNC riêng lẻ có thể ghép các mạng cục bộ hay mạng mở rộng để
quản lý điều hành một cách tổng thể hệ thống sản xuất của một xí nghiệp hay
của một tập đoàn công nghiệp.
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
10
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Một số máy CNC hiện nay đang sử dụng
II. CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC:
1. Điều khiển trực tuyến DNC (Direct Numerical
Control):
DNC là một hệ thống điều khiển trong đó dùng máy tính điều hành trực
tiếp nhiều máy công tác điều khiển theo chương trình số. Đặc tính cơ bản của hệ
DNC là sự nối ghép trực tuyến (online) nhiều máy CNC với một máy tính.
Hệ DNC có thể trao đổi thông tin theo theo 2 cách:
Cách 1 : Vận hành BTR (Behind Tape Reader). Thông tin
điều khiển từ máy tính sau khi qua bộ phận đọc dữ liệu từ vật
mang tin sẽ được truyền vào hệ điều khiển của máy CNC.
Cách 2 : Vận hành trực tiếp. Máy tính trung tâm gộp luôn
các bộ nhớ thông tin và bộ nhớ nội suy cũng như các khả năng
khác của CNC vào trong máy tính. Các máy công tác chỉ còn có
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
11
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
cụm điều khiển thích ứng và các vòng mạch điều chỉnh vò trí,
ngoài ra giữa chúng còn có một mạch nối ghép thích hợp.
Phương án 2 có ưu điểm là hệ điều khiển máy công tác rẻ
hơn nhiều (do máy tính chủ đã phụ trách một số công việc).
Nhưng do lệ thuộc hoàn toàn vào máy tính chủ nên ít dùng.
MÁY TÍNH
CHỦ
BỘ PHẬN NỐI
GHÉP
Dữ liệu từ
vật mang tin
Máy CNC
Máy CNC
Hệ thống
DNC
Trong hệ DNC, nhiệm vụ cơ bản của máy tính trung tâm là
quản lý tập trung các chương trình gia công CNC và phân phối
đến các máy công tác.
Các chức năng của một hệ DNC:
CHỨC NĂNG CỦA MỘT HỆ DNC
Chức năng cơ bản Quản lý chương trình NC
Phân phối dữ liệu NC
Sửa chữa dữ liệu NC
Điều chỉnh chương trình NC
Chức năng mở Thu thập và xử lý các dữ liệu hoạt động
rộng
Chức năng điều khiển cho dòng vật chất
Các chức năng thành phần của quá trình gia
công
Quá trình lưu trữ và cập nhật dữ liệu điều khiển số cho
từng máy CNC trong hệ thống có tính tiện lợi, hệ thống và kinh
tế.
Khả năng quản lý chương trình trong hệ DNC gồm:
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
12
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
-
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Quản lý các danh mục các chương trình CNC.
Tìm kiếm một chương trình CNC.
Truy cập và khai thác các chương trình CNC.
Lưu trữ các chương trình CNC.
Quản lý các dữ liệu về dao.
Quản lý các dữ liệu về vật liệu gia công.
Quản lý các dữ liệu về đồ gá.
2. Điều khiển thích nghi AC (Adaptive Control):
Điều khiển AC đựoc hiểu là sự tối ưu hoá của công nghệ
trong quá trình gia công, thông qua biện pháp kỹ thuật điều
chỉnh tự động.
Thông thường, khi gia công một chi tiết, các thông số công
nghệ như tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt được đưa ra
trước một cách xác đònh. Trong điều khiển AC người ta chỉ đưa
vào các giá trò giới hạn xác đònh của thông số công nghệ, ví dụ
khi gia công thô, lực cắt cho phép lớn nhất là bao nhiêu, từ đó
hệ điều khiển AC sẽ kiểm soát các thông số công nghệ sao cho
đảm bảo các giá trò giới hạn đã khai báo.
Thực ra nguyên tắc điều khiển AC không gắn liền với ứng
dụng của các máy CNC. Một mặt các thiết bò số sẵn có trong hệ
CNC tạo điều kiện dễ dàng hơn Đạ
sự i ghé
pg nố
i AC
lượn
nhiễ
u: vào nguyên tắc
điều khiển này, mặt khác do nhuLượ
cần
ugđò
phả
dưi hỏ
giai cô
ngi rút ngắn thời
gian gia công trên máy CNC màĐộ
hệbềđiề
u tkhiể
n vậ
liệun AC có thể làm
được.
