Nghiên cứu ứng dụng trung tâm gia công 5 trục UCP600 gia công khuôn cho sản phẩm có bề mặt phức tạp

3.2. Khả năng của 5
....................................................................................54

MỤC LỤC
MỤC LỤC..................................................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... 3
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.......................................... 5
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ 6
PHẦN MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 10
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM/CNC .............................................. 13
1.1. CAD ...................................................................................................................13
1.2. CAM ...................................................................................................................17
1.3. CNC....................................................................................................................19
1.4. Một số phần mềm CAD/CAM phổ biến: ...........................................................29
1.4.1. CATIA.............................................................................................................29
1.4.2. MASTERCAM ...............................................................................................31
1.4.3. PRO E .............................................................................................................33
1.4.4. ESPRIT ...........................................................................................................36
CHƯƠNG II: TURBO TĂNG ÁP ......................................................................... 39
2.1. Tổng quan về Turbo tăng áp: .............................................................................39
2.2. Turbo tăng áp và động cơ...................................................................................40
2.3. Kết cấu của turbo tăng áp. .................................................................................42
2.4. Động cơ sử dụng hai turbo và nhiều turbo. ........................................................49
CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY 5 TRỤC VÀ PHƯƠNG PHÁP
GIA CÔNG 5 TRỤC – TRUNG TÂM GIA CÔNG 5 TRỤC UCP600 .............. 54
3

1

: ..............................................................................60
3.4.3.

3.4.2.

2


Kiều Minh Đông

Tác giả luận văn
.

Hà Nội, ngày 05 tháng 06 năm 2012

Nếu sai, tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
liệu tham khảo, nội dung công bố còn lại trong luận văn là của chính tác giả đưa ra.
ngoại trừ các số liệu, các bảng biểu, đồ thị, công thức ... đã được trích dẫn trong tài
hướng dẫn của TS. Nguyễn Huy Ninh và chỉ tham khảo các tài liệu đã được liệt kê,
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự
công khuôn cho sản phẩm có bề mặt phức tạp”

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Kiều Minh Đông, học viên lớp Cao học Công nghệ chế tạo máy –
Khoá 2009, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Sau hai năm học tập nghiên cứu,
được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là sự giúp đỡ của TS. Nguyễn Huy
Ninh, tôi đã đi đến cuối chặng đường để kết thúc khoá học. Tôi đã hoàn thành đề tài
tốt nghiệp là: “ Nghiên cứ

3

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện luận văn Thạc sỹ, tôi đã nhận được sự quan tâm,
giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân dịp hoàn thành luận văn, tôi xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc nhất.
Tôi xin trân trọng cảm ơn TS Nguyễn Huy Ninh đã trực tiếp tận tình hướng dẫn
tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình.
Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; Các
thầy cô, công nhân viên chức viện Sau đại học, Viện Cơ khí đã tận tình giúp đỡ, tạo
điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ.
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình cùng bạn bè,
đồng nghiệp đã thường xuyên quan tâm, động viên, tạo mọi điều kiện tốt nhất về
tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian vừa qua.
Do thời gian thực hiện có hạn và kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế, cho
nên luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự chỉ
bảo, góp y và phê bình của các Thầy, Cô và bạn bè.
Xin trân trọng cảm ơn!

4


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ý nghĩa

TT

Ký hiệu

1

APT

Auto matically Programed Tool

2

CAD

Computer Aided Drawing, Computed Aided Design

3

CAE

Computer-Aided Engineering

4

CAM

Computer aided manufacturing

5

CNC

Computer Numerical Control

6

NC

7

DNC

Direct Numerical Control

8

DPU

Data Processing Unit

9

CLU

Control Loop Unit

10

CATIA

11

Pro E

Numerical Control

Computer Aided Three Dimensional Interactive Application
Pro/Engineer

5


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Mô phỏng gia công với phần mềm EdgeCAM
Hình 1.2: Quy trình sản xuất có CAD /CAM:
Hình 1.3: Điều khiển số trực tiếp
Hình 1.3: Điều khiển số trực tiếp
Hình 1.4: Điều khiển số phân phối
Hình 1.5: Cấu trúc hệ thống CNC
Hình 1.6: Kết cấu của máy CNC
Hình 1.7: Một số phần mềm CAD/CAM phổ biến.
Hình 1.8: Giao diện phần mềm Catia
Hình 1.9: Giao diện phần mềm Mastercam
Hình 1.10: Giao diện phần mềm Pro E
Hình 1.11: Giao diện phần mềm Esprit
Hình 2.1:

Hệ thống turbo tăng áp trong động cơ xe Mitsubishi Lancer

Evolution IX.
Hình 2.2: Vị tí lắp turbo tăng áp trong xe
Hình 2.3: Kết cấu của turbo tăng áp
Hình 2.4: Nguyên lý động cơ có turbo tăng áp
Hình 2.5: Bên trong một turbin tăng áp
Hình 2.6: Turbo tăng áp trong ôtô

Hình 2.7: Ảnh một turbo tăng áp
Hình 2.8: Kết cấu của trục và ổ trục tự lựa

6


3

Hình 2.9: Động cơ sử dụng hai turbo
Hình 2.10: A Mazda RX-8 tăng công suất nhờ hệ thống turbo kép.
Hình 2.11: Các kiểu làm mát
Hình 2.12: Turbo trong động cơ điêzen
Hình 3.1. Ứng dụng định vị 5 trục
Hình 3.2. Áp dụng phay contour 5 trục

7


Hình 4.1: Vào module thiết kế chi tiết
Hình 4.2: Tạo thân tuabin bằng lệnh Shaft
Hình 4.3: Tạo cánh tuabin
Hình 4.4: Tạo cánh tuabin (tiếp)
Hình 4.5: Tạo chiều dày cho cánh tuabin bằng lệnh ThickSurface Definition
Hình 4.6: Tạo các biên dạng cánh khác bằng lệnh Cicular Parttern Deninition
Hình 4.7: Bo tròn, vát mép và hoàn thiện chi tiết
Hình 4.8: Sản phẩm sau khi hoàn thành
Hình 4.9: Chuyển sang dạng surface để thuận tiện cho việc tạo khuôn
Hình 4.10: Tạo bề mặt hốc và lõi
Hình 4.11: Kiểm tra sự đóng mở khuôn
Hình 4.12: Vào môi trường thiết kế khuôn

Hình 4.13: Gọi chi tiết vào môi trường Mold Tooling Design
Hình 4.14: Lựa chọn các tham số cho khuôn cơ sở
Hình 4.15: Lựa chọn loại khuôn trong catalog
Hình 4.16: Kết cấu khuôn sau khi đã tạo
Hình 4.17: Định vị khuôn
Hình 4.18: Tách khuôn bằng lệnh Split Component
Hình 4.19: Sản phẩm lòng khuôn
Hình 4.20: Vào môi trường gia công
Hình 4.21: Thiết lập tạo phôi
Hình 4.22: Lựa chọn gốc tọa độ

8


Hình 4.23: Lựa chọn loại máy và đặt thông số cho máy gia công
Hình 4.24: Tạo chu trình gia công
Hình 4.25: Thiết lập thông số công nghệ.
Hình 4.26: Thiết lập dụng cụ cắt
Hình 4.27: Thiết lập đường chuyển dao
Hình 4.28: Kết quả sau khi thiết lập chế độ gia công
Hình 4.29: Hộp thoại các công cụ mô phỏng quá trình gia công
Hình 4.30: Tiến trình mô phỏng
Hình 4.31: Kết quả mô phỏng
Hình 4.32: Xuất chương trình gia công sang mã NC

9


PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài

Gia công cắt gọt là hình thức phổ biến trong gia công cơ khí, nó chiếm tỷ lệ
cao nhất trong các phương pháp gia công kim loại. Hầu hết các sản phẩm cơ khí đòi
hỏi độ chính xác cao, kết cấu phức tạp hầu hết được chế tạo bằng phương pháp gia
công cắt gọt kim loại.
Cùng với xu thế phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật đặc biệt là khoa
học máy tính, ngành cơ khi nói chung và ngành gia công cắt gọt nói riêng có bước
phát triển nhảy vọt.

