Tài liệu Bai giang cong nghe va lap trinh cnc

Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI KHOA CÔNG NGHỆ BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ VÀ LẬP TRÌNH CNC BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Tài liệu lưu hành nội bộ 1 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC CAD/CAM-CNC Thôøi löôïng : 20 lyù thuyeát – 10 baøi taäp Noäi dung Chöông 1 : Toång quan veà ñieàu khieån soá Chöông 2 : Cô sôû laäp trình CNC (4+1) Chöông 3 : Coâng ngheä vaø laäp trình phay CNC (3+2)*2 Chöông 4 : Coâng ngheä vaø laäp trình tieän CNC (2+3) Chöông 5 : Coâng ngheä Cad/Cam (1 buoåi) 2 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Giaùo trình CAD/CAM-CNC, NGUYEÃN NGOÏC ÑAØO, ÑHSPKT Cad/Cam Theory And Applycation, Ait Thailan Ñieàu khieån soá vaø coâng ngheä treân maùy ñieàu khieån soá, NGUYEÃN ÑAÉC LOÄC , KHKT Coâng ngheä laäp trình – gia coâng ñieàu khieån soá, ÑOAØN THÒ MINH TRINH, KHKT Coâng ngheä Cad/Cam, Ñoaøn Thò Minh Trinh Coâng ngheä Cad/Cam , Baønh Tieán Long Kyõ thuaät laäp trình CNC vôùi Mastercam V8.1, NGUYEÃN HOAØI NAM, ÑHSPKT 3 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC CHÖÔNG 1 :TOÅNG QUAN VEÀ ÑIEÀU KHIEÅN SOÁ I. KHAÙI NIEÄM ÑIEÀU KHIEÅN SOÁ : Ñieàu khieån soá laø moät hình thöùc ñaëc bieät cuûa töï ñoäng hoùa. Theo EIA (Electronic Industries Assotiation): “Moät heä thoáng trong ñoù caùc hoaït ñoäng ñöôïc ñieàu khieån bôûi döõ lieäu soá ñöôïc ñöa tröïc tieáp vaøo ôû moät ñieåm naøo ñoù. Heä thoáng phaûi töï ñoäng dòch chuyeån toái thieåu moät phaàn naøo ñoù cuûa döõ lieäu naøy ” Döõ lieäu soá caàn coù ñeå taïo ra moät chi tieát ñöôïc goïi laø chöông trình chi tieát (part program) Caùc maùy coâng cuï ñieàu khieån theo chöông trình soá goïi laø maùy NC (numerical control) hoaëc CNC ( computer numerical control). II. LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN CUÛA CNC : YÙ töôûng ñieàu khieån moät coâng cuï thoâng qua moät chuoãi leänh keá tieáp lieân tuïc ñöôïc phaùt kieán töø theá kyû 14 baét ñaàu töø nhöõng cuïm chuoâng ñöôïc ñieàu khieån bôûi caùc truïc ñuïc loã. Naêm 1808, Joseph M Jacquard ñieàu khieån töï ñoäng maùy deät baèng nhöõng taám toân ñuïc loã. Ñaùnh daáu söï ra ñôøi cuûa vaät mang thoâng tin thay ñoåi ñöôïc. Naêm 1863, M Fourneaux ñaêng kyù phaùt minh ñaøi döông caàm töï ñoäng Pianola, trong ñoù caùc phím baám ñöôïc ñieàu khieån baèng baêng giaáy ñuïc loã. Baêng giaáy ñuïc loã duøng laøm vaät mang thoâng tin ñöôïc phaùt kieán. Naêm 1938, Claud E. Shannon taïi MIT (Massachusetts Intitue of Technology) ñaõ chöùng minh raèng vieäc tính toaùn vaø truyeàn taûi nhanh döõ lieäu chæ coù theå duy nhaát thöïc hieän nhôø maõ nhò phaân.Cô sôû khoa hoïc cho maùy tính