Độ mòn dụng cụ
Điều
khiển
Quá trình
cắt
Kết quả công
tác
Đo
lường
Đo lường
Cụm điều chỉnh
phụ
Thích nghi
Giá trò cần nạp
trước cho các đại
lượng cơ bản
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
Điều khiển thích nghi AC cho một
13
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
14
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Tùy thuộc nhiệm vụ mà hệ điều khiển AC phải thực hiện,
người ta phân ra các hệ:
AC Công nghệ: Nhiệm vụ của nó là điều chỉnh các đại lượng
công nghệ trong quá trình gia công.
AC Hình học: Nhiệm vụ của nó là điều chỉnh các đại lượng
xử lý tạo hình.
ACC (Adaptive Control Constraint _ Điều khiển thích nghi
với lực cản): Nhiệm vụ của hệ này là điều chỉnh các đại lượng cắt
gọi. Ví dụ: lực cắt cần nằm trong một giới hạn nào đó.
ACO (Adaptive Control Optimization _ Điều khiển thích nghi
tối ưu hoá): Nhiệm vụ của nó là điều chỉnh chất lượng tối ưu hoá
của toàn bộ quá trình cắt gọt hay là kết quả điều khiển dựa vào
ảnh hưởng của nhiều đại lượng xử lý.
Công xuất vận
hành
ACC
Lực moment quay
và moment uốn,
tải trọng cho phéo
tối đa
Cường độ dao động
Sử
dụng
ổn
đònh công xuất
máy có bảo vệ
quá tải
Công xuất cắt tối
đa có bảo vệ máy,
dao, chi tiết
Gia công không có
dao động
Chia lực cắt tự động
Các chức năng
phụ
Theo dõi thời gian dừng
Hành trình chạy dao
nhanh
(Không cắt chi tiết)
Điều kiện cắt tối
ưu
ACO
Hệ thống điều khiển thích nghi AC về
công nghệ
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
15
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
3. Hệ thống gia công linh hoạt FMS (Flexible
Manufacturing Systems):
Hệ thống gia công linh hoạt bao gồm một loạt các máy công
tác, chủ yếu là các máy CNC, liên kết với nhau bởi các hệ thống
điều khiển và hệ thống vận chuyển cho toàn bộ quá trình, sao
cho trong phạm vi giới hạn của hệ thống, một trình tự gia công
khác nhau cho các chi tiết khác nhau với số lượng khác nhau, có
thể được tiến hành theo thứ tự lựa chọn tự do.
Việc điều hành các quá trình tính toán cần thiết cho tất cả
các hệ thống con trong một hệ thống gia công linh hoạt, tất yếu
phải dựa trên cơ sở của các máy công cụ CNC vận hành theo
nguyên tắc điều khiển DNC.
Tính linh hoạt của hệ thống được thể hiện ở các mặt sau:
- Có khả năng sản xuất từ 20 đến 30 loại chi tiết có quy trình
gia công khác nhau.
- Có khả năng thay đổi nhanh số lượng sản phẩm.
- Phí tổn cho việc lập trình thấp.
Tùy thuộc vào quy mô cấu trúc, hệ thông sản xuất linh hoạt có thể phân
thành các loại sau:
Đơn vò sản xuất linh hoạt (FMU: Flexible Manufacturing Unit):
Đơn vò sản xuất linh hoạt là hệ thống có một máy NC, thông thường là
máy CNC với bàn gá dao và bàn thay dao tự động. Có khả năng giảm bớt thao
tác cho người sử dụng.
Tế bào sản xuất linh hoạt (FMC: Flexible Manufacturing Cell)
Nhóm sản xuất linh hoạt bao gồm hai hay nhiều máy NC, tối thiểu là một
CNC với bàn gá dao và cơ cấu cấp phôi, cấp dao tự động ở từng máy. Điều
khiển toàn bộ hoạt động của FMC do máy tính trung tâm thực hiện phối hợp với
các mạng lưới vi tính độc lập. Phôi được hoàn tất một phần hoặc toàn phần sau
khi rời nhóm sản xuất linh hoạt. Nhóm sản xuất linh hoạt thường dùng cho sản
xuất hàng loạt, sản xuất nhỏ và trung bình.
Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS: Flexible Manufacturing System):
Hệ thống sản xuất linh hoạt bao gồm một hay nhiều nhóm sản xuất linh
hoạt có hệ thống vận chuyển tự động được điều khiển bằng máy tính. Điều
khiển toàn bộ hệ thông là máy tính điện tử trung tâm. Hệ thống sản xuất linh
hoạt thường dùng cho sản xuất trung bình và lớn.
Hệ thống sản xuất tổng hợp (CIM: Computer Integrated Manufacturing):
Với sự phát triển của hộ máy NC như CNC, DNC, các hệ
thống FMC, FMS, kỹ thuật người máy và hệ thống phần mềm
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
16
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
điều khiển tự động của máy tính điện tử đã dẫn đến sự ra đời
của hệ thống sản xuất tổng hợp (CIM) vào năm 1978. Hiện nay
CIM chỉ phát triển ở các nước có nền công nghiệp phát triển.
CIM là một hệ thống sản xuất xử dụng trí tuệ nhân tạo
tổng hợp ở trình độ cao các thiết bò sản xuất, các hệ thống thông
tin, các phần mềm điều khiển để thự hiện một quá trình công
tác tự động.
CIM đứng về mặt xử lý :
-
Nó là một tổng hợp các hệ thống thiết kế và kiểm tra tất cả
các tài nguyên của quá trình sản xuất.
Là một phương tiện phục vụ cho việc tự động hoá thu thập
thông tin giữa các hệ thống máy tính và sử dụng nó cho việc
hình thành một hệ thống phản hồi kín để thiết kế và điều
khiển.
CIM đứng về mặt phần cứng:
Gồm nhiều đơn vò gia công dùng cho từng mục đích riêng biệt
hoặc xây dựng thành một hệ thống sử dụng cho một mục tiêu.
- Các hệ thống băng tải nối liền các đơn vò gia công.
- Hệ thống cấp phôi và cấp dao tự động.
- Máy tính điện tử trung tâm.
Sự khác biệt giữa một máy CIM và NC là trình độ tự động
hoá tổng hợp của các quá trình công tác. Ở máy NC tự động hoá
thì thực hiện trên từng phần công việc, không có mối quan hệ
trực tiếp giữa các khâu công tác của những máy độc lập. Ở CIM,
các đơn vò gia công thực hiện từng phần công việc có liên quan
chặt chẽ với nhau tạo thành một quá trình sản xuất tổng hợp.
Mối quan hệ giữa từng công đoạn không chỉ theo thứ tự công
nghệ mà còn rất nghiêm ngặt về nhòp độ thời gian để chi tiết gia
công đi từ máy này sang máy khác cùng một lúc nhiều loại chi
tiết khác nhau.
Nội dung hoạt độnh của CIM là tổng hợp của 5 lónh vực
hoạt động riêng :
- Hệ thống thiết kế sản phẩm bằng máy tính điện tử CAD
(Computer Aided Design).
- Hệ thống thiết kế quá trình và điều khiển sản xuất bằng
máy tính CAPP (Computer Aided Process Planning).
- Hệ thống thiết kế quy trình công nghệ bằng máy tính
CAE (Computer Aided Engineering).
-
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
17
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Hệ thống tồn trữ và vận chuyển điều khiển bằng máy
tính CAST (Computer Aided Storage and Transportation).
Hệ thống tổ chức và điều khiển sản xuất bằng máy
tính CAM (Computer Aided Manufacturing).