10


11


12


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM/CNC
Ngày nay, trong thời buổi cạnh tranh khốc liệt mang tính toàn cầu, các nhà sản
xuất luôn luôn tìm cách giới thiệu các sản phẩm mới với tính năng đa dạng, chất
lượng cao, giá thành hạ và thời gian giao hàng ngắn. Để làm được điều này các nhà
sản xuất phải cân nhắc kỹ từng giai đoạn trong quá trình sản xuất với những tính
toán tối ưu.
Họ đã cố gắng sử dụng nhưng máy tính có bộ nhớ khổng lồ, tốc độ xử lý
nhanh và có khả năng tương tác đồ họa thân thiện với con người trong nhiều giai
đoạn của quá trình sản xuất. Với sự hỗ trợ của máy tính, nhiều phần công việc đã
được hoàn thành một cách tự động hóa và chính xác, giúp giảm thời gian và chi phí
trong phát triển sản phẩm và trong chế tạo. Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính
(Computer-Aided Design - CAD), chế tạo có sự hỗ trợ của máy tính (ComputerAided Manufacturing - CAM) và gia công điều khiển số (Computer Numerical
Control - CNC) là những công nghệ được sử dụng cho mục đích này trong suốt chu

kỳ sản xuất sản phẩm. CAD được ứng dụng vào giai đoạn thiết kế sản phẩm còn
CAM và CNC được ứng dụng vào giai đoạn chế tạo, bắt đầu từ việc lập quy trình
chế tạo và kết thúc bằng các sản phẩm thực.
1.1. CAD
CAD là công nghệ liên quan đến việc sử dụng hệ thống máy tính để giúp đỡ việc
tạo, sửa đổi, phân tích và tối ưu hóa thiết kế.
Theo đó, bất cứ chương trình máy tính nào có tính năng đồ họa và một chương
trình ứng dụng với các chức năng kỹ thuật thuận tiện đều được phân loại như là
phần mềm CAD. Nói cách khác, các công cụ CAD có nhiều cấp độ khác nhau tùy
theo ứng dụng. Có thể chúng chỉ có những công cụ để vẽ hình học nhằm tạo ra hình
dạng vật thể, hoặc có thêm các công cụ phân tích dung sai, tính toán một số đại
lượng vật lý và mô hình hóa phần tử hữu hạn… Ở mức độ cao là các phần mềm
CAD với các chương trình ứng dụng nâng cao cho phân tích và tối ưu hóa.

13


Vai trò cơ bản nhất của CAD là để xác định hình học của thiết kế như hình
dáng hình học của các chi tiết cơ khí, các kết cấu kiến trúc, mạch điện tử, mặt bằng
nhà cửa trong xây dựng… Các ứng dụng điển hình của CAD là tạo bản vẽ kỹ thuật
với đầy đủ các thông tin kỹ thuật của sản phẩm và mô hình hình học 3D của sản
phẩm. Hơn nữa, mô hình CAD này sẽ được dùng cho các ứng dụng CAE và CAM
sau này. Đây là lợi ích lớn nhất của CAD vì có thể tiết kiệm thời gian một cách
đáng kể và giảm được các sai số gây ra do phải xây dựng lại hình học của thiết kế
mỗi khi cần đến nó.
Một quá trình CAD tiêu biểu được thực hiện theo các bước sau:
* Xây dựng mô hình hình học sản phẩm.
* Phân tích kỹ thuật sản phẩm.
* Kiểm tra và đánh giá kỹ thuật.
* Xây dựng bản vẽ kỹ thuật.

Các công cụ CAD cần có để hỗ trợ quá trình thiết kế tùy thuộc vào pha thiết
kế:
* Đối với pha khái niệm hóa thiết kế các công cụ CAD cần có là các kỹ thuật mô
hình hóa hình học, các hỗ trợ đồ họa và các thao tác đồ họa.
* Pha mô hình hóa và mô phỏng thiết kế cần các công cụ kể trên, công cụ mô phỏng
chuyển động, lắp ráp và một số gói mô hình hóa khác.
* Pha phân tích thiết kế cần các gói về phân tích, các gói và các chương trình tùy
biến.
* Pha thiết kế tối ưu cần các ứng dụng tùy biến và tối ưu hóa kết cấu.
* Pha đánh giá thiết kế cần các công cụ về dung sai, kích thước và bảng các vật liệu.
* Pha tạo tài liệu và truyền đạt thông tin thiết kế cần công cụ tạo bản vẽ kỹ thuật và
công cụ tạo ảnh tô bóng.
Ngày nay CAD được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khác nhau. Có thể
kể tên ra sau đây một số ngành như sau: cơ khí, xây dựng, kiến trúc, điện, điện tử, y

