Bài giảng Điều khiển máy CNC - Nguyễn Quang Địch

Bài giảng môn

Điều khiển máy CNC

TS. Nguyễn Quang Địch

1

Nội dung môn học

1. Tổng quan về hệ điều khiển máy CNC

2. Các thiết bị chính trong hệ điều khiển máy

CNC

3. Cấu trúc chương trình điều khiển CNC

4. Hệ thống CNC có cấu trúc phần mềm mở

5. Thiết kế cấu trúc cho hệ điều khiển máy CNC

2

Tài liệu tham khảo

1.Tạ Duy Liêm; Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ,

nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2001.

2. Suk-Hwan Suh, Seong-Kyoon Kang, Dae-Hyuk

Chung, Ian Stroud; Theory and Design of CNC System;

Springer-Verlag, London, 2008.

3. Alan Overby; CNC Machining Handbook, Mc Graw

Hill, 2011

4. Patrick Hood-Daniel, James Floyd Kelly; Build Your

Own CNC Machine, Springer-verlag, New York, 2009

3

TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC

1. CNC là gì?

2. Lịch sử phát triển của CNC

3. Các thành phần của hệ thống CNC

4. Đặc điểm của máy công cụ CNC

5. Hệ toạ độ trên máy công cụ CNC

6. Các điểm 0 và điểm chuẩn trên máy CNC

7. Điều khiển số trên máy công cụ CNC

8. Hiệu chỉnh dụng cụ cắt trong gia công CNC

4

1. Máy CNC là gì?

• NC = Numerical Control

• CNC = Computerized Numerical Control

• Các hoạt động được điều khiển bằng cách

nhập trực tiếp dữ liệu số

• Một dạng tự động hoá lập trình vạn năng

• Máy công cụ được điều khiển bằng hàng

loạt các lệnh được mã hoá

5

2. Lịch sử phát triển máy CNC

OAC - Open

Architecture

Controller

2. Lòch söû phaùt trieån:

– Maùy ñieàu khieån soá coå ñieån chuû yeáu döïa treân

coâng trình cuûa moät ngöôøi coù teân laø John

Parsons.

– Töø nhöõng naêm 1940 Parsons ñaõ saùng cheá ra

phöông phaùp duøng phieáu ñuïc loã ñeå ghi caùc döõ

lieäu veà vò trí toïa ñoä ñeå ñieàu khieån maùy coâng

cuï . Maùy ñöôïc ñieàu khieån ñeå chuyeån ñoäng

theo töøng toïa ñoä, nhôø ñoù taïo ra ñöôïc beà maët

caàn thieát cuûa caùnh maùy bay.

7

2. Lòch söû phaùt trieån

. Naêm 1948 J. Parson giôùi thieäu hieåu bieát cuûa mình cho

khoâng löïc Hoa Kyø. Cô quan naøy sau ñoù ñaõ taøi trôï cho

moät loaït caùc ñeà taøi nghieân cöùu ôû phoøng thí nghieäm

Servomechanism cuûa tröôøng Ñaïi hoïc kyõ thuaät

Massachusetts (MIT).

. Coâng trình ñaàu tieân taïi MIT laø phaùt trieån moät maãu

maùy phay NC baèng caùch ñieàu khieån chuyeån ñoäng cuûa

ñaàu dao theo 3 trucï toïa ñoä. Maãu maùy NC ñaàu tieân

ñöôïc trieån laõm vaøo naêm 1952. Töø 1953 khaû naêng cuûa

maùy NC ñaõ ñöôïc chöùng minh.

8

2. Lòch söû phaùt trieån

• Moät thôøi gian ngaén sau, caùc nhaø cheá taïo maùy baét ñaàu

cheá taïo caùc maùy NC ñeå baùn, vaø caùc nhaø coâng nghieäp,

ñaëc bieät laø caùc nhaø cheá taïo maùy bay ñaõ duøng maùy NC ñeå

cheá taïo caùc chi tieát caàn thieát cho hoï.

• Hoa kyø tieáp tuïc coá gaéng phaùt trieån NC baèng caùch tieáp

tuïc taøi trôï cho MIT nghieân cöùu ngoân ngöõ laäp trình ñeå

ñieàu khieån maùy NC. Keát quûa cuûa vieäc naøy laø söï ra ñôøi

cuûa ngoân ngöõ APT: Automatically Programmed Tools

vaøo năm 1959

9

2. Lòch söû phaùt trieån:

• Muïc tieâu cuûa vieäc nghieân cöùu APT laø ñaûm baûo moät

phöông tieän ñeå ngöôøi laäp trình gia coâng coù theå nhaäp caùc

caâu leänh vaøo maùy NC. Maëc duø APT bò chæ trích laø thöù

ngoân ngöõ quùa ñoà soä ñoái vôùi nhieàu maùy tính, noù vaãn laø

coâng cuï chính yeáu vaø vaãn ñöôïc duøng roäng raõi trong coâng

nghieäp ngaøy nay vaø nhieàu ngoân ngöõ laäp trình môùi laø döïa

treân APT.