-
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
18
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
III. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MÁY CNC:
Hình sau mô tả kết cấu của các máy công cụ điều khiển
CNC vá các máy công cụ thông thường để chúng ta dễ dàng nhận
ra sự khác biệt giữa chúng:
Máy phay thông thường
Máy phay CNC
Truyền động chính:
Truyền động chính sử dụng động cơ một chiều hoặc xoay
chiều. Khi sử dụng động cơ một chiều ta có thể điều chỉnh vô cấp
tốc độ bằng dòng kích từ. Đối với động cơ xoay chiều ta cũng có
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
19
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
thể điều chỉnh vô cấp tốc độ bằng bộ biến đổi tần số, động cơ
xoay chiều có mômen truyền tải cao và có thể thay đổi vòng quay
một cách đơn giản đồng thời khi thay đổi lực tác dụng số vòng
quay của động cơ vẫn không đổi.
Truyền động chạy dao:
Truyền động chạy dao sử dụng động cơ một chiều hoặc xoay
chiều kết hợp với bộ vít me, bi và đai ốc cho từng trục chạy dao
X, Y, Z.
Động cơ một chiều có đặc tính động học tốt cho các quá
trình gia tốc và quá trình hãm phanh, mômen quán tính nhỏ, độ
chính xác điền khiển cao cho những đoạn đường dòch chuyển
chính xác.
Bộ vít me, bi và đai ốc có khả năng biến đổi truyền dẫn dễ
dàng, ít ma sát và đảm bảo không có khe hở khi truyền dẫn với
tốc độ cao.
Bộ trục vít me/ đai
ốca/vítbime đai ốc bi:
Phương thức củ
Các viên bi nằm trong rãnh vít me và đai ốc đảm bảo
truyền lực ít ma sát từ trục vítme qua đai ốc vào bàn máy. Nhờ
hai nửa đai ốc lắp theo chiều dài, giữa chúng có vòng cách, có
thể điều chỉnh khử khe hở theo hai chiều đối ngược.
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
20
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Kết cấu chỉnh khe hở vít me đai ốc bi
Trong một số giải pháp nâng cao của bộ truyền này, bước nâng
của rãnh vít trên trục và trên đai ốc có giá trò khác nhau. Việc
dẫn bi hồi rãnh được thực hiện nhờ các rãnh dẫn hướng bố trí
bên trong hoặc các ống dẫn hồi bi bao ngoài trục.
Rãnh dẫn hướng.
IV. LẬP TRÌNH CHO MÁY CNC:
Một máy công cụ thông thường thực hiện các nguyên công
kế tiếp nhau do điều khiển tay của người vận hành. Trên máy
CNC thì mọi quá trình gia công đều được thực hiện tự động. Một
hệ thống điều khiển theo chương trình số CNC sẽ điều khiển và
theo dõi quá trình. Hệ thống CNC do đó cần có một chương trình
làm việc do người vận hành máy hoặc do một kỹ sư lập trình
soạn thảo.
Chương trình viết ra phải mô tả đầy đủ tất cả các bước cần
thiết cho quá trình gia công bằng một ngôn ngữ lập trình mà
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
21
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
cụm điều khiển có thể hiểu được. Một chương trình được thiết lập
để gia công một chi tiết được gọi là chương trình chi tiết. Chương
trình chi tiết bao gồm nhiều lệnh công tác cho máy, các lệnh này
nằm trong từng câu lệnh. Các câu lệnh được xử lý kế tiếp nhau,
trong đó có các thông tin ví dụ như số vòng quay trục chính hay
đường biên dạng dòch chuyển…
Một câu lệnh thường được bắt đầu bằng chữ cái N và số thứ
tự câu lệnh (có thể lựa chọn từ N0 đến N9999). Số câu lệnh
không có ảnh hưởng đến thứ tự xử lý câu lệnh trong một quá
trình gia công. Trình tự gia công do đó được xác đònh bởi trình tự
xử lý các câu lệnh. Mỗi số câu lệnh chỉ được dùng một lần trong
chương trình, nếu không chú ý sẽ dẫn đến nhiễu loạn trong quá
trình tìm câu lệnh hoặc quá trình nhảy trở lại chương trình sau
một gián đoạn.
Từ lệnh:
Mỗi lệnh làm việc cho máy được gọi là từ lệnh. Mỗi từ lệnh
bao gồm một đòa chỉ và một con số. Con số này có thể có ý
nghóa như một mã số (ví dụ G00 “Chạy nhanh”), hoặc có ý nghóa
như một giá trò (ví dụ X100 “điểm đích trên trục X”).
