Chương I : GIỚI THIỆU VE MAY CNC ( Computer Numerical Control) I. Quá trình phát triển : Máy CNC là máy công cụ được điều khiển theo chương trình số, 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. Máy CNC được xem như I hệ thống điều khiển tự động hay có thể xem nó như một người máy được điều khiển bởi con người. Sự hoạt động của máy được điều khiển bởi bộ vi xử I các vi mạch ghép nối đẩm nhiệm các chức năng của chương trình điều khiển như ; Xác định toa đó, giám sát trạng thái hoạt động của máy , tĩnh toán chính lý các thông số So với các loại máy công cụ điểu khiển bẰng tay.
kết quả lâm việc của máy €NC không phụ thuộc vào tay nghề ủa người điều khiển à có nhiều khá náng vượt trội hơn rải nhiều Nó đã giải g ếL được những vướng mắc má máy công cụ thông thường không thể giải quết c„ đặc biệt trong nganh hang khúng vũ trụ. Cuối những nam 1940 học viền vồng n > MIT thực hiện dự án n cứu kỹ thuật điều khiển số , vì ngành hàng không ần chế tạo ra những chỉ quan trọng phức tạp để sân xuất này bày, -Năm 1953 công hỗ sàng chế máy phạy điều khiển theo chương trình số NC, "959 những mày NC đầu tiên của Châu Au được triển lãm tái Pari. " 1060 các hệ điều khiển số được chế tạo tương ứng với trình độ kỹ thuật của công nghệ bóng đèn điện tử và rơle với kích thước lớn và giá thành còn cao , máy NC ở thời kỳ này được ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp hàng không Từ những năm 1970 ngành điểu khiển số phát triển nhanh chóng ứng dụng những thành tựu của kỹ thuật vi điện tử , vi mạch tích hợp , đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của ngành điện toán , cùng với công nghệ phần mễm liên tục cho ra đời các chương trình ứng dụng với khả năng vượt trội hơn, chương trình điều khiển linh hoạt hơn ,dung lượng nhớ ngày càng được mở rộng. Khi gia công những chỉ tiết có biên dạng gia công phức tạp nếu sử dụng kỹ thuật thông thường sẽ tốn nhiều thời gian và chỉ phí rất cao, độ chính xác kém.
Nhưng nếu sử dụng chương trình số cho máy CNC để gia công những biên dạng phức tạp này , với các hàm toán học , việc giải toán và điều khiển thông qua bộ vi xử lý và các mạch điện tử đã trở nên dễ dàng hơn. Các giá trị tính toán được biên dịch dưới dạng mã nhị phân , đây là nguyên tắc cơ ban để ứng dụng điều khiển số cho máy công cụ. Máy công cụ điều khiển số đâu tiên là máy phay NC đứng , các trục chạy đao được điều khiển bởi các motor riêng biệt. SVTH: DINH THANH L! EM & TRỊNH VAN DUAN Trang 6 LUẬN VĂN TỐT === __ `' ` NGHIỆP `.
NGO VAN THUYEN `. CAUTAO CHUNG CUA MAY CNC. Cấu tạo chung của máy CNC có thể chia thành 3 khối cơ bản 2.Khối cấp dữ liệu : Khối này có chức năng nhận dữ liệu từ ngoài đưa vào máy ( các dữ liệu có thể ở dạng tương tự hoặc số ) các dữ liệu này được chuyển toàn bộ thành tín hiệu số nhị phân và được xử lý ð(MPSau đó đưa ra đến bộ điều khiển. Khối này bao gồm máy vì tính ( bộ vi xử lý €PY,monitor, bàn phím ) và các cơ cấu lưu trữ dữ liệu như băng từ, đĩa từ , đĩa compáct.