vaø ñieàu khieån soá ñöôïc hoaøn thieän. Naêm 1946, maùy tính soá ñieän töû ñaàu tieân “ENIAC” ra ñôøi, döïc treân coâng ngheä ñeøn ñieän töû. Naêm 1949 – 1952, John Parsons vaø MIT phoái hôïp cheá taïo thaønh coâng maùy phay ñieàu khieån soá ñaàu tieân coù teân laø Cincinati Hydrotel, coù truïc ñöùng.Tuû ñieàu khieån duøng ñeøn ñieän töû, coù theå dòch chuyeån ñoàng thôøi 3 truïc (3D Linear interpolation), tieáp nhaän döõ lieäu qua baêng ñuïc loã maû nhò phaân. Naêm 1954, thieát bò ñieàu khieån NC coâng nghieäp d6aøu tieân ra ñôøi. Naêm 1957, maùy phay NC ñöôïc trang bò trong caùc xöôûng cheá taïo maùy bay cuûa khoâng löïc Hoa Kyø. Naêm 1958, ngoân ngöõ laäp trình APT ra ñôøi. Naêm 1968, kyõ thuaät maïch tích hôïp IC (Intergrated Circuits) laøm cho caùc tuû ñieàu khieån nhoû hôn vaø coù ñoä tin caäy cao hôn. Naêm 1972, theá heä caùc thieát bò NC keát noái vôùi maùy vi tính –CNC. Theá heä naøy nhanh choùng ñöôïc thay theá bôûi caùc cuïm ñieàu khieån duøng Microprocessor (µP). Naêm 1986, chuaån hoùa caùc giao dieän, laø cô sôû cho heä thoáng CIM (Computer Intergrated Manufacturing) phaùt trieån. Naêm 1990, hình thaønh vaø phaùt trieån caùc heä thoáng CIM 4 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC III. CAÁU TRUÙC HEÄ THOÁNG CNC : Caùc ñaëc ñieåm keát caáu phaân bieät giöõa maùy coâng cuï ñieàu khieån CNC vaø maùy coâng cuï thoâng thöôøng 5 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC Hình phay 6 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC Hình tieän 7 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC CAÁU TRUÙC MOÄT HEÄ THOÁNG CNC Goàm 6 thaønh phaàn chính: 1. Chöông trình gia coâng (part program) : bao goàm caùc chæ thò ñaõ ñöôïc maõ hoùa. 2. Heä ñieàu khieån maùy (Machine control Unit - MCU) ñöôïc chia thaønh 2 thaønh phaàn laø : - Ñôn vò xöû lyù döõ lieäu (DPU- Data Processing Unit): thöïc hieän chöùc naêng ñoïc maõ leänh töø thieát bò nhaäp döõ lieäu, xöû lyù maõ leänh (giaûi maõ), truyeàn döõ lieäu cho CLU. - Maïch ñieàu khieån (CLU – Control Loop Unit): thöïc hieän caùc chöùc naêng noäi suy chuyeån ñoäng treân cô sôû tín hieäu nhaän ñöôïc töø DPU , xuaát caùc tín hieäu ñieàu khieån, nhaän tín hieäu phaûn hoài, ñieàu khieån caùc thieát bò phuï trôï. 3. Thieát bò ñoïc chöông trình (program input) : Maùy ñoïc hay ñöôøng truyeàn RS232C 4. Heä thoáng truyeàn ñoäng (drive system): Duøng caùc ñoäng cô moät chieàu hoaëc xoay chieàu ñieàu chænh voâ caáp toác ñoä vaø caùc boä truyeån chính xaùc nhö vít me/ ñai oác bi. 5. Maùy coâng cuï 6. Heä thoáng phaûn hoài (feetback system) IV. KHAÛ NAÊNG CUÛA CNC : So vôùi NC ( ñieàu khieån baèng maïch coá ñònh), CNC (ñieàu khieån baèng phaàn meàm) coù nhieàu chöùc naêng xöû lyù vaø linh hoaït hôn.  