Các từ lệnh của một câu lệnh được xếp vào câu lệnh theo
một trình tự xác đònh gọi là cú pháp, ví dụ:
N01 G00 X15 Z2 S+1000
M08
Mỗi từ của câu lệnh là một lệnh điều khiển máy. Lệnh có
hiệu lực kéo dài cho đến khi nó bò xóa hoặc bò thay thế bởi một
lệnh có cùng chữ cái và cùng đòa chỉ gọi là phương thức tác dụng
MODAL. Lệnh chỉ có tác dụng trong bản thân câu lệnh chứa nó
gọi là phương thức tác dụng THEO CÂU LỆNH.
N….
N….
N….
F120
N….
N….
N….
N….
F120
N….
Tác dụng
MODAL
Cấu trúc một chương trình:
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
G2
G2
N….
N….
Tác dụng THEO
CÂU LỆNH
22
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Biên dạng chi tiết được chia thành các đoạn thẳng và đoạn
cung tròn. Mỗi yếu tố biên dạng hình học đơn giản này có thể
được điều khiển trong từng bước gia công hay là trong một câu
lệnh của chương trình.
Để thiết lập một chương trình cần có các bước:
1. Chia biên dạng thành các yếu tố biên dạng hình học đơn
giản.
2. Chia quá trình gia công thành các bước gia công.
3. Tạo lập chương trình.
4. Nạp chương trình vào bộ điều khiển.
5. Chạy thử chương trình.
6. Khởi động chương trình
7. Bộ điều khiển tục hiện gia công chi tiết.
Đoạn
thẳng
Đoạn thẳng
O
•
Cung tròn
quanh tâm O
Đoạn thẳng
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
23
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
B. CÁC ĐIỂM CẦN QUAN TÂM KHI LẬP TRÌNH
TRÊN MÁY CNC:
I. HỆ TOẠ ĐỘ :
Các điểm mà dao cắt đi tới trong khi gia công được xác đònh
trong một chương trình. Để mô tả vò trí của các điểm này ta dùng
một hệ tọa độ, nó bao gồm ba trục vuông góc nhau cùng cắt
nhau tại điểm gốc 0. Trong hệ tọa độ này có các trục X, Y và Z.
-
Trục
nằm
Trục
nằm
Trục
X là trục chính trong mặt phảng đònh vò. Trên máy nó
song song với bàn máy.
Y là trục thứ trong mặt phảng đònh vò. Trên máy nó
song song với bàn máy và vuông góc với trục X.
Z luôn trùng với trục truyền động chính.
1. Điểm Zero chương trình:
Khi lập trình, một điểm Zero chương trình và một hệ toạ độ
phải được xác đònh. Thông thường thì điểm Zero chương trình
được đặt tại một vò trí tuỳ ý trong vùng không gian làm việc.
Z
X
Y
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
24
GVHD: TS NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Hệ toạ độ này được gọi là Hệ toạ độ gia công (Work
coordinate system) .
2. Điểm khởi hành:
Hệ tọa độ được sử dụng trong lúc lập trình phải được khai
báo vào trong máy. Dao cắt di chuyển bắt đầu từ điểm khởi hành
và chương trình cũng bắt đầu từ điểm khởi hành. Nhưng phải cho
biết tọa độ của dao tại điểm khởi hành với lệnh G92 (lập trình
điểm Zero tuyệt đối).
Z
2
5
3
0
X
40
Y
G92 X40 Y30
Z25;
3. Hệ toạ độ gia công (Work coordinate system):
Ta có 6 hệ toạ độ có thể được chọn lựa để thay đổi. Các hệ
tọa độ này sẽ được thiết lập ban đầu thông qua các mã lệnh từ
G54 đến G59. Các đoạn chương trình theo sau sẽ được thi hành
trên hệ tọa độ được chọn. Các hệ tọa độ tương ứng được xác
đònh trên cơ sở xác đònh các khoảng cách trên các trục so với
điểm chuẩn (Reference point) cố đònh trên máy.
Offset so với
điểm chuẩn
SV: HOÀNG TUẤN HÙNG
Điểm
chuẩn
25