Khối điều khiển Khối điều khiển bao gồm cả card giao tiếp với máy tính , mạch điều khiển ( bao gồm những cổng logic điều khiển để thay đối trạng thái dẫn hoặc ngắt của cdc transistor trong mạch động lực ) và mạch động lực ( là mạch gồm có những các transistor hoạt động theo cơ chế dẫn ngất để kéo các motor của máy chạy ) Khối điều khiển sẽ hoạt đồng theo tín hiệu điểu khiển từ khối cấp dữ liệu đưa tới thông qua card giao nếp với máy tính( qua cổng siot). Dữ liệu điều khiển được lập trình trước dựa tiên chỉ tiết cần giá công và khối điều khiển sẽ thực hiện các lệnh nà v 2. Khối cơ câu chủp hành , “Tương tự nh các mày công cụ thàng thường , chuyển động chạy dáo của máy €NC thường gồm 3 chuyển dong cơ bán là : ~ Chuyển động tịnh tiến theo 3 trục X,Y. - Chuy: động chạy dào là chuy động tương đối giữa mám cáp chỉ tiết và đạo ( thực tế thì chỉ có mầm kẹp chỉ tiết chạy do motor trục X và trục Y chạy còn dao thì chạy tại chỗ ).
Ngoài 3 phường cơ bản , chuyển động chạy dao còn có các chuyển động quay quanh trục, Chuyển động của các trục được điều khiển nhờ vào một động cơ điện độc lập „ tuy nhiên giữa các động cơ lại có quan hệ với nhau tuỳ theo chương trình điều khiển chúng. Ứng với mỗi phương chuyển động của mâm kẹp chỉ tiết luôn kèm theo 1 bộ cắm biến vị trí đặt dọc mâm kẹp và 1 bộ cẩm biến tốc độ quay đặt trên đầu trục của động cơ .1 Động cơ dẫn động : Động cơ dẫn động có thể là động cơ truyền động thẳng ( động cơ điện tịnh tiến , xy lanh thuỷ lực ) hay động cơ quay kết hợp bộ chuyển đổi chuyển động thẳng. Cho đến nay động cơ dẫn động trên máy CNC phổ biến vẫn dùng các loại động cơ điện 1 chiểu nam châm vĩnh cửu. = Ngoài ra còn có các động cơ điện xoay chiều , động cơ servo dùng điện một chiều không có chổi than ( trong khuân khổ luận văn thiết kế mạch điều khiển =—— ns SVTH: DINH THANH LIEM & TRINH VAN DUAN Trang 7 LUÂN VĂN —— —— TỐT —— NGHIỆP.
NGO VAN THUYEN. để điều khiển các motor servo DC cho nên phân nói về động cơ servo DC sẽ được dé cập ở chương sau ) .Vitme- Đại ốc bi : Chuyển động quay của động cơ được chuyển thành chuyển động tịnh tiến nhờ bộ vit- me đai ốc bi , chúng có ưu điểm là ma sát rất nhỏ , ít bị mòn , nhược điểm là có độ giảm chấn thấp. Trên thực tế người ta dùng cặp đai ốc ghép căng theo chiều trục để khử độ rơ giữa trục và bẩn thân đai ốc mà không làm tăng ma sát giữa chúng. Truyền động chạy dao đòi hồi : -Thích ứng với số vòng quay của động cơ với tốc độ chạy dao theo yêu cầu.
~Thích ứng momen. -Phù hợp việc bố trí lắp dat Truyền động chày đào phải có quán tính nhỏ , có độ bến xodn cao , dung sai nhỏ, với đặc tính trên các cập tuyển đại răng Ï cấp ngày cảng được sử dụng nhiều, I. HE TOA DO MAY, 3.Hệ toa độ vuông góc : Hình 1 —1. Hệ toạ độ vuông góc trên máy ~Trục X là trục chính trong mặt phẳng định vị , trên máy nó nằm song song với bàn máy.