Hieån thò chöông trình vaø moâ phoûng baèng ñoà hoïa quaù trình gia coâng.  Nhaäp döõ lieäu baèng nhieàu caùch.  Coù khaû naêng löu tröõ chöông trình.  Coù khaû naêng thay ñoåi vaø caäp nhaät chöông trình  Kieåm tra , chaån ñoaùn loãi chöông trình baèng ñoà hoïa maùy tính.  Coù theå giao tieáp vôùi caùc thieát bò vi xöû lyù khaùc.  Quaûn lyù döõ lieäu  Duøng nhieàu heä ñôn vò (inch – metric) vaø heä toïa ñoä (tuyeät ñoái-töông ñoái)  Hoaït ñoäng vôùi caû 2 loaïi maõ ñieàu khieån EIA vaø ASCII  Coù khaû naêng tính toaùn  Buø tröø baùn kính vaø chieàu daøi dao  Noäi suy hình hoïc. 8 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC Chöùc naêng hoã trôï laäp trình : thu, phoùng, xoay ... Coù khaû naêng haäu xuû lyù (postprocessing): tieáp nhaän tröïc tieáp döõ lieäu quyõ ñaïo chaïy dao döôùi daïng maõ nhò phaân (Binary cutter location- BCL). Thöïc hieän trong cheá ñoä thôøi gian thöïc. 1. ÖU ÑIEÅM CUÛA CNC :  Naêng suaát taêng  Ñoä chính xaùc cao (ñeán 0.001 mm)  Chaát löôïng gia coâng oån ñònh, ñoä chính xaùc laëp laïi cao  Haï giaù thaønh saûn xuaát  Giaûm giaù thaønh ñieàu haønh tröïc tieáp   2. NHÖÔÏC ÑIEÅM CUÛA CNC :  Giaù thaønh maùy cao  Giaù thaønh baûo döôõng cao, phöùc taïp  Vaän haønh phöùc taïp, caàn coâng nhaân coù tay ngheà. 3. CAÙC YEÂU CAÀU ÑAËT RA   Caàn coù söï phoái hôïp chaët cheõ giöõa caùc khaâu thieát keá, chuaån bò saûn xuaát, gia coâng Caàn ñaøo taïo naâng cao cho thôï chuyeân moân. Moät khoùa ñaøo taïo veà kyõ thuaät CNC laø phaûi coù. V. TRUÏC TOÏA ÑOÄ – CHIEÀU CHUYEÅN ÑOÄNG Duøng heä truïc toïa ñoä Decarte vuoâng goùc ñöôïc xaùc ñònh theo qui taéc baøn tay phaûi Qui ñònh veà caùc truïc quay Caùc truïc toïa ñoä song song vôùi X,Y,Z kyù hieäu laø U, V, W 9 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC Khi laäp trình ta qui öôùc raèng duïng cuï chuyeån ñoäng töông ñoái so vôùi heä thoáng toïa ñoä, coøn chi tieát ñöùng yeân 10 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC VI. CAÙC ÑIEÅM “0” VAØ CAÙC ÑIEÅM CHUAÅN treân maùy CNC Kyù hieäu Moâ taû M W R E B N Reference point Ñieåm 0 cuûa maùy, laø ñieåm goác cuûa caùc heä thoáng toïa ñoä maùy. Do nhaø saûn xuaát qui ñònh. Treân maùy phay thöôøng laø ñieåm xaùc ñònh giôùi haïn dòch chuyeån cuûa baøn maùy. Work part zero point Ñieåm 0 cuûa chi tieát, laø ñieåm goác cuûa heä truïc toïa ñoä gaén leân chi tieát. Do ngöôøi laäp trình choïn vaø xaùc ñònh Reference point Caùc ñieåm chuaån cuûa maùy, coù khoaûng caùch xaùc ñònh so vôùi ñieåm 0 cuûa maùy vaø ñöôïc ñaùnh daáu treân caùc baøn tröôït Tool reference point Ñieåm gaù dao, khi duïng cuï ñöôïc laép vaøo oå dao thì ñieåm B vaø E truøng nhau Treân maùy phay ñieåm B naúm treân vaønh truïc