14


học, dệt may, thiết kế sản phẩm, thiết kế công nghiệp, thiết kế nhạc cụ, thiết kế
vườn tược, chiếu sáng …
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều phần mềm CAD với những cấp độ khác
nhau. Có những phần mềm giá chỉ vài trăm đô la với tính năng hạn chế nhưng cũng
có những gói phần mềm giá hàng chục ngàn đến hàng trăm ngàn đô la. Cũng có
phần mềm CAD riêng lẻ và có những phần mềm CAD tích hợp tỏng phần mềm
CAD/CAM. Ở Việt Nam, trong lĩnh vực cơ khí, các phần mềm CAD phổ biến hiện
nay là AutoCAD, Mechanical Destop, Inventor, Solidworks, Catia, Pro/Engineer,
Unigraphics, Solid Edge…

Hình 1.1: Mô phỏng gia công với phần mềm EdgeCAM
Một số lợi ích cuả CAD trong hệ tích hợp CAD/CAM:

 Nâng cao năng suất kỹ thuật
 Giảm thời gian chỉ dẫn
 Giảm số lượng nhân viên kỹ thuật
 Dễ cải tiến cho phù hợp với khách hàng
 Phản ứng nhanh với nhu cầu thị trường

15


 Tránh phải ký các hợp đồng con để kịp tiến độ
 Hạn chế lỗi sao chép đến mức tối thiểu
 Độ chính xác thiết kế cao
 Khi phân tích dễ nhận ra những tương tác giữa các phần tử cấu
thành
 Phân tích chức năng vận hành tốt hơn nên giảm khâu thử
nghiệm trên mẫu
 Thuận lợi cho việc lập hồ sơ, tư liệu
 Bản thiết kế có tính tiêu chuẩn cao
 Nâng cao năng suất thiết kế dụng cụ cắt
 Dễ tiên liệu về chi phí, giá thành
 Giảm thời gian đào tạo hội hoạ viên và lập trình viên cho máy
NC
 Ít sai sót trong lập trình cho máy NC
 Giúp tăng cường sử dụng các chi tiết máy và dụng cụ cắt có
sẵn
 Thiết kế dễ phù hợp với các kỹ thuật chế tác hiện có.
 Tiết kiệm vật liệu và thời gian máy nhờ các thuật toán tối ưu.
 Nâng cao hiệu quả quản lý trong thiết kế.
 Dễ kiểm tra chất lượng sản phẩm phức tạp.
 Nâng cao hiệu quả giao diện thông tin và dễ hiểu nhau hơn

giữa các nhóm kỹ sư, thiết kế viên, hội họa viên, quản lý và các nhóm
khác.

16


1.2. CAM
CAM là công nghệ liên quan với việc sử dụng hệ thống máy tính để lập kế
hoạch, quản lý và điều khiển các quá trình chế tạo.
Một trong những lĩnh vực hoàn thiện nhất của CAM là điều khiển chương
trình số (Numerical Control – NC). Đây là kỹ thuật sử dụng các chỉ dẫn đã được lập
trình để điều khiển các máy công cụ như máy mài, máy tiện, máy phay, máy dập…
Máy tính có thể sản sinh ra một lượng đáng kể các chỉ dẫn NC dựa trên các dữ liệu
hình học từ cơ sở dữ liệu CAD cộng với những thông tin bổ sung được cung cấp bởi
người vận hành.
Một chức năng quan trọng khác của CAM là lập trình robot. Các robot này có
thể vận hành trong một tế bào gia công, chọn và định vị dao và chi tiết gia công cho
các máy NC. Những robot này cũng có thể thực hiện các nhiệm vụ đơn lẻ như hàn,
lắp ráp hoặc vận chuyển thiết bị hoặc chi tiết trong phân xưởng.
Lập quy trình chế tạo cũng là một mục đích của CAM. Quy trình chế tạo bao
gồm các nguyên công chi tiết của các bước sản xuất từ ban đầu đến kết thúc, từ máy
này đến máy khác trong phân xưởng.
Mặc dù việc lập quy trình chế tạo hoàn toàn tự động là điều gần như không thể
nhưng quy trình công nghệ chế tạo cho một chi tiết có thể được tạo ra nếu tồn tại
một quy trình chế tạo của một chi tiết tương tự. Cho mục đích này, công nghệ nhóm
đã được phát triển để tổ chức các chi tiết tương tự nhau thành một họ. Các chi tiết
được phân thành cùng một họ nếu chúng có những đối tượng gia công giống nhau
như các rãnh, các túi rỗng, các mép vát, các lỗ,… Vì thế để dò tự động sự giống
nhau giữa các chi tiết, cơ sở dữ liệu CAD phải chứa các thông tin về những đối
tượng như thế. Nhiệm vụ này được thực hiện nhờ công nghệ nhận dạng đối tượng.