-Trục Y là trục thứ 2 trong mặt phẳng định vị nó nằm trên nắp mặt máyvà vuông góc với bàn máy. ~Trục Z luôn luôn trùng với trục truyền động chính, trục này được nhà chế tạo máy xác định. Chiểu dương của trục Z chạy từ chỉ tiết hướng đến dao cắt , điều đó có nghĩa là trong chuyển động theo chiéu âm của trục Z dao cắt sẽ đi tới bể mặt chỉ tiết. -Để xác định nhanh chiều các trục ta dùng qui luật bàn tay phải (như hình vẽ ) : SVTH: ĐỊNH THANH LIEM & TRỊNH VAN DUAN Trang 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGO NGO VAN VAN THUYEN THUYEN.Xác định nhanh chiều trục toa độ Ngón giữa theo chiều trục Z., ngón tay cái theo chiều trục X , ngón trồ theo chiéu trục Y.2, Dùng toa đội đc cạc: ` -Đo các khoảng cách theo chiều đương của trục kèm dấu + phía trước , các khoảng cách theo chiếu ẩm có kèm theo dấu - phía trước.
Các số đo có thể đưa ra theo 2 phiđứng thức +Ð0 tuyệt đối (90 < Hinh 1-3. Do tuyệt đối G90 + Do theo chuỗi kích thước GÓ1) 4 Hình 1-4. Do theo chuỗi kích thước G91 —— SVTH: ĐINH THANH LIEM & TRINH VAN DUAN Trang 9 LUÂN VĂN TỐT NGHIÊP. GVHD: NGO VAN THUYEN 3.
Dùng toa độ cực. Có 3 mặt phẳng chính , từ 3 trục X, Y , Z của hệ thống sẽ có 3 bể mặt kẹp đó là : Mặt X/Y ; Mặt X/Z ; Mặt Y/Z. Hình 1-6, Ba mát phẳng chính hm quan trong trong một hệ toạ độ ¡ HÀ gốc Ú của hệ toa đồ máy -Điểm chỉ tiết Là gốc Ø của hệtsa độ chỉ tiết nó được giữ cố định cho một chỉ tiết -Điểm 0 lập tình Là điểm gối Ô từ đồ xác định các dữ liệu cập nhật trong một chương trình , điểm này có thể thấy tối thông qua lệnh dịch chuyển điểm 0. lển đường dịch ch ệ quan các hệ thông đo có ứng dụng phổ biến nhất Số hoá Đidial) fps Asa bn p Tuyệt đối Gia cố Trực tiếp Gián tiếp Trực tiếp Gián tiếp 3.Nhiém vu của các hệ thống đo lường dịch chuyển.
-Mạch điều chỉnh vị trí : Điều chỉnh máy chạy theo một đường chính xác. -Xich điều khiển các thông tin đóng/ ngắt ( thông tin công nghệ ) như số vòng quay , lượng chạy dao cắt và dẫn dung dịch trơn nguội.3 ,Các dạng hê thống đo đường dịch chuyển : Máy CNC có 3 trục điều khiển cho nên cần có 3 mạch điều chỉnh vị trí -Do đường dịch chuyển kiểu gia cố. -Do đường dịch chuyển kiểu tuyệt đối. =— SVTH: ĐINH THANH LIEM & TRINH VAN DUAN Trang 10 LUAN VAN TOT NGHIEP GVHD: NGO VAN THUYEN 3.6, Các dạng điều khiển : Hình I- 7.
Sơ để điều khiển theo điểm Gồm có 3 dạng -Điều khiển điểm -Diéu khiển đoạn thẳng: -Điễu khiển biên đang cong 3.Điểu khiển di -Dùng cho những điểu khiển định vị đơn giản , việc đi tới các điểm lặp trình được thực hiện bằng chuyển động chạy nhành, dào khong thực hiện cất gọt gia công , khi tửi điểm dịch mới xây ra quá trình gia công. Các trưởng hợp ứng dụng điều khiể điểm ; -Điều khiển các mày khoản. ~Điều khiển các may hần điểm đơn giấn. -Điều khiển các cơ cầu cấp chỉ tiết tự động đơn giản.2 ,Điều khiển đoạn , đường thẳng.