10

2. Lòch söû phaùt trieån

C I M

C A D / C A M

C A D

F MS

C N C

N C

1960

1950

1970

1980

1990

11

So saùnh Caáu truùc maùy coâng cuï

thoâng thöôøng vaø maùy CNC

Maùy coâng cuï CNC ñöôïc thieát keá cô baûn gioáng nhö

maùy coâng cuï vaïn naêng.Söï khaùc nhau thaät söï laø ôû choã

caùc boä phaän lieân quan ñeán tieán trình gia coâng cuûa maùy

coâng cuï CNC ñöôïc ñieàu khieån bôûi maùy tính.

• Caùc höôùùng chuyeån ñoäng cuûa caùc boä phaän maùy coâng cuï

CNC ñöôïc xaùc ñònh bôûi moät heä truïc toïa ñoä.

• Moãi chuyeån ñoäng cuûa caùc boä phaän maùy coù moät heä

thoáng ño rieâng ñeå tính toaùn caùc vò trí töông öùng vaø phaûn

hoài thoâng tin naøy veà heä ñieàu khieån.

12

So saùnh chöùc naêng

• Nhaäp döõ lieäu: Duøng chöông trình NC

• Ñieàu khieån: Maùy tính ñöôïc tích hôïp trong heä

ñieàu khieån CNC vaø phaàn meàm töông öùng kieåm

soaùt toaøn boä caùc chöùc naêng ñieàu khieån cuûa maùy

coâng cu.ï

• Kieåm tra: Treân maùy coâng cuï CNC, kích thöôùc

cuûa chi tieát gia coâng ñöôïc ñaûm baûo trong suoát

quaù trình gia coâng vôùi söï phaûn hoài lieân tuïc cuûa

heä thoáng ño.

13

Các ứng dụng của CNC

1. Máy gia công cắt gọt kim loại: Đây là lĩnh vực sử dụng nhiều nhất

thiết bị điều khiển CNC. Chúng ta đã rất quen với các loại máy

phay, máy tiện, hay máy khoan điều khiển CNC.

- Máy khoan

14

Các ứng dụng của CNC

- Máy phay

Một máy phay có 5 trục điều khiển CNC có thể đưa mũi của dụng cụ gia công tới

một điểm bất kỳ và chuyển động trên bề mặt phôi, đồng thời duy trì một góc

nghiêng định trước so với bề mặt. Có thể thực hiện linh hoạt chuyển động tương

đối đó giữa dụng cụ và phôi theo một trong 3 cách.

•Giữ cố định trục của dụng cụ, thực hiện xoay bàn gá phôi theo 2 trục.

•Thực hiện xoay trục của dụng cụ và một trục của bàn gá phôi.

•Giữ cố định phôi và xoay 2 trục của dụng cụ

15

Các ứng dụng của CNC

- Trung tâm gia công

Có thể thực hiện mọi

nguyên công cắt gọt

kim loại như phay

thẳng, khoan, tiện, vê

bóng bề mặt, khoan cắt

ren trong. Nếu được

trang bị đủ còn thêm cả

phay theo quỹ đạo,

khoan nghiêng, cắt ren

ngoài. Mỗi dụng cụ

đều phải có khả năng

lập trình tốc độ quay và

chuyển động tịnh tiến.

16

3. Caùc thaønh phaàn cô baûn cuûa

heä thoáng NC

Heä thoáng

ñieàu khieån

Chöông trình

Maùy coâng cuï

17

3. Caùc thaønh phaàn cô baûn cuûa heä thoáng NC

18

3. Caùc thaønh phaàn cô baûn cuûa heä thoáng NC

19

Chöông trình ñieàu khieån.

• Laø nhöõng taäp hôïp nhöõng caâu leänh ñieàu khieån maùy phaûi laøm gì. Caùc

leänh naøy ñöôïc maõ hoùa ôû daïng soá vaø kyù hieäu maø thieát bò ñieàu khieån

coù theå nhaän daïng ñöôïc. Chương trình điều khiển coù thể được lưu trữ

treân phieáu ñuïc loã baêng ñuïc loã, baêng töø. Thí duï chöông trình gia

coâng:

%

Duïng cuï

G90 G40 G80

T2M06S3000

G0 Z1.

X2. Y2.

Z.1

G1 Z-1. F10.

X6.

Y6.

G1 X3.

G3X2.Y5.R1.

Đường chạy dao

G1Y2.

G0 Z1.

X0. Y0.

%

20