chính Treân maùy tieän, B naèm taïi maët phaúng cuûa ñaàu revonve Tool setup point Ñieåm chuaån cuûa dao, duøng hieäu chænh töï ñoäng caùc kích thöôùc dao Tool change point Ñieåm thay dao 11 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC Location of the zero and reference points Work part zero point Tool setup point 12 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC Thieát laäp ñieåm W cho maùy tieän Giaù trò ZW goïi laø dòch chuaån (zero point shift) , vaø seõ ñöôïc nhaäp vaøo maùy CNC . Trình töï thöïc hieän 1. khôûi ñoäng maùy. 2. Ñöa dao seõ duøng vaøo vò trí laøm vieäc. 3. ñòch chuyeån dao sao cho dao töïa vaøo maët ñaàu cuûa phoâi . 4. Nhaäp vaøo giaù trò cuûa Zw Thieát laäp ñieåm W cho maùy phay Dòch chuyeån dao theo theo truïc Z Dòch chuyeån dao theo theo truïc X Dòch chuyeån dao theo theo truïc Y VII.CAÙC DAÏNG ÑIEÀU KHIEÅN Ñieàu khieån theo Ñieåm (PTP) 13 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC Gia coâng theo caùc toïa ñoä xaùc ñònh ñôn giaûn Duïng cuï thöïc hieän chaïy dao nhanh khoâng caét goït ñeán caùc ñieåm laäp trình. Tuøy thuoäc vaøo heä ñieàu khieån maø caùc truïc coù theå chuyeån ñoäng keá tieáp nhau hay chuyeån ñoäng ñoàng thôøi khoâng coù moái quan heä haøm soá. Ñieàu khieån theo Ñoaïn Taïo ra caùc ñöôøng chaïy song song vôùi caùc truïc cuûa maùy vôùi dao caét goït taïo neân beà maët gia coâng Ñieàu khieån theo ñöôøng Vieàn Taïo ra caùc ñöôøng baát kyø trong khoâng gian Tuøy thuoäc vaøo soá truïc ñöôïc ñieàu khieån ñoàng thôøi maø coù theå phaân thaønh : ñieàu khieån 2D, 2 1/2D , 3D, 4D … 2D Thöïc hieän moät ñöôøng vieàn trong mp XY. Truïc thöù 3 ñöôïc ñieàu khieån ñoäc laäp vôùi 2 truïc treân. 2D1/2 Thöïc hieän noäi suy moät ñöôøng vieàn trong maët phaúng, coù theå laø mp XY, hay YZ, hay ZX tuøy thuoäc vaøo vieäc khai baùo mp noäi suy trong chöông trình (G17/G18/G19) Truïc thöù 3 ñöôïc ñieàu khieån ñoäc laäp vôùi 2 14 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC truïc treân. 3D Löu yù raèng trong ñieàu khieån 3D ñaõ tích hôïp trong ñoù ñieàu khieån ñieåm, ñöôøng, 2D VIII. QUAÙ TRÌNH GIA COÂNG TREÂN MAÙY CNC       Nghieân cöùu coâng ngheä gia coâng chi tieát Thieát keá quó ñaïo caét Laäp chöông trình ñieàu khieån Kieåm tra chöông trình ñieàu khieån Ñieàu chænh maùy CNC Gia coâng chi tieát 15 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC CHÖÔNG 2 : CÔ SÔÛ LAÄP TRÌNH NC Tính kinh teá cuûa caùc maùy coâng cuï CNC phuï thuoäc nhieàu vaøo chöông trình ñieàu khieån, moät chöông trình hoaøn haûo laøm cho quaù trình gia coâng trôû neân linh hoaït vaø kinh teá. I. CAÙC THUÛ TUÏC LAÄP TRÌNH : Laäp trình Tay Ngöôøi laäp trình hoaøn thaønh chöông trình maø khoâng coù söï trôï giuùp cuûa maùy