Thêm vào đó, máy tính có thể được sử dụng để xác định khi nào đặt hàng
nguyên liệu và mua sắm chi tiết và số lượng hàng hóa cần phải đặt để đáp ứng kế
hoạch sản xuất.

17


Các công cụ CAM cần có để hỗ trợ cho quá trình sản xuất tùy thuộc vào pha
sản xuất, cụ thể như sau:
* Đối với pha lập quy trình sản xuất, các công cụ CAM sau đây cần phải có: kỹ
thuật lập quy trình chế tạo, phân tích chi phí, các đặc điểm kỹ thuật của công cụ và
vật liệu.
* Pha lập trình gia công chi tiết cần có công cụ lập trình NC.
* Pha kiểm tra cần phần mềm kiểm tra.
* Pha lắp ráp cần công cụ về lập trình và mô phỏng robot.
Trên thế giới hiện có rất nhiều phần mềm CAM đơn lẻ hoặc dạng tích hợp
CAD/CAM. Giá thành của các gói phần mềm này cũng khác biệt nhiều tùy thuộc
tính năng của chúng. Các phần mềm CAM, CAD/CAM phổ biến ở Việt Nam hiện
nay là MasterCAM, DelCAM SolidCAM, Pro/Engineer, Catia, Unigraphics,
Cimatron, VISI-Series,…

18


Hình 1.2: Quy trình sản xuất có CAD /CAM:

1.3. CNC
CNC là từ viết tắt cho Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) (điều khiển
bằng máy tính) – đề cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với
mục đích sản xuất (có tính lập lại) các bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức

tạp, bằng cách sử dụng các chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu
chuẩn EIA-274-D, thường gọi là mã G. CNC được phát triển vào khoảng đầu những
năm 1950 ở

phòng

thí

nghiệm

Servomechanism

của

Học

viện

kĩ

thuật Massachusetts Institute of Technology gọi tắt là M.I.T học viện nghiên cứu và
giáo dục ở thành phố Cambridge, Massachusetts Hoa Kỳ và đã nhanh chóng ứng
dụng vào việc chế tạo máy móc.
Khái niệm điều khiển số (NC):

19


Điều khiển số trong gia công cắt gọt là một hình thức tự động hoá bằng lập
trình, trong đó máy công cụ được điều khiển bởi chương trình bao gồm các chỉ thị

được mã hoá dưới dạng ký tự chữ, số và các ký tự đặc biệt khác, trong đó chỉ thị
điều khiển được chuyển đổi thành hai dạng tín hiệu:
- Tín hiệu xung điện: điều khiển tốc độ các động cơ truyền động tạo nên
chuyển động tương đối giữa dao cắt và chi tiết gia công.
- Tín hiệu đóng / ngắt (ON/OFF): thực hiện chức năng chuyển mạch, đổi
chiều quay trục chính; điều khiển các thiết bị phụ trợ như bôi trơn làm nguội, chọn
và thay dao; và các chức năng khác như dừng máy, kẹp phôi, nhả phôi ...
Theo phương thức truyền thông dữ liệu điều khiển, ta phân biệt 3 phương thức
điều khiển số:
Điều khiển số trực tiếp (Direct Numerical Control - DNC)
Điều khiển trực tiếp máy công cụ điều khiển số (máy NC) từ bên ngoài bởi
máy tính thực hiện chức năng lập trình, truyền chương trình, điều khiển quá trình
gia công. Đây là những hệ điều khiển dạng mạch cố định (hard-wirred), trong đó tất
cả các chức năng như nội suy, đọc băng, đọc chỉ thị, định vị được thực hiện bởi các
mạch điện tử.

20


Hình 1.3: Điều khiển số trực tiếp
Điều khiển số bằng máy tính (Computer Numerical Control - CNC)
Nhờ ứng dụng các thành tựu của công nghệ vi điện tử, vi xử lý trong thiết lập
trực tiếp máy tính trên hệ điều khiển máy (Machine Control Unit - MCU) để điều
khiển máy NC ngày nay hình thành nên phương thức điều khiển và thế hệ máy điều
khiển số bằng máy tính (máy CNC).
Do đó, CNC là hệ thống NC sử dụng máy tính thiết lập trực tiếp trên hệ điều
khiển máy và được điều khiển bởi các chỉ thị lưu trữ trên bộ nhớ máy tính để thực
hiện một phần hoặc toàn bộ các chức năng điều khiển số.
Các hệ điều khiển CNC có khả năng thực hiện các chức năng điều khiển bởi
phần mềm (soft-wired), do đó làm đơn giản mạch điều khiển CNC, giảm giá thành,

tăng độ tin cậy đồng thời có khả năng điều khiển linh hoạt và thông minh, có khả
năng hiệu chỉnh nhanh chóng và tiện ích, có khả năng lưu trữ dữ liệu gia công ngay
trên máy.