tính Laäp trình coù söï giuùp ñôõ cuûa Ngöôøi laäp trình söû duïng ngoân ngöõ laäp trình hoaëc phaàn meàm maùy maùy tính tính nhö laø moät coâng cuï trôï giuùp ñeå chuyeån ñoåi töï ñoäng döõ lieäu hình hoïc vaø döõ lieäu coâng ngheä thaønh chöông trình NC Laäp trình theo coâng ngheä Baèng caùc phaàn meàm tích hôïp CAD/CAM cho pheùp söû duïng chung CAD/CAM cô sôû döõ lieäu cho caùc chöùc naêng thieát keá vaø laäp keá hoaïch saûn xuaát. Chöùc naêng CAD cho pheùp xaùc laäp hình hoïc chi tieát gia coâng Chöùc naêng CAM taïo quó ñaïo chaïy dao 16 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC II. GHI KÍCH THÖÔÙC TREÂN BAÛN VEÕ : Vieäc qui chuaån caùch ghi kích thöôùc treân baøn veõ duøng trong gia coâng NC seõ giuùp cho ngöôøi laäp trình deã daøng bieán ñoåi caùc thoâng tin treân baûn veõ thaønh caùc thoâng tin dòch chuyeån. Ghi kích thöôùc tuyeät ñoái : Moïi kích thöôùc ñeàu xuaát phaùt töø ñieåm W Ghi kích thöôùc töông ñoái : Moät kích thöôùc ñöôïc ghi xuaát phaùt töø vò trí cuûa kích thöôùc tröôùc noù Ghi kích thöôùc nhôø caùc baûng Ngöôøi ta thay theá caùc kích thöôùc treân baûn veõ baèng caùc soá thöù töï vò trí 17 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC III. LAÄP TRÌNH THEO KÍCH THÖÔÙC TUYEÄT ÑOÁI VAØ TÖÔNG ÑOÁI : LAÄP TRÌNH THEO THÖÔÙC TUYEÄT ÑOÁI LAÄP TRÌNH THEO THÖÔÙC TÖÔNG ÑOÁI KÍCH Ñieåm ñích coù caùc giaù trò toïa ñoä luoân gaén vôùi ñieåm W G90 Ñieåm ñích coù caùc giaù trò toïa ñoä luoân gaén vôùi vò trí cuûa KÍCH dao tröôùc ñoù. Duøng chuû yeáu ñoái vôùi caùc chu trình hay caùc chöông trình con G91 18 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC IV. CAÁU TRUÙC CUÛA CHÖÔNG TRÌNH NC : Daáu hieäu chöông trình Thöôøng duøng % Caùc Caâu leänh (NC block) Leänh Keát thuùc chöông trình (M30 hoaëc M2) V. CAÁU TRUÙC CUÛA MOÄT CAÂU LEÄNH (NC block) : VI. CAÁU TRUÙC CUÛA MOÄT TÖØ (word): Goàm moät kyù töï goïi laø ñòa chæ (Address) vaø moät con soá (Number) Ví duï 19 Taøi lieäu giaûng daïy moân lyù thuyeát CAD/CAM - CNC Trong moät caâu leänh. Coù theå coù 3 nhoùm töø 1 2 G Funtion Toïa ñoä 3 Thoâng tin vaän haønh maùy vaø caùc chöùc naêng phuï G X, Y, Z U, V, W F, S, T M Caùc ñòa chæ theo tieâu chuaån ISO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Address N G X,Y,Z A,B,C D E H,L U,V,W I,J,K R F S T M Moâ taû thöù töï caâu leänh Maõ dòch chuyeån Toïa ñoä ñieåm ñích Ñònh vò trí goùc quay (X,Y,Z) Ñònh vò trí goùc quay quanh truïc ñaëc bieät hoaëc hieäu chænh dao. Ñònh vò trí goùc quay quanh truïc ñaëc bieät. Döõ tröõ Toïa ñoä phuï (X,Y,Z) Thoâng soá duøng ñeå noäi suy cung troøn Löôïng chaïy dao Toác ñoä truïc chính Dao Chöùc naêng phuï Ví duï N50 G02 X10 Y20 Z-10.1 A10 U10 V-10.1 I0 j10 R20 F120 S2500 T0102 M99 20