21


Điều khiển số phân phối (Distributive Numerical Control)
Nhờ khả năng thực hiện và lưu trữ đồng thời nhiều chương trính trên bộ nhớ
cho phép vận hành máy CNC không phụ thuộc vào máy tính chủ nên có thể giải
phóng máy tính chủ để thực hiện nhiệm vụ khác của hệ thống.
Với sự phát triển của khoa học máy tính, kỹ thuật điều khiển logic khả lập
trình (Programmable Logic Control - PLC), kỹ thuật truyền thông, phương thức
điều khiển số phân phối ra đời trong đó mạng máy tính được sử dụng để phối hợp
hoạt động của nhiều máy CNC.
Ngoài chức năng truyền chương trình tới các máy CNC, phương thức này còn
có khả năng giám sát và điều khiểntoàn bộ hệ thống, như hiển thị thông tin về trạng
thái làm việc của hệ thống, xuất thông tin hay chỉ thị điều khiển, điều
hành,...

22


Hình 1.4: Điều khiển số phân phối
Điều khiển số bằng máy tính (CNC)
a. Cấu trúc hệ thống CNC
Hệ thống CNC bao gồm 6 thành phần chính:
- Chương trình gia công (Part program)
- Thiết bị đọc chương trình (Program input device)
- Hệ điều khiển máy (MCU)

- Hệ thống truyền động (Drive system)
- Máy công cụ (Machine tool)

23


- Hệ thống phản hồi (Feedback system)

Hình 1.5: Cấu trúc hệ thống CNC
Chương trình gia công bao gồm các chỉ thị được mã hoá để điều khiển quá
trình gia công chi tiết, hệ điều khiển chuyển đổi các chỉ thị này thành tín hiệu điện
kích hoạt các chức năng hoạt động của máy.
Hệ điều khiển máy thực hiện chức năng đọc và biên dịch mã lệnh và sau đó
xuất các tín hiệu điện tương ứng truyền tới bộ khuếch đại servo để điều hành có cấu
servo (động cơ điện hoặc động cơ thuỷ lực) của hệ thống truyền động. Thiết bị phản
hồi như các cảm biến vị trí, chiều, tốc độ dịch chuyển và phản hồi các tín hiệu này

24


về hệ điều khiển máy. Hệ điều khiển máy so sánh các tín hiệu này với tín hiệu tham
chiếu cho trước bởi các mã lệnh điều khiển và xuất các tín hiệu điều chỉnh (sai lệch)
tới bộ khuếch đại servo cho tới khi đạt đại lượng yêu cầu.
Hệ MCU gồm hai phần: hệ xử lý dữ liệu (Data Processing Unit - DPU) và
mạch điều khiển (Control Loop Unit - CLU)
• DPU thực hiện các chức năng:
- Đọc mã lệnh từ thiết bị nhập
- Xử lý mã lệnh hay giải mã.
- Truyền dữ liệu vị trí, tốc độ và các chức năng phụ trợ tới CLU.
• CLU thực hiện các chức năng:

-Nội suy chuyển động trên cơ sở các tín hiệu nhận từ DPU và xuất các
tín hiệu điều khiển.
- Truyền tín hiệu điều khiển tới mạch khuếch đại của hệ truyền động.
- Nhận tín hiệu phản hồi về vị trí và tốc độ.
- Điều khiển các thiết bị phụ trợ.
Hệ thống truyền động thông thường bao gồm bộ khuếch đại servo, cơ cấu
servo, bộ truyền đai răng, đai ốc-vít me bi và bàn trượt. Hệ thống này quyết định độ
chính xác, công suất của máy.
b. Khả năng của CNC:
CNC có nhiều chức năng xử lý và điều khiển linh hoạt hơn NC:
•

Hiển thị chương trình và mô phỏng bằng đồ hoạ quá trình gia

công.
•

Nhập dữ liệu

•

Lưu trữ chương trình: ROM lưu trữ chương trình hệ thống,

25